動(dòng)力荷載試驗(yàn)在橋梁檢測(cè)評(píng)估中的應(yīng)用分析

潘甜甜

（江蘇智通工程技術(shù)有限公司 江蘇鹽城 224000）

1 動(dòng)力荷載試驗(yàn)概述

一方面，我國(guó)大部分的橋梁建造的時(shí)間都比較久遠(yuǎn)了，因?yàn)槌Ｄ耆狈π蘅樀木壒剩瑢?dǎo)致橋梁遭到損害，橋梁的承重能力也在隨著時(shí)間的推移不斷下降，嚴(yán)重阻礙了橋梁的正常交通運(yùn)輸。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷提升，政府對(duì)許多等級(jí)較低的公路進(jìn)行了改建、擴(kuò)建，同時(shí)這也使得橋梁的交通狀況受到了一定的影響，當(dāng)下建筑的橋梁工程已經(jīng)無(wú)法滿足人們對(duì)橋梁荷載能力以及通行能力方面的要求了，如果將這部分橋梁全部拆除重建，那么勢(shì)必需要大量的人力、物力、資金方面的投入，這會(huì)不僅會(huì)對(duì)現(xiàn)行的交通秩序造成一定的影響，而且還會(huì)導(dǎo)致大量建筑垃圾的產(chǎn)生，從而造成資源浪費(fèi)。

另一方面，公路工程的建設(shè)質(zhì)量也受到了社會(huì)越來(lái)越多的關(guān)注，完工后的橋梁在質(zhì)量方面是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求，也需要有一定評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，而最直接的評(píng)定方法就是橋梁荷載試驗(yàn)，其中包括動(dòng)力荷載，以及靜力荷載。荷載試驗(yàn)是一種可靠的公路橋梁檢測(cè)方法，可以直觀的對(duì)橋梁荷載情況進(jìn)行檢測(cè)評(píng)定，荷載試驗(yàn)主要分為兩種：①動(dòng)力荷載試驗(yàn)；②靜力荷載試驗(yàn)，其中靜力荷載試驗(yàn)一般用在公路橋梁的荷載試驗(yàn)上，靜力荷載試驗(yàn)不僅可以對(duì)橋梁或公路的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行全面的檢測(cè)，還可以對(duì)橋梁的荷載能力進(jìn)行直觀的了解。比如試驗(yàn)荷載對(duì)對(duì)橋梁造成的應(yīng)變和撓度等影響。橋梁動(dòng)力荷載是要的目的是為了可以對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性進(jìn)行全方位的檢測(cè)，橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性包括自振頻率、振型、阻尼比等，通過(guò)動(dòng)荷載作用使橋梁產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)，以此來(lái)測(cè)得橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)位移、動(dòng)應(yīng)力、沖擊系數(shù)等，通過(guò)動(dòng)力荷載試驗(yàn)得到數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)橋梁的荷載能力進(jìn)行合理的分析，對(duì)橋梁出現(xiàn)的各種問(wèn)題的成因進(jìn)行分析并對(duì)其變化規(guī)律進(jìn)行一個(gè)初步的掌握。對(duì)橋梁出現(xiàn)的各種問(wèn)題對(duì)橋梁自身的性能造成的不同影響進(jìn)行分析，如果測(cè)量的實(shí)際結(jié)果與最初設(shè)定的測(cè)試模型有出入的地方，相關(guān)的測(cè)試人員應(yīng)該及時(shí)對(duì)限元模型進(jìn)行修改。

2 動(dòng)力荷載試驗(yàn)的方法及其原理分析

通過(guò)不同的試驗(yàn)?zāi)康模梢酝ㄟ^(guò)以下幾種方法來(lái)進(jìn)行橋梁的動(dòng)力荷載試驗(yàn)：

（1）脈動(dòng)試驗(yàn)：此動(dòng)力試驗(yàn)進(jìn)行的條件是需要使橋面保持在一個(gè)無(wú)任何車輛行駛及無(wú)任何重力荷載的情況下，這樣做的目的是為了排除其他的周期性干擾力的橋梁動(dòng)試驗(yàn)產(chǎn)生的影響。使橋梁在受到風(fēng)以及地面微振等環(huán)境因素的干擾下，橋梁所受到的作用力是平穩(wěn)的以及各態(tài)歷經(jīng)寬帶隨機(jī)作用。主諧量的響應(yīng)是結(jié)構(gòu)，使橋梁在保持其固有的頻率的情況下產(chǎn)生振動(dòng)。脈動(dòng)試驗(yàn)的目的是可以很好的檢測(cè)到橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率。

（2）跳車試驗(yàn)，又被稱作沖擊試驗(yàn)，跳車試驗(yàn)就是在橋梁上設(shè)置一個(gè)15cm的跨版，使汽車駛過(guò)這個(gè)跨版后再制動(dòng)。通過(guò)測(cè)試汽車跨越這個(gè)跨版產(chǎn)生的附加質(zhì)量來(lái)確定橋梁的沖擊系數(shù)，跳車試驗(yàn)的目的是可以很好的檢測(cè)到橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)性質(zhì)。

（3）跑車試驗(yàn)。跑車試驗(yàn)就是通過(guò)測(cè)試車輛在橋梁上駛過(guò)時(shí)，汽車運(yùn)動(dòng)對(duì)橋梁造成的振動(dòng)響應(yīng)。跑車試驗(yàn)的目的是可以很好的檢測(cè)到當(dāng)橋梁上由車輛駛過(guò)時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)衰減情況。

多跨連續(xù)橋梁是典型的線性多自由度體系橋梁，通過(guò)外部的荷載的作用下使橋梁產(chǎn)生振動(dòng)，可以用一個(gè)時(shí)間函數(shù)來(lái)對(duì)這個(gè)過(guò)程進(jìn)行表示，抽取任意一組時(shí)間來(lái)作為樣本記錄，這只能從統(tǒng)計(jì)的角度來(lái)進(jìn)行描述，隨機(jī)函數(shù)最主要的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有：平均值X、均方值X2和方差O2。由于這些過(guò)程均為各態(tài)歷經(jīng)遍歷性過(guò)程，我們可以通過(guò)解振動(dòng)反應(yīng)的自相關(guān)函數(shù)、功率譜密度函數(shù)、互功率譜密度函數(shù)來(lái)分析這些振動(dòng)反應(yīng)。橋梁典型的動(dòng)力方程式是：

從公式我們可以得知，n是振型序號(hào)，與正規(guī)坐標(biāo)線性關(guān)聯(lián)的任何反應(yīng)量Z（t）都可以利用關(guān)系式：

其中：如果分布荷載是一個(gè)平穩(wěn)的過(guò)程，則交叉譜密度函數(shù)的協(xié)方差函數(shù)為：

將公式（9）代入公式（3）中我們可以得到分布荷載作用下反應(yīng)式（2）的結(jié)果，將公式（5）、公式（6）和公式（8）分別代入公式（4）中我們可以得到分別荷載作用下的反應(yīng)式的功率譜密度函數(shù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，動(dòng)力荷載試驗(yàn)在橋梁檢測(cè)評(píng)估中的應(yīng)用，在當(dāng)下已經(jīng)是我國(guó)對(duì)橋梁的荷載能力檢測(cè)的重要手段和途徑，但是動(dòng)力荷載試驗(yàn)在技術(shù)知識(shí)以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)上的要求比較高，所以在進(jìn)行橋梁荷載能力相關(guān)檢測(cè)試驗(yàn)時(shí)需要對(duì)相關(guān)的技術(shù)人員以及檢測(cè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行相關(guān)的理論和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的培訓(xùn)，相關(guān)管理人員需要通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)、研究來(lái)對(duì)動(dòng)力荷載試驗(yàn)在橋梁檢測(cè)評(píng)估中的應(yīng)用進(jìn)行完善和健全。