浅谈公路桥梁荷载试验检测在桥梁养护中的作用

周明朗

【摘要】荷载试验是一种非常重要的公路桥梁检测方法，包括静载试验和动载试验，直接服务于工程实践，具有很强应用性、综合性和复杂性，能够科学评定公路桥梁运营承载力，在桥梁例行养护过程、定期检查和特殊检查中都具有非常重要的作用，在新建桥梁和加固后的桥梁检查中起判定作用，对于实现桥梁的科学合理养护、推动公路桥梁事业发展、确保桥梁安全运营有着重要现实意义。下面笔者就结合实践经验对动静荷载试验检测手段在公路桥梁养护过程中的作用进行探讨，以供参考。

【关键词】公路桥梁；荷载试验检测；桥梁养护

公路桥梁是交通动脉的咽喉，其运营状况关乎人民生活和经济发展。养护管理是保证公路桥梁优良服务水平的主要手段之一，其主要目的是经常保持桥梁完好状态，发现并及时弥补先天缺陷；防治结合，提前预防桥梁病害发生，及时处理随时出现的损坏，提高桥梁抗灾能力，降低养护和桥梁运营成本。荷载试验是一种非常重要的公路桥梁检测方法，主要是检测、试验、判断桥梁结构及部件的工作性能所存在的缺损情况，是竣工验收时对桥梁工程内在质量进行评判最为直接、有效的手段，在新建桥梁和加固后的桥梁检查中起判定作用，对于既有桥梁尤其是修建时间较长已无法查找到原设计、施工、竣工资料的桥梁，通过荷载试验可评估桥梁使用性能和承载能力，为桥梁的养护管理提供科学的依据。

一、公路桥梁养护过程中荷载试验检测对象选定

在桥梁養护过程中，桥梁检查和损伤检测非常重要，可直接获得桥梁最新技术状况信息，桥梁养护对策一般是按照桥梁检查及检测结果制定的。桥梁检查包括经常检查、定期检查和特殊检查，桥梁损伤检查包括承载力试验、健康监测和无损检测，其中，特殊检查需要根据经常检查和定期检查结果针对桥梁病害进行专门现场试验检测、验算和分析。

桥梁特殊检查中的专门现场试验检测和桥梁损伤检查中的承载力试验要用到荷载试验检测手段。荷载试验并非对任何的公路桥梁都是必须的，一般情况下需对旧桥进行荷载试验，但是在某些特殊情况下，新建桥梁也要进行荷载试验。需检测的桥梁有以下几种：①没有完整设计和施工资料，且施工质量较低，未能完全达到设计要求的；②竣工后在运营过程中桥梁主要承重构件材料缺损严重影响桥梁整体结构承载能力的；③桥梁需要通过超重车辆或桥梁荷载等级需要提高的；④桥梁经过修复、重大加固或改建后需要对工程效果进行验证的。

二、公路桥梁养护中的荷载试验检测

公路桥梁养护是一个系统工程，涉及信息量多面广，桥梁养护信息的收集管理是桥梁养护决策的基础，也就是说，只有通过科学合理的手段获得正确的桥梁信息才能得到正确的桥梁状态评估及预测结果，才能在此基础上制定正确的维修、加固对策，才能科学分配和使用养护资金。养护决策基本流程见图1。

图1 公路桥梁养护决策基本流程

1.静载试验检测

静力荷载试验进行过程中，首先要将静止的荷载设置到制定桥梁位置上（一般以缓速行驶到桥上特定载重级别的车辆荷载作为静载，在某些情况下可施加荷重，也可以液压千斤顶装置施力模拟车载），之后即可对桥梁的静应变、静位移和裂缝进行检测，以判断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使用能力。

加载方案：当加载分级比较方便时，按最大控制界面内力平均分为3-4级，当使用重车加载，可分为2-3级，若前期工作准备不充分或是桥梁状况较差，尽量增加加载分级。分级加载后的卸载可在分级加载后直接卸载，也可逐级加载完后分级卸载。加载时间上，应满足温度上要求的，以晚上10点至早上6点为宜，若加载试验采用的是加卸载速度较快的车辆，可考虑在日间温差相差较小的时段进行。加载车辆方面，一般选用装载重物的汽车或平板车，特殊情况下可使用施工车辆，当仅为满足控制截面内力要求，可直接在桥面堆放重物或设置水箱。加载物需称重，对于利用车辆进行加载的情况，要将加载在车上的加载物对称排列，保证其纵向轴两边质量误差<5%。需注意的是，加载总量与加载位置一方面要保证桥梁安全，另一方面要能将桥梁实际受力及相应变形状况准确检测出来。最后根据桥梁现有情况进行结构分析和计算，主要评价指标为校验系数和相对残余变位，见下式：

若校验系数<1，说明结构工作性能良好，若>1则说明结构工作性能不好；若相对残余变位<20%，说明结构接近弹性工作状况。从实验中发现问题，推断现有桥梁结构的实际承载能力、抗裂性及安全度，以及时采取科学养护对策。

2.动载试验检测

动载试验检测是一种采用简单的动力法评定桥梁承载能力的方法，主要利用某种激振方法激起桥梁结构震动，测定其结构固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、行车响应等参量，然后通过模态参数识别结构的损伤，进而判断桥梁结构整体刚度和行车性能。如果桥面上没有汽车行驶，且不存在其他周期性干扰力，在微环境因素作用下，桥梁结构所受的是平稳的随机激励，相应主谐量是其固有频率附近的震动，那么可采用脉动试验对结构固有频率进行检测。除了脉动试验，还可采取跳车试验，即让汽车跨过15cm左右高度的高跳板之后制动，测量桥梁结构衰减振动，并确定其冲击系数，从而科学分析桥梁结构振动性质，为桥梁养护决策管理提供可靠的信息依据。

三、结语

总之，通过对桥梁结构的荷载试验，能了解结构在荷载作用下的实际工作状态，综合分析判断桥梁结构安全承载能力和使用条件，其在公路桥梁例行养护过程以及在定期检查、特殊检查中起着重要作用，在新建桥梁和加固后的桥梁检查中起着判定作用，对于实现桥梁的科学合理养护、推动公路桥梁事业发展、确保桥梁安全运营有着重要现实意义。在公路桥梁的实际养护工作中，我们应明确工作目标，结合具体的试验目的和要求来选择一种或几种试验方法，不仅要讲求试验科学性，还应讲求经济成本，力争通过非破坏性试验达到试验目的。尽管桥梁荷载试验在评定桥梁状态和承载能力、积累与桥梁养护有关的技术数据和资料方面的作用非常重要，但其并不能替代常规桥梁养护方法，只能视为获取桥梁信息的手段和分析方法的补充，因而我们还需深层次了解公路桥梁病害原因，采用科学的养护技术和先进的仪器设备，使桥梁养护走向规范化、科学化道路。

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