分析公路桥梁荷载试验检测的方法

2017-09-06曹鸿飞齐攀攀

科学与财富 2017年24期

曹鸿飞+齐攀攀

摘要：荷载试验是公路桥梁试验检测中重要手段，能够直接有效鉴定桥梁承载能力。以荷载试验结果为依据优化桥梁结构设计，并为后期施工提供参考依据，在桥梁科学合理养护、保障安全运行等方面极具现实意义。本文主要对公路桥梁荷载试验方法进行分析研究，以期为具体实践提供理论指导。

关键词：荷载试验；公路桥梁检测；应用效果

伴随国民经济发展程度不断提升，公路桥梁建设规模逐渐扩大，对于其建设施工质量提出更高要求。必須不断优化桥梁结构设计，提升路桥工程稳定性，满足车辆通行需求。在路桥建设施工中，荷载试验是不可或缺重要环节，且技术含量相对较高，最终目的是评定桥梁运营承载能力，检测整体受力性是否满足设计规范要求，保障路桥结构安全。因此，在具体实践中必须严格按照相关规范，不断提升检测人员综合素养，确保试验结果的准确性。

一、公路桥梁荷载试验概述

对于公路桥梁的性能检测，应当从多个点同时进行检测，对公路桥梁在整体的结构性能及其各个结构部件的工作性能方面可能存在的缺陷进行全面、系统地检测、试验及判断。在公路桥梁的性能检查过程中，通常测定公路桥梁结构的承载能力，如公路桥梁结构的强度、强度以及稳定性。

一般情况下，桥梁公路荷载试验包括动载试验以及静载试验两种。其中，静载试验的主要作用为将静力荷载施加在桥梁公路中，从而较好的对桥梁及公路结构进行检测，同时确定试验荷载对桥梁及公路结构的影响，该种影响主要包含应变和挠度等。在相似条件下对比分析理论值及实测值，进而将校验系数当做衡量标准和指标参数，对公路桥梁的实际状况及实际承受力进行相应的评估。在对公路桥梁的实际承受力进行评定时，应通过富含理论的方法对其进行科学的、合理的计算，若公路桥梁结构较为复杂时，相关工作人员应对其建立有限元模型。有限元模型的主要依据是公路桥梁结构现场测量数据以及设计图纸，该种建立中隐藏了大量的简化以及理想化数据。在实际测量结果同模型计算结果之间出现一定的差异时，相关共组人员应及时、正确修改有限元模型。对其修正可以通过动载试验检测结果进行，修正对象为有限元模型中的物理学参数、几何参数以及约束条件，进而使得有限元模型的动力特性同试验保持一致。

二、公路桥梁荷载试验检测对象及目的

1、荷载试验检测对象

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。桥梁特殊检查中承载力校验主要通过荷载试验检测手段。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：其一，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；其二，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；其三，桥梁需要通过超重车辆或桥梁荷载等级需要提高的；其四，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。

2、荷载试验检测目的

桥梁荷载试验是对桥梁结构进行直接加载测试的一项科学试验工作，其目的是通过荷载试验，了解结构在荷载作用下的实际工作状态，综合分析、判断桥梁结构的安全承载能力和使用条件，桥梁荷载试验一般包括静力荷载试验与动力荷载试验两部分。以静态荷载为例，在开展公路桥梁静态荷载试验检测时，应当在指定桥梁位置上设置相应荷载，并对桥梁进行静应变检测、静位移检测以及裂缝检测，根据获得相关检测数据来判断检测桥梁结构在荷载状态下的工作状况及使用能力。

三、公路桥梁荷载试验检测的方法分析

1、静载试验检测

（1）选定静载试验内力

不同类型的桥型需实施不同的加载实验。举例而言，对于简支梁的桥梁结构，其主要控制截面及内容为主梁跨中截面正弯矩及挠度或者是梁端斜截面剪力；对于连续梁的梁桥结构，其要控制截面及内容为支点负弯矩、边跨梁端剪力、边跨1/4L正弯矩以及挠度、中跨跨中正弯矩及挠度；对于悬臂梁的桥梁结构，其主要控制截面及内容为支点负弯矩、梁端剪力、锚固跨最大正弯矩以及挠度、挂孔主梁跨中弯矩以及挠度、悬臂端挠度；对于钢架桥的桥梁结构，其主要控制截面及内容为墩底弯矩、墩顶水平位移、边跨1/4L正弯矩及挠度、中跨跨中正弯矩及挠度；对于斜拉桥的桥梁结构，其主要控制截面及内容为索力、塔脚内力、塔顶水平位移、支点沉降、中跨跨中弯矩以及挠度等等。

（2）加载方案

在对试验荷载进行确定之前，首先应将公路桥梁结构中设计或者是期望荷载中控制截面产生的最不利的值进行计算，将其合值当做截面控制荷载，同时对荷载内力影响线进行计算。在允许实验条件中选用同控制荷载相似的荷载，通过对其内力影响线中最为不利的荷载进行计算，确定荷载试验。以各控制截面的试验最大荷载内力的静力荷载试验效率应满足以下条件：

应满足：0.80< <1.05

式中：表示为静载试验荷载作用下控制截面内力计算值

S表示为计入冲击系数（1+）的控制荷载作用下控制界面最不利内力值

为按规范采用的冲击系数

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。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。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控制在5%以内。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。

2、动力荷载试验检测

依据不同的测试目的，可以将公路桥梁动力荷载试验分为跑车试验、跳车试验或者是脉动试验等几种。

（1）跑车试验

跑车试验在公路桥梁上主要是对汽车在公路桥梁上运行时，其给公路桥梁结构的强迫振动响应和激励后车辆行驶后振动衰减状况进行相应的测试。

（2）跳车试验

跳车试验即为冲击试验，该种测试主要是指汽车在跨过高度为15cm的跳板后，对汽车附加质量给公路桥梁结构带来的衰减振动影响的测量，进而很好的分析公路桥梁振动性质，确定公路桥梁的冲击系数等等。

（3）脉动试验

在公路桥梁面上没有受到汽车行驶或者是其他因素带来的周期性干扰力影响时，或者是没有风以及地面等微振环境因素影响下，公路桥梁本身受到的激励为平稳的各态历经宽带随机激励。固有的频率附近振动为影响公路桥梁结构的主谐量，此时可通过脉动测试对公路桥梁结构固有频率进行确定。

四、结束语

综上所述，公路桥梁在国民经济发展中占据着重要地位，有效加强区间联系，为人们日常出行也提供极大便利，对于公路桥梁工程施工质量提出更高要求。通过荷载试验能够有效判断结构承载能力，并以此为依据进行后期养护管理，切实提升路桥工程安全性，满足车辆通行需求。■

参考文献

[1]胡照平.浅谈公路桥梁静力荷载试验检测[J].科技传播，2011（09）.