荷载试验在公路桥梁检测中的应用分析

胡小良

摘要：结合某桥梁工程实例，对桥梁结构进行静态试验与动态试验，通过研究分析获取的数据结果，系统性判断桥梁的结构性能，以期为公路桥梁检测中静载试验的正确应用提供有效参考。

关键词：荷载试验;公路桥梁;检测

近年来，交通运输产业发展速度显著加快，道路年均车流量明显增多，在带动地区经济发展的同时，对公路桥梁等基础设施的强度与承载力等性能水平提出了更高要求。随着使用时间的不断延长，桥梁的各方面性能必然会逐渐下降，实施荷载试验，了解并掌握其结构性能以及质量安全情况，采取科学可行的加固措施，对于保障公路桥梁在实际使用期间的安全性具有重要的现实意义。

1工程概况

以某地一公路橋梁施工工程为例，其主体结构为预应力混凝土T梁桥，观察分析其在实际运营过程中的使用状态，发现其存在局部不稳的问题现象，不稳定的桥梁结构对过往车辆的同行安全产生了极大威胁。针对这一问题情况，决定选用粘贴钢板的技术形式，有效加固处理主梁。根据获取的调查资料得知，T梁的局部湿接缝与横隔板的接头位置处存在断裂、开裂等情况，因此在组织开展加固处理作业时，需预先凿除这一部分，然后将内部的构造钢筋拆除，接下来对其予以重新配筋，完成模板施工工作即可。除此以外，为了进一步提高结构的稳定性与完整性，需在此处浇筑适宜的混凝土材料，优化加固施工效果。旧有的橡胶支座、伸缩缝已严重受损，因此需对其全部换新。

2桥梁静态试验与结构性能分析

2.1静态试验

（1）加载位置的选择。要确保加载位置选择的合理性与可行性，科学确定加载工况，应与公路桥梁的具体情况紧密结合，预先准备好相应的加载车辆，通过偏心加载试验，检测边梁二分之一截面抵抗最大正弯矩，测试其抗弯刚度性能。

（2）对于关键技术指标的设定。在静态试验工作正式开展前，工作人员需着重明确试验过程中涉及到的各个关键指标，包括车轴间距大小、车辆的总重等，确保荷载试验得以按照设计方案有序进行[1]。

（3）试验荷载过程中采用的分级方法。对桥梁结构截面的位移、最大内力逐一确定后，可以按照多个等级的形式对其进行划分，一般情况下，以四至五级为宜，确保荷载试验能够以阶段性的形式有序落实。若是实际试验过程中，在时间、进度等其他方面具有一定限制，则可以结合具体情况适当减少分级量。偏心加载试验这一T梁桥二分之一截面时，按照六级的分级形式，逐步完成荷载的施加。此外，按照四个等级的形式完成这一截面对称加载处理。

（4）试验时间的把控。桥梁静态试验的结果主要会受到环境温度等因素的干扰与影响，因此在充分考虑到这一情况的基础上，选择在适宜的夜间环境下，组织开展静态试验工作，最大限度内减少外部环境及其他干扰因素给试验作业带来不利影响，争取获得真实准确的数据结果[2]。

（5）预加载处理。对桥梁结构进行预加载时，关键点在于科学把控加载量，一般情况下，以20%-30%的最大加载量为宜。在正式进行预加载前，工作人员应严格检查每一项试验条件，尤其是试验参与人员的配置、所用仪器仪表的精度与使用性能等情况，确定所有准备工作无误后，再实施预加载。

（6）合理界定停止加载的条件。在逐步推进加载试验进程的过程中，原本的结构变位会发生改变，逐渐进入到稳定状态。观察到这一现象后，即可按规定流程进行后续阶段的施加荷载作业。但若是在实际试验阶段内出现以下几种问题情况，工作人员需在第一时间内停止荷载的施加：一是实测应力过大，已明显超出给定的理论计算值。二是实测点出现明显向下变形情况，且测得的形变量已不在规范值范围内。三是在施加荷载期间，裂缝的长度或宽度等关键参数明显加大，亦或是裂缝深度大幅增加，除此以外，还有新的裂缝不断出现，且缝宽与缝长大小明显超出规定值。四是在实施加载阶段内，实测桥梁向下挠度大小过高，不在理论计算值范围内，亦或是得出的挠度曲线呈现的分布特征与原设计情况大幅偏离[3]。

2.2桥梁静载试验结果分析

（1）桥梁静载试验的总体评价。研究分析获取的静载试验结果，发现其与公路桥梁检测的设计要求间基本统一，这说明所用的静载试验方法是有效可行的，能够将结构截面的真实性能特点直观地反应出来，得到的试验结果准确有效。

（2）对桥梁结构实际性能状态的分析。对结构挠度、应变以及裂缝等多方面情况予以综合考虑的基础上，对桥梁结构在工作过程中的实际性能状态予以客观评价：一是对桥梁结构承载力的评价。静态试验中，纳入对满载情况的考量，测得二分之一截面挠度测点校验系数，范围为0.88-0.91，二分之一截面应变测点校验系数，均值在0.32-0.73范围内，均符合不超过1.00的规范标准。与此同时，观察各点校验值水平可以发现，其都在要求范围内，稳定性较好，直观体现出桥梁结构整体具有相对较好的安全性，与规范的运营要求相一致。二是对残余挠度与应变的评价分析。按照相关规定，结构中主要测点的挠度与残余应变均需稳定在0.20以内。根据静态试验数据结果的实际情况，完成卸载操作后，对最大挠度测点予以确定，测得其对应的相对残余挠度的均值范围为0.19-0.27，相对残余应变均值最低为0.05，最高为0.21，说明与标准规定的使用要求相一致。三是对桥梁结构抗裂性的分析。纵观整个静态试验过程，可知横隔梁的侧部、底部以及每片主梁都未出现明显开裂的状况，完整性相对较好，由此可以判断，T梁桥的抗裂性能水平较高。四是对桥梁结构刚度性能的分析[4]。对于主梁二分之一截面挠度，其限值是L/600，在进行此次桥梁性能检测的静载试验时，结合现有的过程参数，计算这一截面挠度限值为6.67厘米。且在满载的实验条件时，得出截面竖向挠度的最大值是2.039厘米，对比给定的标准限值，可知获取的试验结果与规定要求相符。

3桥梁动态试验与结构性能分析

3.1桥梁动态试验

（1）脉动试验。脉动试验的开展条件是桥梁结构面上没有交通荷载的情况下，实施动态试验主要涉及到对动力测试系统的应用，需要测定的重点内容是微小振动响应时程，通常情况下，随机荷载激振作用与这一响应时程的产生密切相关。在此过程中，需获取的关键参数还包括桥梁自振频率值等，便于系统性评价桥梁结构在实际使用过程中的动力特征[5]。

（2）跑车试验。开展跑车试验，选用一辆或两辆重达30吨的车辆，基准值是桥梁的固有频率，要求车辆在实际通行期间激发出的激振力大小与其相统一，以此达到形成共振的效果，产生较大的振动响应值。此次跑车试验中，控制车辆的行驶速度分别为15km/h、20km/h、25km/h、30km/h、35km/h。

（3）跳车试验。开展跳车试验，选用一辆重达30吨的车辆，在进行正式试验前，试验人员需在主桥跨中位置处放置一个厚度大小适宜的垫木，自这一垫木下落后轮，在此期间桥梁结构会受到来自车辆的强烈冲击作用力，进而产生较为明显的上下振动。借助于结构动力测试系统，对二分之一截面位置处动挠度的最大值进行检测，在此基础上获取激振频率值。

（4）刹车试验。使一重达30吨的车辆，向二分之一截面处以20千米每小时的速度行驶，待到达这一位置后，让车辆急刹车，由于这一操作会使得车辆形成较大惯性，因而会给桥梁结构带来一定的冲击力。组织开展刹车试验主要涉及到对动力测试系统的使用，便于对测点动挠度的最大值予以准确检测。测试系统的选择需结合现有的检测条件等实际情况，并适配精度较高的动态传感器，，以满足数据测量在真实性与准确性方面的规定要求。参照获取的数据信息，构建振动时程曲线，得到阻尼、冲击系数以及自振频率等关键参数值。

3.2桥梁动态试验结果分析

（1）基频分析。此次动态试验中，2.4912赫兹是基频理论计算值，在完成检测后，获取的实际值是2.929赫兹，说明实测值偏大，超出理论值，由此可知与理论计算值相比，桥梁结构的实际振动频率更高，桥梁结构在实际使用过程中的刚度性能也满足规定要求。

（2）阻尼比分析。0.0813是结构阻尼比的实测值，相比于经验值更高，这说明在使用粘贴钢板，完成对桥梁结构的加固处理后，整个公路桥梁结构的抗震能力显著提升。

（3）冲击系数分析。1.0289是桥梁结构冲击系数的实测值，与1.1742的理论值相比，测得的冲击系数相对偏小，说明桥梁结构的实际动力性能在规范标准范围内。

结束语：通过静载试验与动态试验，测试公路桥梁结构的刚度、抗裂型、基频、冲击系数以及阻尼比等关键参数指标，对比理论值，测得各项试验数据符合公路桥梁性能规范要求。

参考文献

[1]许凯泉，雷袁欧忆.关于公路桥梁检测质量控制及检测技术的应用分析[J].中国水运，2019（11）：112-113.

[2]胡四海.公路桥梁检测及评价技术综述[J].江西建材，2019（10）：32+34.

[3]张胜.公路桥梁检测中荷载试验的应用初探[J].中国标准化，2019（18）：189-190.

[4]葛恒奇，谢勇，曹少辉.在役农村公路桥梁检测技术研究[J].工程建设与设计，2019（17）：107-108.

[5]姚俊.維修加固技术在公路与桥梁检测中的合理运用探讨[J].门窗，2019（15）：232.