靜動載試驗在橋梁檢測中的分析應用

王君紅

摘要：在橋梁檢驗中，荷載試驗可以有效地檢測橋梁的使用情況，本文介紹了在橋梁檢測中荷載試驗的重要性，分析了荷載試驗的主要內容，并從實踐角度出發，通過實例分析了荷載試驗的具體應用。

關鍵詞：靜動載試驗;橋梁檢測;應用

已運營橋梁結構的質量必須得到高度重視，為了保證橋梁結構的安全運營，應了解該橋目前的承載能力、技術狀況以及使用情況。通過外觀檢查、荷載試驗及相關分析，給予橋梁結構技術狀況評定，以便全面掌握橋梁結構的現行運營安全情況。橋梁檢測最主要的方法是橋梁荷載試驗，通過橋梁荷載試驗可以了解橋跨結構的受力狀態及工作特性，驗證設計理論，確定結構安全度，為全橋交驗提供可靠依據，同時也為今后同類型橋梁結構設計理論的發展積累經驗和數據。

1荷載試驗的類別及重要性

隨著城市化進程的不斷加快，各種橋梁數量大幅增長，橋梁的安全檢測凸顯的越加重要，進行靜動載試驗，可以有效地檢測橋梁的實際運營狀況，計算橋梁的使用壽命，為未來橋梁病害的預防及加固提供科學可靠的依據。橋梁的荷載試驗主要包括：橋跨結構靜載試驗、橋跨結構動載試驗。

2荷載試驗的主要內容

2.1靜載試驗

橋梁靜載試驗是指將靜止的荷載作用于橋面上的指定位置，測試結構的靜應變、靜應力以及靜位移等，推斷橋梁結構在荷載作用下的工作狀態和使用能力，從而確定橋梁結構實際工作狀態與設計期望值是否相符，它是檢驗橋梁性能及工作狀態最直接、最有效的辦法。

為了較為客觀地反應橋梁結構的使用性能，靜載試驗采用現場試驗方式。在試驗之前應進行相關的理論分析，制定周密的實施方案。理論計算結果亦可以作為衡量現場試驗結果的理論依據。

2.2動載試驗

橋梁動載試驗是研究橋梁結構的自振特性和車輛動力荷載與橋梁結構的聯合振動特性。這些測試結果數據是判斷橋梁結構運營狀況和承載能力的重要指標。橋跨結構某振型的振動周期與結構的剛度有著確定的對應關系，因而可以通過振動頻率判斷橋梁結構的剛度。

①測定橋跨結構的自振特性，包括自振頻率、各階振型及阻尼比;

②橋梁結構動力響應的試驗測定，主要是測定結構在動力荷載作用下的響應，即結構在動荷載作用下強迫振動的特性，包括動位移、動應變、動力系數等。

3靜載試驗應用實例

某黃河大橋是一座現代化斜拉式吊橋，索塔為倒H型鋼筋混凝土結構。該橋有限元計算模型如圖所示：

為了滿足鑒定橋梁承載力的要求，試驗工況的選擇需反映橋梁結構的最不利受力狀態。在進行各荷載工況布置時，可參照截面內力（或應力、變形）影響線（或影響面）進行。

3.1靜載試驗

根據控制截面的內力影響線，試驗擬采用總重350kN加載車進行等效加載。

①測試截面選擇：首先采用模型進行數值模型分析，根據內力（撓度）包絡圖和設計荷載確定控制截面，然后根據控制截面確定測試截面。得出對本橋影響最大的力學指標主要為最大正彎矩截面、最大撓度截面、塔頂最大彎矩截面、塔頂最大水平位移，計算所得彎矩包絡圖及撓度值;②測點布置：根據受檢橋跨主體結構構造特點和結構受力特性，測試位置、測點截面應具有典型性和代表性，并能保證有效性、經濟性和符合現場實際情況。

依據以上測試斷面的彎矩影響，確定出荷載工況，按各工況進行具體加載，測試各截面應變及撓度。

3.2索力測量

本項目擬采用JMM-268索力動測儀在采集弦（索）的多諧振動曲線后通過頻譜分析求取纜索張力。用頻譜法測定纜索張拉：首先測定纜索的固有頻率，再根據兩端拉緊的纜索其張力與頻率之間的固有關系算的張力。這是一種間接的測試方法，這種方法只要邊界條件模擬恰當，量測精度很高，通常在1%之內。

3.3動載試驗

①橋梁自振特性測試：本橋自振特性的測量采用脈動法。脈動試驗用于測量主橋的自振頻率、振型和阻尼比;②跑車試驗：采用一輛重車以不同的速度通過橋梁，測試跨中截面的動撓度和動應力。汽車以不同的車速勻速行駛，通過紀錄并分析車輛過橋時控制斷面的動位移和動應力就可以得出試驗聯的動力放大系數，并可分析出試驗聯的豎向自振基頻和阻尼比;③剎車試驗：剎車試驗是以車輛突然停止作為激振源，可以不同車速停在預定位置。剎車記錄項目與跑車試驗相同，對記錄的信號進行頻譜分析，可以得到相應的強迫振動頻率等一系列參數。

3.4結論與建議

本次試驗中試驗各工況試驗效率滿足規范要求。在靜力荷載試驗作用下，控制截面的各測試點上的應變未出現異常變化情況，最大靜應力和最大靜位移均在規定的范圍內，實測值的變化規律和理論分析結構基本保持一致，應變校驗系數及變形校驗系數均滿足規范規定。索力變化規律與竣工測試結果基本一致，結合誤差分析，索力可以滿足橋梁的正常使用。在動荷載作用下本橋動力剛度和最大動位移、動力沖擊系數滿足設計要求。通過以上結論，該橋可以繼續正常運營。

綜上所述，橋梁檢測具體方案要根據實際橋梁特點進行制定，并根據荷載試驗數據進行分析。從本文的分析可知，研究橋梁靜動載試驗在檢測中發揮的應用，有助于掌握目前橋梁實際的運行狀態，排除安全隱患，所以要加強對荷載試驗的研究分析，為更多更大型的橋梁安全保駕護航。

參考文獻

[1]林志.大橋靜載試驗檢測技術及應用[J].中國高新科技，2019（20）

[2]付玲玲，彭博.靜載試驗在橋梁檢測工作中的應用[J].交通世界，2019（30）

[3]潘海結.橋梁檢測中動靜荷載試驗的應用研究[J].安徽建筑，2019.09.