橋梁荷載試驗(yàn)檢測相關(guān)問題分析

賀忠山

(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司)

1 橋梁荷載檢測概述

橋梁是公路的重要組成部分，橋梁的運(yùn)營安全也受到人們越來越多的關(guān)注。所以，要保證建成橋梁具有使用的安全，一定要進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的檢測。現(xiàn)階段，橋梁檢測的可靠辦法一般為橋梁靜載試驗(yàn)和橋梁動載試驗(yàn)。

對橋梁進(jìn)行全方位的、系統(tǒng)的檢查，通過檢查的結(jié)果與橋梁受力的特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，一般選擇橋梁受力最不利的橋跨作為檢測的部位。檢測結(jié)果可以作為評估該橋梁是否能夠滿足承載能力的要求。由于新建成的橋梁很少會出現(xiàn)外觀的病害，所以，都要從結(jié)構(gòu)的內(nèi)部進(jìn)行檢測，對橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否具有損傷或缺陷進(jìn)行檢測。只有準(zhǔn)確的區(qū)分這些情況，結(jié)合檢測的數(shù)據(jù)，有針對性的對橋梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)和動載試驗(yàn)。

2 選擇需要荷載試驗(yàn)的橋梁

(1)新建成的大跨度的橋梁，尤其在橋梁施工中應(yīng)用了新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)和新材料的情況下，對橋梁的橋跨結(jié)構(gòu)一定要進(jìn)行荷載試驗(yàn)。

(2)需要通行一些特種車輛的新橋梁或者舊橋梁。要保證該橋梁的承載能力滿足通行要求，就一定要對實(shí)際輪位、軸重開展荷載試驗(yàn)。

(3)修復(fù)后的或者加固后的舊橋。一般舊橋由于年久失修或者故障會進(jìn)行修復(fù)或者加固，修復(fù)或加固后一定要進(jìn)行荷載試驗(yàn)的檢測工作。

(4)施工技術(shù)落后、年久失修的舊橋。一般這種橋梁都不能滿足現(xiàn)代運(yùn)輸發(fā)展的需要，在實(shí)際運(yùn)營中很容易發(fā)生事故，所以，一定要進(jìn)行荷載試驗(yàn)，保證橋梁的正常使用。

3 荷載試驗(yàn)檢測

3.1 靜載試驗(yàn)

橋梁靜載試驗(yàn)的檢測一般是對橋梁控制截面應(yīng)變、撓度、裂縫等情況的檢測。通過理論計算結(jié)果和荷載試驗(yàn)對比，得出應(yīng)變、撓度校驗(yàn)系數(shù)，確定橋梁實(shí)際結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)是否符合設(shè)計預(yù)期。

(1)應(yīng)變的檢測

橋梁控制截面要經(jīng)過計算，在主梁控制截面處要粘貼振弦式的應(yīng)變計或者電阻應(yīng)變片，進(jìn)行應(yīng)變的測量工作。將應(yīng)變值與理論建模一同分析對比，可以得出橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的校驗(yàn)系數(shù)，而這個系數(shù)就反映了橋梁實(shí)際結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和設(shè)計預(yù)期的偏差。

(2)撓度的檢測

應(yīng)用百分表和精密水準(zhǔn)儀等進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)荷載作用下變形情況的檢測。進(jìn)行對比可得出橋梁撓度檢驗(yàn)的系數(shù)，反映橋梁實(shí)際剛度是否滿足預(yù)期設(shè)計。

(3)裂縫的檢測

通過靜力荷載試驗(yàn)前后，是否出現(xiàn)新增裂縫或既有裂縫的擴(kuò)展情況，判斷橋梁的抗裂性是否滿足要求。

3.2 動載試驗(yàn)

目前，由于檢測技術(shù)的發(fā)展及檢測設(shè)備的更新，可以近似的檢測出橋梁結(jié)構(gòu)的振動頻率、沖擊系數(shù)等動力參數(shù)。橋梁動載試驗(yàn)中振動頻率的測試方法有環(huán)境脈動激勵試驗(yàn)和激振器強(qiáng)迫振動試驗(yàn)，沖擊系數(shù)的測試方法為車輛沖擊試驗(yàn)。

(1)環(huán)境脈動激勵試驗(yàn)

環(huán)境脈動激勵試驗(yàn)和附近激勵源的類別、特性是相關(guān)的。很多橋梁附近環(huán)境的激勵源都難以確定，有時甚至存在多個激勵源，所以，理論一般是環(huán)境脈動激勵輸入接近隨機(jī)白噪聲。通過振動信號分析，不需要使用笨重激振的設(shè)備，就可以得出結(jié)論。尤其適用于超大跨橋梁結(jié)構(gòu)檢測使用。

(2)激振器強(qiáng)迫振動試驗(yàn)

橋梁使用激振器強(qiáng)迫振動時較多，但試驗(yàn)需要中斷交通，而且檢測周期過長，所以，很少真正應(yīng)用于實(shí)際檢測中。不過這種檢測方式具有較高的精度，對橋梁動力特性可以全面的把握。

(3)車輛沖擊試驗(yàn)

車輛沖擊試驗(yàn)可以根據(jù)車輛激勵方式不同，進(jìn)行不同的跑車試驗(yàn)、跳車試驗(yàn)和制動試驗(yàn)。通過跑車的制動和跳車模擬試驗(yàn)，可以對橋梁不同工況下的沖擊系數(shù)進(jìn)行分析。車輛與橋梁的沖擊作用，作用機(jī)理復(fù)雜，通過車輛沖擊的試驗(yàn)，可以得出橋梁沖擊系數(shù)。橋梁沖擊系數(shù)可以作為橋梁設(shè)計中重要的參考系數(shù)。

跑車的試驗(yàn)、制動的試驗(yàn)和跳車的試驗(yàn)都可以得出沖擊的系數(shù)，而這些沖擊系數(shù)往往有很大的區(qū)別，各系數(shù)代表的實(shí)際含義也各不相同，通過實(shí)際的檢測，沖擊系數(shù)值和車速、橋梁類型、實(shí)際路面的情況這些外部環(huán)境都有很大關(guān)系。

研究人員一般進(jìn)行跑車的試驗(yàn)，都要進(jìn)行多次、反復(fù)的試驗(yàn)，這種試驗(yàn)方式，可以有效減少隨機(jī)發(fā)生的各種誤差，對于試驗(yàn)中發(fā)生的各種情況，要做好理論的分析和理解，對試驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象也要及時把握分析，綜合得出檢測結(jié)果。

4 結(jié)束語

通過外觀檢測是不能準(zhǔn)確判斷橋梁的實(shí)際工作狀態(tài)，只有采用荷載試驗(yàn)法對外觀檢查不理想的橋跨進(jìn)行檢測。通過數(shù)據(jù)對比，得出結(jié)論，判斷橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力及實(shí)際工作狀態(tài)。

［1］ 張麗儀.大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］.廣州建筑，2011，(2):3-6.

［2］ 宋一凡.公路橋梁荷載試驗(yàn)與結(jié)構(gòu)評定［M］.北京:人民交通出版社，2012.

［3］ 吳新旋.混凝土無損檢測技術(shù)手冊［M］.北京:人民交通出版社，2013.

［4］ 黃偉.大跨徑鋼桁架拱橋的簡單動力特性分析［J］.山西交通科技，2009，(1).

［5］ 徐岳，王亞軍，萬振江.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計［M］.北京:人民交通出版社，2012.

［6］ 林述濤.基于Open Cascade和數(shù)據(jù)實(shí)體技術(shù)的數(shù)字化橋梁設(shè)計軟件［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2011，3(4):101-106.