淺談公路橋梁荷載試驗檢測在橋梁養護中的作用

周明朗

【摘要】荷載試驗是一種非常重要的公路橋梁檢測方法，包括靜載試驗和動載試驗，直接服務于工程實踐，具有很強應用性、綜合性和復雜性，能夠科學評定公路橋梁運營承載力，在橋梁例行養護過程、定期檢查和特殊檢查中都具有非常重要的作用，在新建橋梁和加固后的橋梁檢查中起判定作用，對于實現橋梁的科學合理養護、推動公路橋梁事業發展、確保橋梁安全運營有著重要現實意義。下面筆者就結合實踐經驗對動靜荷載試驗檢測手段在公路橋梁養護過程中的作用進行探討，以供參考。

【關鍵詞】公路橋梁；荷載試驗檢測；橋梁養護

公路橋梁是交通動脈的咽喉，其運營狀況關乎人民生活和經濟發展。養護管理是保證公路橋梁優良服務水平的主要手段之一，其主要目的是經常保持橋梁完好狀態，發現并及時彌補先天缺陷；防治結合，提前預防橋梁病害發生，及時處理隨時出現的損壞，提高橋梁抗災能力，降低養護和橋梁運營成本。荷載試驗是一種非常重要的公路橋梁檢測方法，主要是檢測、試驗、判斷橋梁結構及部件的工作性能所存在的缺損情況，是竣工驗收時對橋梁工程內在質量進行評判最為直接、有效的手段，在新建橋梁和加固后的橋梁檢查中起判定作用，對于既有橋梁尤其是修建時間較長已無法查找到原設計、施工、竣工資料的橋梁，通過荷載試驗可評估橋梁使用性能和承載能力，為橋梁的養護管理提供科學的依據。

一、公路橋梁養護過程中荷載試驗檢測對象選定

在橋梁養護過程中，橋梁檢查和損傷檢測非常重要，可直接獲得橋梁最新技術狀況信息，橋梁養護對策一般是按照橋梁檢查及檢測結果制定的。橋梁檢查包括經常檢查、定期檢查和特殊檢查，橋梁損傷檢查包括承載力試驗、健康監測和無損檢測，其中，特殊檢查需要根據經常檢查和定期檢查結果針對橋梁病害進行專門現場試驗檢測、驗算和分析。

橋梁特殊檢查中的專門現場試驗檢測和橋梁損傷檢查中的承載力試驗要用到荷載試驗檢測手段。荷載試驗并非對任何的公路橋梁都是必須的，一般情況下需對舊橋進行荷載試驗，但是在某些特殊情況下，新建橋梁也要進行荷載試驗。需檢測的橋梁有以下幾種：①沒有完整設計和施工資料，且施工質量較低，未能完全達到設計要求的；②竣工后在運營過程中橋梁主要承重構件材料缺損嚴重影響橋梁整體結構承載能力的；③橋梁需要通過超重車輛或橋梁荷載等級需要提高的；④橋梁經過修復、重大加固或改建后需要對工程效果進行驗證的。

二、公路橋梁養護中的荷載試驗檢測

公路橋梁養護是一個系統工程，涉及信息量多面廣，橋梁養護信息的收集管理是橋梁養護決策的基礎，也就是說，只有通過科學合理的手段獲得正確的橋梁信息才能得到正確的橋梁狀態評估及預測結果，才能在此基礎上制定正確的維修、加固對策，才能科學分配和使用養護資金。養護決策基本流程見圖1。

圖1 公路橋梁養護決策基本流程

1.靜載試驗檢測

靜力荷載試驗進行過程中，首先要將靜止的荷載設置到制定橋梁位置上（一般以緩速行駛到橋上特定載重級別的車輛荷載作為靜載，在某些情況下可施加荷重，也可以液壓千斤頂裝置施力模擬車載），之后即可對橋梁的靜應變、靜位移和裂縫進行檢測，以判斷橋梁結構在荷載作用下的工作狀態和使用能力。

加載方案：當加載分級比較方便時，按最大控制界面內力平均分為3-4級，當使用重車加載，可分為2-3級，若前期工作準備不充分或是橋梁狀況較差，盡量增加加載分級。分級加載后的卸載可在分級加載后直接卸載，也可逐級加載完后分級卸載。加載時間上，應滿足溫度上要求的，以晚上10點至早上6點為宜，若加載試驗采用的是加卸載速度較快的車輛，可考慮在日間溫差相差較小的時段進行。加載車輛方面，一般選用裝載重物的汽車或平板車，特殊情況下可使用施工車輛，當僅為滿足控制截面內力要求，可直接在橋面堆放重物或設置水箱。加載物需稱重，對于利用車輛進行加載的情況，要將加載在車上的加載物對稱排列，保證其縱向軸兩邊質量誤差<5%。需注意的是，加載總量與加載位置一方面要保證橋梁安全，另一方面要能將橋梁實際受力及相應變形狀況準確檢測出來。最后根據橋梁現有情況進行結構分析和計算，主要評價指標為校驗系數和相對殘余變位，見下式：

若校驗系數<1，說明結構工作性能良好，若>1則說明結構工作性能不好；若相對殘余變位<20%，說明結構接近彈性工作狀況。從實驗中發現問題，推斷現有橋梁結構的實際承載能力、抗裂性及安全度，以及時采取科學養護對策。

2.動載試驗檢測

動載試驗檢測是一種采用簡單的動力法評定橋梁承載能力的方法，主要利用某種激振方法激起橋梁結構震動，測定其結構固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數、行車響應等參量，然后通過模態參數識別結構的損傷，進而判斷橋梁結構整體剛度和行車性能。如果橋面上沒有汽車行駛，且不存在其他周期性干擾力，在微環境因素作用下，橋梁結構所受的是平穩的隨機激勵，相應主諧量是其固有頻率附近的震動，那么可采用脈動試驗對結構固有頻率進行檢測。除了脈動試驗，還可采取跳車試驗，即讓汽車跨過15cm左右高度的高跳板之后制動，測量橋梁結構衰減振動，并確定其沖擊系數，從而科學分析橋梁結構振動性質，為橋梁養護決策管理提供可靠的信息依據。

三、結語

總之，通過對橋梁結構的荷載試驗，能了解結構在荷載作用下的實際工作狀態，綜合分析判斷橋梁結構安全承載能力和使用條件，其在公路橋梁例行養護過程以及在定期檢查、特殊檢查中起著重要作用，在新建橋梁和加固后的橋梁檢查中起著判定作用，對于實現橋梁的科學合理養護、推動公路橋梁事業發展、確保橋梁安全運營有著重要現實意義。在公路橋梁的實際養護工作中，我們應明確工作目標，結合具體的試驗目的和要求來選擇一種或幾種試驗方法，不僅要講求試驗科學性，還應講求經濟成本，力爭通過非破壞性試驗達到試驗目的。盡管橋梁荷載試驗在評定橋梁狀態和承載能力、積累與橋梁養護有關的技術數據和資料方面的作用非常重要，但其并不能替代常規橋梁養護方法，只能視為獲取橋梁信息的手段和分析方法的補充，因而我們還需深層次了解公路橋梁病害原因，采用科學的養護技術和先進的儀器設備，使橋梁養護走向規范化、科學化道路。

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