CN111412883A - 一种桥梁支座剪切变形的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种桥梁支座剪切变形测试方法，通过上水平测距仪和下水平测距仪测量水平变位量；通过高度测距仪测量其与反射片A之间的距离h’计算支座高度h，或通过人工测量获得支座高度；最后通过水平变位量和支座高度计算剪切变形角γ。通过本发明能同时测量支座高度、水平变位量、剪切变形角γ，以方便进一步对支座病害等级进行评定，通过将检测数据修正到统一温度状态，可对支座功能的退化情况绘制对比曲线图，并对支座的功能退化进行评估和预测。

Description

一种桥梁支座剪切变形的测试方法

技术领域

本发明涉及桥梁板式橡胶支座的检测与缺陷评价领域，尤其是一种桥梁支座剪切变形测试方法。

背景技术

目前我国公路基础建设处于快速发展期，尤其是高速公路正在进行大规模建设，现高速公路上大多数桥梁均采用预制拼装T梁、小箱梁、空心板，桥梁的跨径大多数分布在16～40m之间，支座高度通常在4.2～15cm之间，这类桥梁的共同优点是造价相对低、施工技术成熟且进度快、质量易于控制，但也存在共同缺点，比如需要使用大量板式橡胶支座，当橡胶支座安装不当或存在质量缺陷时，往往容易出现裂缝、老化、过大的剪切变形，从现场调查的情况来看，几乎所有在役桥梁的板式橡胶支座均存在一定程度的剪切变形，部分橡胶支座的剪切变形甚至达到45度或更大，严重地影响了支座的受力和传递内力功能，对桥梁的运营产生安全隐患。目前通常采用倾角仪、钢直尺分别对支座的剪切变形参数进行测量，其测试数据通常只是局部区域的变形、整体评价可靠性低，如将倾角仪靠在支座侧面上进行测量，需要靠近测量且只能代表测试局部区域的变形，对于墩台帽梁较宽的桥梁支座将无法靠近测量，另外，倾角仪通常有8cm左右高度，对于较矮的支座则无法测量，而对于高度大于12cm的支座，测试结果可靠性也较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁支座剪切变形测试方法，能同时用于测量支座高度、水平变位量、剪切变形角γ，以可以进一步对支座病害等级进行评定。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种桥梁支座剪切变形测试方法，包括以下步骤：

S1.安装剪切变形测试装置：

所述剪切变形测试装置包括互相平行且竖直方向间距可调的上水平测量单元和下水平测量单元；所述上水平测量单元包括可滑动连接的上水平测量固定部分和上水平测量移动部分，下水平测量单元包括可滑动连接的下水平测量固定部分和下水平测量移动部分；所述上水平测量固定部分的前部安装有上水平测距仪；所述下水平测量固定部分的前部安装有下水平测距仪；所述上水平测量固定部分和所述下水平测量固定部分中，其一的中部安装有高度测距仪，另一的对应位置处安装有反射片A；所述上水平测量移动部分的前部安装有反射片B；所述下水平测量移动部分的前部安装有反射片C；所述上水平测距仪位于所述下水平测距仪的正上方；反射片B与上水平测量移动部分前端点的距离等于反射片C与下水平测量移动部分前端点的距离；

将剪切变形测试装置卡在主梁和支座垫石之间，调整上水平测量单元上面贴于主梁底面，下水平测量单元下面贴于支座垫石顶面，同时将上水平测量移动部分的前端贴于支座一侧顶端，下水平测量移动部分前端贴于支座同侧底端；

S2.变形测试：

通过上水平测距仪测量其与反射片B之间的水平距离d₁，通过下水平测距仪测量其与反射片C之间的水平距离d₂，通过d₁和d₂计算支座的水平变位量；

通过高度测距仪测量其与反射片A之间的距离h’计算支座高度h，或通过人工测量获得支座高度；

通过水平变位量和支座高度计算剪切变形角γ。

进一步的，水平变位量的计算方法为：

以下水平测量移动部分前端点作为参照点时，支座上表面相对于支座下表面的支座水平位移ds＝d₁-d₂；

当以上水平测量移动部分前端点作为参照点时，支座下表面相对于支座上表面的支座水平位移dx＝d₂-d₁。

进一步的，支座高度h的计算方法为：

h＝h'+δ₁+δ₂；

其中：当反射片A设置在上水平测量固定部分时，δ₁表示反射片A与上水平测量测量单元顶面的距离，δ₂表示高度测距仪中心至下水平测量测量单元底面距离；当反射片A设置在下水平测量固定部分时，δ₁表示反射片A与下水平测量测量单元底面的距离，δ₂表示高度测距仪中心至上水平测量测量单元顶面距离。

进一步的，支座剪切变形角γ为：

或

更进一步的，当主梁有纵坡时，人工测量支座高度得h₁，对水平位移进行修正，修正后的水平位移为dx₁或ds₁，计算公式为h₁·tanγ。

进一步，所述剪切变形测试装置中，所述上水平测量固定部分为上水平杆，所述上水平测量移动部分为上测量杆；所述上测量杆固定在上水平杆的一侧或套在上水平杆外围，能沿着上水平杆左右移动；

所述下水平测量固定部分为下水平杆，所述下水平测量移动部分为下测量杆；所述下水平杆设置在上水平杆的正下方；所述下测量杆固定在下水平杆的一侧或套在下水平杆外围，其设置在上测量杆下方且与上测量杆平行，能沿着下水平杆左右移动；

所述上水平杆和下水平杆通过间距调节机构连接，且所述间距调节机构能调节上水平杆和下水平杆之间的竖向间距；

所述上水平测距仪、下水平测距仪和高度测距仪分别与数据采集终端连接。

更进一步的，所述高度测距仪集成有温度感应装置。

更进一步的，所述间距调节机构包括竖向支承杆和高度锁定单元，所述竖向支承杆的上端与上水平杆连接，所述高度锁定单元与下水平杆连接，所述高度锁定单元能沿着竖向支承杆上下移动且能与竖向支撑杆固定。

更进一步的，所述间距调节机构还包括平衡杆和水平滑块；所述平衡杆有两根，通过销轴交叉连接，所述销轴能沿竖向支承杆上下移动；所述平衡杆的上端和下端均连接有水平滑块，所述上水平杆和所述下水平杆均设置有水平杆滑槽容纳水平滑块移动；所述水平杆滑槽中在水平滑块两外侧的位置设置有限位块；

所述上水平杆的水平杆滑槽中设置有弹簧，所述弹簧的外端与水平滑块的内端连接，内端与水平杆滑槽中部的固定块连接。

更进一步的，还包括上水平器和下水平器，分别设置在上测量杆/上水平杆和下测量杆/下水平杆侧面，以调节上测量杆和下测量杆的水平状态。

以上所述的用于检测桥梁支座剪切变形的测试方法，通过高度测距仪测量其与反射片之间的竖直距离可以计算支座高度，通过上水平测距仪和下水平测距仪测量其与反射片之间的水平距离可以计算支座的水平变位量，通过水平变位量和支座高度可以计算剪切变形角γ。

本发明具有以下优点：

(1)本发明能同时测量支座高度、水平变位量和剪切变形角γ，利用测得的以上三个参数能进一步计算支座受力前后的高度差，估算支座承受的压力、水平力，从而评价支座受力状态，对支座病害等级进行评定。

(2)本发明中高度测距仪、上水平测距仪和下水平测距仪的数据采集可进一步通过数据采集终端来进行，可近距离测量也可较远距离测量，功能多样、操作便利。

(3)本发明的方法能应用于绝大多数桥梁的板式橡胶支座检测中，适用范围广，且测量范围广，高度大于4.5cm的橡胶支座测量也同样适用，墩台帽梁尺寸对测量的影响小，精确性高。

(4)本发明采用的测量装置构造简单、设计合理、使用成本低、操作便利。

附图说明

图1是剪切变形测试装置一实施例中测试装置的主视结构示意图。

图2是图1的左视结构示意图。

图3是剪切变形测试装置一实施例中支撑骨架的主视结构示意图。

图4是剪切变形测试装置一实施例中上测量杆的主视结构示意图。

图5是图4的俯视结构示意图。

图6是剪切变形测试装置一实施例中下测量杆的主视结构示意图。

图7是图6的俯视结构示意图。

图8是剪切变形测试装置一实施例中上水平杆的俯视结构示意图。

图9是剪切变形测试装置一实施例中下水平杆的俯视结构示意图。

图10是剪切变形测试装置一实施例中高度锁定装置的主视结构示意图。

图11是剪切变形测试装置一实施例的使用结构示意图。

图12是剪切变形测试装置实施例2的使用结构示意图。

图13是上水平杆和上测量杆组装的截面结构示意图。

图14是上测量杆活动槽的截面结构示意图。

图15是下测量杆活动槽的截面结构示意图。

反射片A1，上水平杆2，上水平测距仪3，上水平器4，弹簧5，水平滑块6，上测量杆7，下测量杆8，平衡杆9，高度锁定单元10，固定夹1001，锁定夹1002，竖向支承杆11，高度测距仪12，下水平器13，下水平测距仪14，下水平杆15，水平杆滑槽16，限位块17，销轴18，竖杆滑槽19，主梁20，滑动支座21，支座垫石22，帽梁23，测量杆活动槽24，测量杆挡板25，第一活动槽A26，第二活动槽A27，第三活动槽A28，第一活动槽B29，第二活动槽B30，第三活动槽B31，反射片B32，反射片C33。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但是本发明要求保护的范围不局限于以下实施例。

一种桥梁支座剪切变形测试方法，包括以下步骤：

S1.安装剪切变形测试装置：

剪切变形测试装置包括互相平行且竖直方向间距可调的上水平测量单元和下水平测量单元；上水平测量单元包括可滑动连接的上水平测量固定部分和上水平测量移动部分，下水平测量单元包括可滑动连接的下水平测量固定部分和下水平测量移动部分；上水平测量固定部分的前部安装有上水平测距仪3；下水平测量固定部分的前部安装有下水平测距仪14；上水平测量固定部分和下水平测量固定部分中，其一的中部安装有高度测距仪12，另一的对应位置处安装有反射片A1，即反射片A1位于高度测距仪的正上方或正下方，以满足高度方向快速测距的要求；上水平测量移动部分的前部安装有反射片B32；下水平测量移动部分的前部安装有反射片C33；上水平测距仪3位于下水平测距仪14的正上方；反射片B32与上水平测量移动部分前端点的距离等于反射片C33与下水平测量移动部分前端点的距离；反射片B32和上水平测距仪3在同一高度位置处，反射片C33和下水平测距仪14在同一高度位置处，以准确测量水平方向的距离。

结合图11和图12所示，本发明是用于测量滑动滑动支座21的剪切变形的。滑动滑动支座21是安装在主梁20和支座垫石22之间，支座垫石22是位于帽梁23上面，此处的滑动滑动支座21，是指约束梁体竖向位移(允许支座压缩变形)，不约束梁体纵向位移、横向位移和转动，一般使用橡胶支座。除了滑动滑动支座21，桥梁都会设置有固定支座，固定支座是用于限位的，限制梁体移动。测量滑动滑动支座21的剪切变形时，将测试装置卡在主梁20和支座垫石22之间，调整上水平测量单元上面贴于主梁20底面，下水平测量单元下面贴于支座垫石22顶面，同时将上水平测量移动部分的前端贴于支座一侧顶端，下水平测量移动部分前端贴于支座同侧底端；

S2.变形测试：

通过上水平测距仪测量其与反射片B之间的水平距离d₁，通过下水平测距仪测量其与反射片C之间的水平距离d₂，通过d₁和d₂计算支座的水平变位量；

通过高度测距仪测量其与反射片A之间的距离h’计算支座高度h，或通过人工测量获得支座高度；

通过水平变位量和支座高度计算剪切变形角γ。

进一步的，本实施例提供了水平变位量、支座高度h和剪切变形角γ的计算方法。

(1)水平变位量的计算方法为：

以下测量杆前端点作为参照点时，支座上表面相对于支座下表面的支座水平位移ds＝d₁-d₂；

当以上测量杆前端点作为参照点时，支座下表面相对于支座上表面的支座水平位移dx＝d₂-d₁。

(2)支座高度h的计算方法为：

h＝h'+δ₁+δ₂；

其中：当反射片A设置在上水平测量固定部分时，δ₁表示反射片A与上水平测量测量单元顶面的距离，δ₂表示高度测距仪中心至下水平测量测量单元底面距离；当反射片A设置在下水平测量固定部分时，δ₁表示反射片A与下水平测量测量单元底面的距离，δ₂表示高度测距仪中心至上水平测量测量单元顶面距离。δ₁和δ₂为剪切变形测试装置安装时的已知值。

(3)支座剪切变形角γ为：

或

(4)当主梁有纵坡时，人工测量支座高度得h₁，在上述步骤(1)、(2)、(3)计算完毕后，利用实测的支座剪切变形角γ对水平位移进行修正，修正后的水平位移为dx₁或ds₁，计算公式为h₁·tanγ。

本实施例进一步提供了一种剪切变形测试装置的具体结构，如图1-3所示，上水平测量固定部分为上水平杆2，上水平测量移动部分为上测量杆7；上测量杆7中或外侧面设置测量杆活动槽24容纳上水平杆2，使上测量杆7可以以上水平杆2为一固定点左右移动；下水平测量固定部分为下水平杆15，下水平测量移动部分为下测量杆8；下水平杆15设置在上水平杆2的正下方；下测量杆8中或外侧面设置测量杆活动槽24容纳下水平杆15，使下测量杆8可以以下水平杆15为一固定点左右移动(图中所示的是测量杆活动槽24设置在下测量杆8中)，下测量杆8设置在上测量杆8下方且与上测量杆7平行；上水平杆2和下水平杆15通过间距调节机构连接，且间距调节机构能调节上水平杆和下水平杆之间的竖向间距，其分别与上水平杆2和下水平杆15连接且能调节上水平杆2和下水平杆15之间的竖向间距；间距调节机构、上水平杆2和下水平杆15构成一个支撑骨架，支撑上测量杆7和下测量杆8，同时通过调节上水平杆2和下水平杆15之间的间距实现上测量杆7和下测量杆8之间间距的调整。上水平测距仪3、下水平测距仪14和高度测距仪12分别与数据采集终端连接，从而获取上水平测距仪3、下水平测距仪14和高度测距仪12所测量的数据，数据采集终端可以是电脑或手机，其与上水平测距仪3、下水平测距仪14和高度测距仪12的连接采集数据的方式为现有技术。高度测距仪12一般是与上水平杆2或下水平杆15固定连接，或者是设计为可拆卸的连接方式，上水平测距仪3、下水平测距仪14、反射片A1、反射片B32和反射片C33的设置方式也是可以采用相同的方式。

进一步的，高度测距仪最好采用集成有温度感应装置的，用于选取支座抗剪弹性模量Ge(G_e与检测时环境温度有关，如常温时取1.0MPa，0～-10℃时取1.2MPa等，嵌套程序自动选取)。

基于上述测试结果，本发明还可将上述测试装置应用于支座病害等级的评定，具体为：

支座压力N的表达式为：

水平力T的表达式为：

支座压缩量上限δ表达式为：

支座水平位移温差修正值：△L＝α·△T·L。

△h为支座受力前后高度差(支座变化值，即支座压缩量)，d为支座上端与下端的水平变位差值，即根据式(Ⅳ)或(Ⅴ)计算获得的dx或ds，或者是在桥梁有纵坡时，参照以下实施例2的方法计算修正后的dx₁或ds₁。△h与δ进行比较，可评估支座压缩量是否已超过上限值。其中：E_e为橡胶支座抗压弹性模量，根据支座型号相关参数计算；E_b为支座橡胶体体积弹性模量；A_g为橡胶支座的有效承压面积；R_ck为支座压力标准值，根据支座型号取值；t_e为支座橡胶层总厚度，根据支座型号取值；△T是温差(测试时环境温度与25℃的差值)，L为测试的滑动支座与该联桥的固定支座之间的距离，α为钢筋混凝土的线膨胀系数。

进一步的，本实施例提供了一种间距调节机构，间距调节机构包括竖向支承杆11和高度锁定单元，竖向支承杆11的上端与上水平杆2连接，高度锁定单元与下水平杆15连接，高度锁定单元能沿着竖向支承杆11上下移动且能与竖向支撑杆11固定，从而使得下水平杆15能沿着竖向支承杆11上下移动，调整与上水平杆2之间的间距，调整至合适的间距时通过高度锁定单元将下水平杆15固定即可，一般高度锁定单元与下水平杆15的中部连接，竖向支承杆11也是与上水平杆2的中部连接。高度锁定单元一般为中空的筒状或柱状结构，中间的通孔的直径与竖向支撑杆11的外径相匹配，使高度锁定单元能套在竖向支撑杆11外围并沿着竖向支撑杆11上下移动。结合图10所示，本实施例进一步提供了高度锁定单元10的优选结构，其包括锁定夹1002，锁定夹1002采用类似于管箍的结构，拧紧螺栓使锁定夹1002内径缩小，使得下水平杆15被锁定。本实施例还提供了一种高度锁定单元与下水平杆15的优选连接结构，锁定夹1002上面还固定有固定夹1001，固定夹1001能匹配卡入下水平杆15的中部，结合图5所示，固定夹1001包括有两侧横向设置的插板，下水平杆15的中部设置有横向的插槽，插板能匹配插入插槽中，使得高度锁定单元与下水平杆15连接在一起，同样的，固定夹1001中间也有通孔以套在竖向支承杆11外围。

更进一步的，为更好的保持支撑骨架整体结构的稳定性，同时使上水平杆2和下水平杆15平行，结合图8和9所示，间距调节机构还包括平衡杆9和水平滑块6，平衡杆9有两根，分别设置在竖向支撑杆11两侧，通过销轴18连接呈交叉状，销轴18能沿竖向支承杆11上下移动，此处所说的交叉状，是从主视结构示意图看来呈交叉状，但两根平衡杆9并不直接连接在一起，一侧只设置一根平衡杆9，是为了防止高度测距仪向反射片A1发出的信号不被平衡杆9遮挡。本实施例中竖向支承杆11中设置有竖杆滑槽19容纳销轴18移动，保证销轴18呈竖直移动且两根平衡杆同步移动；平衡杆9的上端和下端均连接有水平滑块6，上水平杆2和下水平杆15两侧面均设置有水平杆滑槽16容纳水平滑块6移动。三角形的支撑结构可使得支撑骨架整体更稳定。更进一步的，水平杆滑槽16中在水平滑块6两外侧的位置设置有限位块17，以控制水平滑块6的活动范围。

更进一步的，为使下水平杆15更好的移动，上水平杆2的水平杆滑槽16中设置有弹簧5，弹簧5的外端与水平滑块6的内端连接，弹簧可以是2个，内端分别与水平杆滑槽16中部的一个固定块连接以固定，对于设置有限位块17的部位，可以是限位块17中间有通孔容纳弹簧5通过。

进一步的，为保持上测量杆7和下测量杆8的水平方向，本实施例还包括上水平器4和下水平器13，分别设置在上测量杆7/上水平杆2和下测量杆8/下水平杆15侧面，以调节上测量杆7和下测量杆8的水平状态，确保高度测量数据可靠，水平器为现有技术。

结合图4-7所示，上测量杆7和下测量杆8前端均做成两段圆弧状，以适应测量支座的剪切变形倾角的需要。本实施例还具体提供了一种优选的上测量杆7和下测量杆8中测量杆活动槽24的具体结构，上测量杆7和下测量杆8中设置有竖向的测量杆活动槽24，使上水平杆2和下水平杆15能分别插入上测量杆7和下测量杆8中，且支撑骨架能沿着测量杆活动槽24左右移动，测量杆活动槽24前端封闭或设置有测量杆挡板25以限制支撑骨架活动向前移动的范围，测量杆的后端设置有测量杆挡板，以限制支撑骨架向后活动的范围。为使上水平杆2在上测量杆7中移动不容易发生向两侧方向的位移，上测量杆7的测量杆活动槽由上至下分为三段，如图3中虚线以及图13、14所示，上段为在测量杆活动槽两侧分别设置有第一活动槽A26，对应的，上水平杆2顶面两侧匹配设置有向上突出的上水平杆插条，中段为第二活动槽A27，能匹配插入上水平杆2的主体，下段为第三活动槽A28，宽度小于第二活动槽A27，能匹配插入竖向支撑杆11。同样的，为使下水平杆15在下测量杆8中移动不容易发生向两侧方向的位移，下测量杆8的测量杆活动槽也由上至下分为三段，如图3中虚线以及图15所示，上段为第一活动槽B29，能匹配插入竖向支撑杆11，中段为第二活动槽B30，能匹配插入下水平杆15的主体，下段为在测量杆活动槽两侧分别设置有第三活动槽B31，对应的，下水平杆1底面两侧匹配设置有向下突出的下水平杆插条，第三活动槽B承载下水平杆15移动，另外，下段的中部还设置有插口容纳竖向支撑杆11穿过。

结合支座的尺寸，本实施例提供了部分重要部件的优选尺寸，并结合该尺寸说明本测试装置的测试范围，上测量杆7和下测量杆8各长53～60cm，上测量杆7和下测量杆8能有效形成水平位移差值为0～20cm，即可测量支座最大水平剪切变形量为20cm。支撑骨架总高度H为20～25cm，测量杆活动槽长度L1为8～10cm，单个水平杆滑槽16长度L2为6～8cm，上水平杆2和下水平杆15的长度均为30cm，其中上水平杆2和下水平杆15均采用铝合金轻质材料加工成的槽型构件，竖向支承杆11为带滑槽的空心矩形铝合金轻质材料，上水平杆2和下水平杆15间距为4.2～16cm，实测支座高度范围为4.5～16.3cm。

以下结合两个实施例说明测算过程：

实施例1：

结合图11所示，测试装置用于乌豆江桥3×30米先简支后连续箱梁的桥梁板式橡胶支座检查工作中，滑动支座采用GYZ400x84型板式橡胶支座。测试的滑动支座与固定支座距离为30米，支座顶部向大桩号方向变位。

S1.设置参数：打开电脑，设置支座剪切变形测试软件，内置测量支座高度、水平变位量和剪切变形角γ的计算方法(按照公式(I)、(Ⅱ)/(Ⅲ)、(Ⅳ)/(Ⅴ)计算)，设置好桥名和待检查支座的编号，然后根据支座倾斜方向设置参照点，本案例以上测量杆前端作为参照点，在软件中勾选该项；输入支座型号，输入支座与梁的接触方式(普通橡胶支座与混凝土直接接触选方式1，与钢板接触选方式2)。本案例桥名为“乌豆江桥”，支座为1#墩2#跨方向的自左向右数的第2个，支座编号可写为“1#D2”，D表示大桩号方向支座，小桩号方向可用“X”标识；支座型号输入GYZ400x84，本支座与钢板接触，选方式2。

S2.测试装置总高度为23cm，上测量杆7和下测量杆8前端点距竖向支承杆11外缘净距为24cm。当高度和距离均不满足要求，可通过调节上测量杆7的前端位置来增加测量杆前端距竖向支承杆11外缘净距。本案例滑动支座21与支座垫石22总有效高度为26.2cm，净空满足测试装置要求。打开测距仪电源开关，在电脑上选查找测距仪，确保2个水平测距仪和1个高度测距仪12均能找到并连接上。

将上测量杆7前端顶住滑动支座21一侧顶端，调节下水平杆15使下测量杆8底部与滑动支座21底部处于相同高度，同时调节下测量杆8的位置，使下测量杆8前端顶住滑动支座21同侧底端，同时观察水平器，调整角度使测试装置处于水平状态。

S3.启动上水平测距仪3、下水平测距仪14和高度测距仪12，运行测试软件，测试结果见表1：

表1乌豆江桥支座检测结果表

通过温度修正，将每次检测数据换算到常温状态，即统一的25℃，再进行数据对比，可分析和评估支座的受力和变形的变化情况，通过多年的检测数据可绘制功能退化对比曲线图，对其功能退化情况进行评估和预测。

实施例2

结合图12所示，测试装置用于龙基塘大桥3×30米先简支后连续T梁桥的板式橡胶支座检查工作中，滑动支座采用GYZ450x99型板式橡胶支座。测试的滑动支座与固定支座距离为30米，支座顶部向大桩号方向变位。

S1.设置参数：打开电脑，设置支座剪切变形测试软件，内置测量支座高度、水平变位量和剪切变形角γ的计算方法(按照公式(I)、(Ⅱ)/(Ⅲ)、(Ⅳ)/(Ⅴ)计算)，设置好桥名和待检查支座的编号，然后根据支座倾斜方向设置参照点，本案例以上测量杆前端作为参照点，在软件中勾选该项。本案例桥名为“金洞大桥”，支座为2#墩3#跨方向的自左向右数的第2个，支座编号可写为“2#D2”，D表示大桩号方向支座，小桩号方向可用“X”标识；支座型号输入GYZ450x99，本支座与钢板接触，选方式2。

S2.测试装置总高度为23cm，上测量杆7和下测量杆8前端点距竖向支承杆11外缘净距为24cm。当高度和距离均不满足要求，可通过调节上测量杆7的前端位置来增加测量杆前端距竖向支承杆11外缘净距。本案例滑动支座21与支座垫石22总有效高度为30.1cm，净空满足测试装置要求。本桥有纵坡，梁底有1％的坡度，上测量杆上面不能紧贴在箱梁20底面，可在确保装置处于水平状态下适当降低上下水平杆间距，如将上端移至A点。打开测距仪电源开关，在电脑上选查找测距仪，确保2个水平测距仪和1个高度测距仪12均能找到并连接上。

将上测量杆7前端顶住滑动支座21一侧顶端，调节下水平杆15使下测量杆8底部与滑动支座21底部处于相同高度，同时调节下测量杆8的位置，使下测量杆8前端顶住滑动支座21同侧底端，同时观察水平器，调整角度使测试装置处于水平状态。

先用钢卷尺测量支座上端至下端平面的距离h₁，然后输入到平板电脑中的支座高度参数选项中，并勾选，勾选后具体的计算过程为：先参照实施例1的方法计算h、dx/ds、γ，然采用h₁对水平位移进行修正,修正后的水平位移为dx₁或ds₁，计算公式为h₁·tanγ，即最终输出的剪切变形角γ采用装置实测值，最终输出的支座高度采用采用钢卷尺实测值h₁，最终输出的水平位移采用修正后的水平位移dx₁或ds₁。

当环境温度不是25℃时，需要采用支座水平位移温差修正值对支座水平位移进行修正，再根据温差修正后支座水平位移进行支座剪切角和支座水平力的修正，输出得到温差修正后支座剪切角和温差修正后支座水平力。

S3.启动上水平测距仪3、下水平测距仪14和高度测距仪12，运行测试软件，测试结果见表2：

表2龙基塘大桥支座检测结果表

通过温度修正，将每次检测数据换算到常温状态，即统一的25℃，再进行数据对比，可分析和评估支座的受力和变形的变化情况，通过多年的检测数据可绘制功能退化对比曲线图，对其功能退化情况进行评估和预测。

Claims (10)

1.一种桥梁支座剪切变形测试方法，其特征在于包括以下步骤：

S1.安装剪切变形测试装置：

所述剪切变形测试装置包括互相平行且竖直方向间距可调的上水平测量单元和下水平测量单元；所述上水平测量单元包括可滑动连接的上水平测量固定部分和上水平测量移动部分，下水平测量单元包括可滑动连接的下水平测量固定部分和下水平测量移动部分；所述上水平测量固定部分的前部安装有上水平测距仪；所述下水平测量固定部分的前部安装有下水平测距仪；所述上水平测量固定部分和所述下水平测量固定部分中，其一的中部安装有高度测距仪，另一的对应位置处安装有反射片A；所述上水平测量移动部分的前部安装有反射片B；所述下水平测量移动部分的前部安装有反射片C；所述上水平测距仪位于所述下水平测距仪的正上方；反射片B与上水平测量移动部分前端点的距离等于反射片C与下水平测量移动部分前端点的距离；

将剪切变形测试装置卡在主梁和支座垫石之间，调整上水平测量单元上面贴于主梁底面，下水平测量单元下面贴于支座垫石顶面，同时将上水平测量移动部分的前端贴于支座一侧顶端，下水平测量移动部分前端贴于支座同侧底端；

S2.变形测试：

通过上水平测距仪测量其与反射片B之间的水平距离d₁，通过下水平测距仪测量其与反射片C之间的水平距离d₂，通过d₁和d₂计算支座的水平变位量；

通过高度测距仪测量其与反射片A之间的距离h’计算支座高度h，或通过人工测量获得支座高度；

通过水平变位量和支座高度计算剪切变形角γ。

2.根据权利要求1所述的桥梁支座剪切变形测试方法，其特征在于：

水平变位量的计算方法为：

以下水平测量移动部分前端点作为参照点时，支座上表面相对于支座下表面的支座水平位移ds＝d₁-d₂；

当以上水平测量移动部分前端点作为参照点时，支座下表面相对于支座上表面的支座水平位移dx＝d₂-d₁。

3.根据权利要求2所述的桥梁支座剪切变形测试方法，其特征在于：

支座高度h的计算方法为：

h＝h'+δ₁+δ₂；

其中：当反射片A设置在上水平测量固定部分时，δ₁表示反射片A与上水平测量测量单元顶面的距离，δ₂表示高度测距仪中心至下水平测量测量单元底面距离；当反射片A设置在下水平测量固定部分时，δ₁表示反射片A与下水平测量测量单元底面的距离，δ₂表示高度测距仪中心至上水平测量测量单元顶面距离。

4.根据权利要求3所述的桥梁支座剪切变形测试方法，其特征在于：

支座剪切变形角γ为：

或

5.根据权利要求4所述的桥梁支座剪切变形测试方法，其特征在于：

当主梁有纵坡时，人工测量支座高度得h₁，对水平位移进行修正，修正后的水平位移为dx₁或ds₁，计算公式为h₁·tanγ。

6.根据权利要求1所述的桥梁支座剪切变形测试方法，其特征在于：

所述剪切变形测试装置中，所述上水平测量固定部分为上水平杆，所述上水平测量移动部分为上测量杆；所述上测量杆设置在上水平杆的一侧或套在上水平杆外围，能沿着上水平杆左右移动；

所述下水平测量固定部分为下水平杆，所述下水平测量移动部分为下测量杆；所述下水平杆设置在上水平杆的正下方；所述下测量杆设置在下水平杆的一侧或套在下水平杆外围，其设置在上测量杆下方且与上测量杆平行，能沿着下水平杆左右移动；

所述上水平杆和下水平杆通过间距调节机构连接，且所述间距调节机构能调节上水平杆和下水平杆之间的竖向间距；

所述上水平测距仪、下水平测距仪和高度测距仪分别与数据采集终端连接。

7.根据权利要求1或6所述的用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置，其特征在于，

所述高度测距仪集成有温度感应装置。

8.根据权利要求6所述的用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置，其特征在于，

所述间距调节机构包括竖向支承杆和高度锁定单元，所述竖向支承杆的上端与上水平杆连接，所述高度锁定单元与下水平杆连接，所述高度锁定单元能沿着竖向支承杆上下移动且能与竖向支撑杆固定。

9.根据权利要求8所述的用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置，其特征在于，

所述间距调节机构还包括平衡杆和水平滑块；所述平衡杆有两根，通过销轴交叉连接，所述销轴能沿竖向支承杆上下移动；所述平衡杆的上端和下端均连接有水平滑块，所述上水平杆和所述下水平杆均设置有水平杆滑槽容纳水平滑块移动；所述水平杆滑槽中在水平滑块两外侧的位置设置有限位块；

所述上水平杆的水平杆滑槽中设置有弹簧，所述弹簧的外端与水平滑块的内端连接，内端与水平杆滑槽中部的固定块连接。

10.根据权利要求6所述的用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置，其特征在于，

还包括上水平器和下水平器，分别设置在上测量杆/上水平杆和下测量杆/下水平杆侧面，以调节上测量杆和下测量杆的水平状态。

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