动静荷载试验在桥梁检测中的应用

2022-04-19别宗霖

交通世界 2022年8期

别宗霖

（陕西新西商工程科技有限公司，陕西西安 710000）

0 引言

桥梁工程施工工艺和设计方案复杂，通常需结合实际地形地势情况进行选线设计，同时在相应节点位置设定规模、数量适合的梁场，确保施工材料能供应充分和及时。另外，由于桥梁施工周期较长且具有连续性和繁琐性，因此在桥梁结构施工时应对其进行试验检测，以提高整体刚度和稳定性。本文为研究动静载试验在桥梁工程中的应用，首先阐述了动静载试验应用原理和工程特性，并阐述其在具体桥梁工程中的应用实例。

1 桥梁结构动静载试验

1.1 静载试验

桥梁静载试验主要应用原理为：先在桥梁工程中需检测的区域施加一定的静止荷载，一段时间后对区域内的位移、应变及裂缝等参量进行测试和观察，结合试验分析得出在荷载作用下整个桥梁工程的工作性质和使用状况[1]。因为荷载作用主要以静力荷载为主，所以在试验操作时可采用重力或加载设备来施作荷载，加载设备常用沙袋、车辆、水箱等。静载试验的加载应从零开始递加，直至满足试验要求，其具体加载步骤如下。

（1）试验孔的选择与控制截面的确定

针对多孔结构中跨径相同部位选取若干典型桥梁进行荷载试验，以此选定试验控制截面。可提前对桥梁工程中损坏部位、薄弱截面进行调查和验算，再设置控制截面，常见桥梁结构的控制截面加载试验项目如表1所示。

表1 各种形式桥梁控制截面加载试验项目

表1 （续）

（2）试验测点设置

根据荷载工况合理布置试验观测点，应结合具体工况在固定区域设置不同的试验测点。常见桥型检测部位设置如表2所示。

表2 常见桥型检测部位及项目

（3）试验加载

进行加载试验时严格控制荷载截面的内力由小到大增加，技术人员及时做好荷载的卸载和加载工作，且在加载试验中需确保控制测点的变位在规范值和理论计算值的规定范围内。同时定期检测裂缝问题，发现问题时应及时停止试验。这种情况可总结为荷载作用下控制点应变稳定性较差，且测点的挠度和应变超出规范允许范围。另外，若在加载过程中裂缝宽度变大，会直接影响结构使用寿命，使墩台变位稳定性差且超出规范允许值。以上情况均需要立即停止试验[2]。

（4）静载试验结果分析与评价

桥梁结构静载试验加载完毕后，综合分析试验结果，得出诸变量间的相互关系，总结出相关表达式并找出必要数据，以评价桥梁结构的安全可靠程度。

1.2 动载试验

动载试验可准确检测出桥梁工程的动力特性，进而得出桥梁工程的承载力和结构工作性能。动载试验桥梁检测具体作用如下。

（1）测定桥梁模态参数及动力特性

进行成桥试验时，当重载车辆从低速到高速进行桥梁行驶时，桥梁会产生不同频率的振动，车辆行驶速度产生的激振力频率与桥梁结构固有频率接近时会导致桥梁结构出现共振现象。而当重载车辆驶离桥梁时，结构振动会逐渐衰减，根据绘制的波形曲线可得到桥梁结构的动力特性参数，曲线会详细记载桥梁结构的振幅、冲击系数、频率、挠度等，通过试验结果分析后可对桥梁结构的动态特征进行分析评价。

（2）评定桥梁承载能力

基于动载试验检测技术来评价桥梁工程的结构承载能力，主要应用原理为对桥梁动态特性进行检测，得出桥梁结构在动载作用影响下的强迫响应振动特征，分析出桥梁振幅、损伤及冲击系数等参数的变化特点，进而对桥梁工程结构的使用状况和承载能力进行评价[3]。

（3）模拟地震试验和桥上荷载识别

桥梁结构为交通运输系统的重要枢纽工程，应重点考虑其防灾减灾作用。采用动载试验可识别桥上的移动荷载，由于地震的随机性和复杂性，不同的地震波影响下的结构内力计算结果不一致，采用动载试验模拟地震效果，可得出不同地震波下桥梁结构的地震反应，进而评价桥梁结构的安全性和可靠性。

（4）桥梁状态评估与健康监测

桥梁健康监测有助大跨度的桥梁设计，采用动载试验监测桥梁状态，可节约桥梁维修成本。

2 工程应用

2.1 工程概况

某高速公路建设项目全线长54.62km，路基宽度为19.5m，全线桥隧比设计为80.7%，共包含10座特大桥。以该公路第二合同段内的某特大桥为例，为提高桥梁结构的施工质量，在桥面系施工完毕后，对桥梁的承载能力和动力特性进行分析研究，以为其他桥梁结构施工提供参考。施工单位经研究决定采用动静载试验技术对桥梁进行检测，选定若干典型测点，采用桥梁跑车、跳车、刹车试验进行动静载试验，并对试验结果进行分析。