基于動靜載試驗的橋梁狀態評估初探

朱志軍

【摘要】隨著我國經濟的不斷發展，科學技術日新月異，我國的生活水平也在不斷提升，對于橋梁的建設也進入了前所未有的繁榮階段。我國逐漸出現了大跨度的橋梁建設，但是隨著橋梁坡度的不斷提升，從幾百米甚至是幾千米，橋梁建筑的安全問題也越來越重要。并且，對于橋梁的具體設計以及建筑施工中存在各種運營的損傷以及老化性的問題開始暴露出來，出現混凝土開裂、抗震能力減弱、承載能力較差等嚴重的問題，這也直接影響了我國橋梁建設的安全使用周期。

【關鍵詞】動靜載試驗；橋梁；狀態評估

隨著我國交通運輸量逐漸增多，出現了部門橋梁受到荷載等級的局限，尤其是一些早期建筑施工的橋梁，自身具有的荷載能力無法滿足道路運輸的基本需求。由于缺乏嚴格的檢測以及相應的保護措施，造成了大量橋梁損壞的重要事故，為我國人民以及財產的安全造成了損失。因此需要對橋梁狀態做好權威的評估工作，本文主要基于動靜載試驗，講述橋梁狀態的相關評估。

一、橋梁靜載試驗的現狀

早在我國二十世紀初期就出現了各種類型的傳感器，推動了我國橋梁結構進行檢測的不斷發展與進步。在十九世紀七十年代，國外的相關學者就開始深入的研究結構力學，并取得了重大的發展，能夠利用科學的技術手段將橋梁的各種構件進行應力的具體分析，推動了橋梁的不斷發展與進步，同時也促進了荷載試驗的應用與發展。我國橋梁建筑事業發展的比較晚，對于橋梁中應用荷載試驗的相關研究仍然比較滯后。對于靜載試驗的研究，也缺少相關的參考資料，近幾年才開始對靜載試驗展開深入的研究。

二、橋梁動載試驗的現狀

動載試驗是我國研究橋梁結構相關動力特性的重要手段，對于橋梁結構的動力特性研究能夠判斷橋梁自身的承載能力以及具體的運營狀態。通過對橋梁結構動載響應的測試，進一步分析橋梁結構動力的具體反映，分析車輛荷載對整個橋梁造成的動力作用，從而科學的判定橋梁具有的經濟性能以及安全系數。傳統的動力檢測主要是為了確定橋梁具體的自振頻率，一旦出現橋梁自身的自振頻率在外荷載頻率范圍內，就會導致由于外荷載引起橋梁產生共振，從而帶來巨大的安全隱患。近年來，結構試驗相關的模態分析受到了廣泛應用，不僅應用于航空航天，還被應用于一些土木工程相關的狀態檢測中，通過具體的實驗判斷結構本身具有的振動頻率以及振型等各種有效的參數，從而對橋梁的整體狀態做好更加全面的分析和評估。雖然我國對于動載試驗進行了大量的分析和研究，并利用動載試驗計算橋梁具體的極限承載能力，但是，仍然缺乏一種權威的科學方法對橋梁的整體結構進行性能的全面評估。

三、橋梁靜載試驗

（一）橋梁靜載試驗的理論基礎

靜載試驗就是利用靜止的荷載分別施加在橋梁具體的指定位置中，對橋梁結構中各種參數進行全面的觀察和測試，從而有效的評價整個橋梁在荷載作用下顯示的工作性能以及橋梁的使用情況。靜載試驗是最常見的的橋梁結構試驗，因為整體的橋梁結構受到的荷載作用大部分都是靜力作用下的荷載，所謂的靜力荷載主要是指荷載的位置隨著時間變化產生的車輛荷載，在評估計算時，一般都會考慮靜力荷載。橋梁結構使用的靜載試驗，主要是通過重力或者是加載設備開始試驗，例如一些車輛或者是水箱等。橋梁靜載試驗具體的加載過程都是從零逐漸往上遞增，直到達到試驗的具體要求才停止。靜載試驗是分析評估橋梁結構特性的重要手段，能夠直接解決靜力問題，還能進行結構動力的具體實驗，從而有效的得出結構相關的準確特性參數。

（二）對橋梁靜載試驗具體結果的評價與分析

在進行橋梁的靜載試驗完成以后，根據試驗的具體結果分析評估橋梁的具體情況和性能。例如：進行靜載試驗的主要目的就是探索橋梁具體結構的內在規律，或者是計算橋梁結構的理論精準度以及橋梁的使用程度，想要得到準確的評估就需要對靜載試驗的具體結果進行全面綜合的分析，從而找出存在關聯的各種變量，得出相應的數字表達式或者是內在關系表。如果靜載試驗進行的是生產鑒定，就需要對試驗最終的結果進行資料的整理分析，獲取需要的相關數據，判斷橋梁結構具體的承載能力、抗震能力以及使用性能，從而評估橋梁是否具有安全可靠地性能，是否符合理論數據的要求。

橋梁靜載試驗對橋梁狀態的評估指標主要分為兩個方面，一是對控制測點具體的實測值與科學的理論計算值相互比較，通過數據的對比分析說明橋梁結構的安全性能。二是將控制測點具體的實測值與相關規定的允許值相互比較，說明橋梁結構所處的具體狀態。

四、橋梁動載試驗

（一）橋梁動載試驗的理論基礎

動力特性的相關指標是判斷橋梁承載能力以及結構工作性能的主要參數，橋梁結構內部的振動分析是進行橋梁狀態評估的重要內容，影響橋梁振動指標的因素有很多，只靠簡單的理論分析無法滿足橋梁應用的具體需求，只有采用理論分析與動載試驗相互結合的方式才能得出準確的參考數值。

（二）橋梁動載試驗對橋梁狀態評估的主要作用

1.確定橋梁具體的模態參數以及相關的動力特性

在橋梁的動載試驗中，所有載重的車輛都是以較低的速度升到較高的速度駛過建筑橋梁，這就會給橋梁造成不同程度的振動。在進行車輛荷載試驗的過程中，一旦出現某一車輛自身的激振力頻率恰巧與橋梁結構具有的固有頻率相似時，這樣的橋梁結構就會出現共振現象，橋梁結構的振響應值上升到最大。當車輛離開橋梁時，橋梁內部的結構就會出現自由衰減振動。這時可以根據相關的波形曲線進行分析，得出準確的動力特性的相關參數。在進行試驗的過程中需要記錄橋梁具體的振幅、沖擊系數等，最后通過圖形的方式表現出來，并進行分析處理。通過對動載試驗的具體結果的分析，得到撓度值的變化過程，評估橋梁自身的動態特性。

2.評估橋梁自身的承載能力

通過橋梁的動載試驗對橋梁具體的承載能力進行評估，依據的主要是橋梁的動態特性，從而得出橋梁自身結構在動載試驗的作用才產生的振動響應，其中包括振幅以及各種結構變化的相關參數，從而評估橋梁自身結構具有的承載能力。通過對橋梁承載能力的評估技術對舊橋梁進行加固，為我國節省了建筑的投資。

結束語：

綜上所述，隨著我國橋梁設計相關功能的復雜化，對于橋梁自身狀態的評估監測具有重要的作用，也成為了相關部門研究的重點課題。橋梁結構的狀態監測以及評估能夠保證橋梁安全的使用，發現問題及時補充，延長了橋梁使用的年限，同時，通過具體的評估結果及時發現問題，并采取有效的措施減少問題橋梁帶來的資金損失以及人身安全的損害，為我國的橋梁建筑提供了安全有效的保證。

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