橋梁靜動載試驗檢測方法的應用技術分析

邱愉明

摘 要：橋梁結構除了會受到自然因素的影響還會受到人為因素的影響，橋梁結構的安全性一直重點關注的問題，加強對橋梁的檢測目前已經成為了重要的研究課題。為此針對橋梁的檢測，文章首先分析了對其進行研究的必要性，然后簡單介紹了橋梁的外觀檢測內容及常用的橋梁檢測技術，最后文章著重對橋梁的靜載試驗和動載試驗檢測進行了分析研究。

關鍵詞：橋梁;靜力荷載;動力荷載;試驗檢測

中圖分類號：U446.1 文獻標識碼：A

0 前言

時代發展的過程中，科學技術水平也在隨之逐步提高，人民對于生活質量以及生活環境也就提出了更高的要求。公路建設一直是我國的重點建設行業，橋梁作為道路的一部分，是公路建設的關鍵節點，也是安全出行的重要保障。由于橋梁工程長期暴露于外部環境中，其結構會受到自然環境及人為因素等多方面的影響[1]。同時由于汽車的數量在不斷的增長，車輛的載重也在不斷的提高，所以也就會對道路的運輸能力提出更高的要求。車輛數量與載重的加大也就會加速橋梁構件與材料損壞，橋梁的承載能力也會隨之降低、運營時間縮短，橋梁的安全受到威脅。因此就需要對橋梁進行檢測，對橋梁的實際狀況進行綜合、正確的評定，掌握橋梁在使用過程中的實際工作狀態，對可能出現的安全問題進行檢查。我國目前已經意識到了橋梁檢測的重要性，加大了對橋梁檢測技術以及檢測設備的研究，同時著手制定完善相關的規范，建立起健康監測系統，對橋梁展開檢查和養護[2]。

1 橋梁外觀檢查與常用檢測方法

1.1 橋梁外觀檢查

橋梁需要檢測的項目眾多，而橋梁外觀檢查和荷載試驗則是其中最為重要的兩個部分。通過對橋梁進行檢測，能夠評估橋梁的安全系數，判斷運輸量能否滿足要求，與此同時還能對橋梁的養護以及維修提出更為合理科學的建議，從而提高其耐久性及運營時間。對橋梁運行狀況及工作性能進行了解，首先需要對外觀進行檢查，對橋梁的受損情況先進行簡單、快速、初步的判斷，之后再對關鍵的部位與結構進行重點檢測[3]。橋梁的檢查需要具有系統性，檢查的過程需要有次序，檢查時要分部位進行。目前主要將外觀檢查分為橋面系、上部結構以及下部結構三個部分。橋梁的外觀檢查內容如下圖1所示。

在橋梁外觀檢查中，首先需要觀察橋面是否存在裂縫、滲漏水的情況，以及橋面的破損程度、出現的病害。在檢查的過程首先需要判斷橋面鋪裝的類型，混凝土橋面和瀝青橋面之間所存在的病害差別也較大。之后是對伸縮縫的檢查，通常采用目測的方法，觀察伸縮縫的破損、變形、脫落以及漏水程度。伸縮縫受到破壞，其中主要的原因就是錨固件損壞、伸縮縫自身受到破壞以及接頭部分的填筑材料不平整。然后需要對排水設施的完好程度進行檢查，橋面排水設施一旦損壞就會導致路面形成大量的積水，一方面會在下雨時引起車輛滑移，另外一方面還會影響橋梁的耐久性。最后則是檢查人行道與護欄是否有損壞，連接處是否有掉落。上部結構的檢查主要是針對非正常變形、震動、擺動的觀測。

1.2 橋梁檢測常用方法

橋梁的檢測目前常用的方法包括了無損檢測、半損檢測、綜合檢查以及荷載試驗。針對混凝土強度及內部缺陷的檢測主要應用無損檢測法、半損檢測法以及綜合檢測法。無損檢測法對橋梁的損傷很小可以忽略不計，主要是通過運用聲、溫、光、磁以及射線等方式來對橋梁進行檢測，評估混凝土強度、碳化深度以及內部鋼筋的銹蝕程度[4]。其中混凝土強度的無損檢測主要是通過回彈法以及超聲-回彈綜合法進行檢測。碳化深度則是應用酸堿指示劑來測定，通過在測區鑿出小孔，滴入試劑，根據實際試劑顏色的變化對碳化的深度進行判斷。鋼筋的銹蝕則主要是運用了電化學的測定手段，根據鋼筋銹蝕電流與混凝土的電阻率來反映出混凝土的導電性，進而對鋼筋的銹蝕程度進行評估。通常而言，所表現的電阻率越大，鋼筋銹蝕的速度也就會越慢。幾種檢測方法相比較而言，荷載試驗法能夠更加客觀的對橋梁的真實情況作出評估。荷載試驗分為動載試驗和靜載試驗兩種形式，需要根據橋梁的實際狀況以及要檢測的內容來選擇荷載方式。靜載試驗首先需要選定檢測位置，在固定的位置處通過施加靜荷載得到靜應變、位移以及裂縫等數據。通過靜載試驗能夠對橋梁的設計以及施工質量進行檢驗，對橋梁的設計理論以及計算方法進行驗證。而動載試驗施加的動力荷載，對橋梁所受到的沖擊力以及振動影響作出評估，檢測橋梁的振動參數以及動力特性。

2 靜載試驗

橋梁的靜荷載試驗是在橋梁特定的部位進行，通過施加靜荷載從而獲得橋梁結構的靜應變、位移以及裂縫等參數，對橋梁的運行狀況和承載能力做出分析。進行靜載試驗，首先需要對橋梁的整體結構進行觀察，為試驗提前做好準備工作。這個過程需要收集橋梁的設計資料，分析計算相關理論，制定試驗計劃，試驗前現場工作準備。之后則是對橋梁的加載以及卸載，該步驟是整個試驗過程的核心步驟，通過對橋梁結構進行加載來記錄其撓度和應變等。最后一步則是對試驗結果以及靜載下的模型進行計算分析。

靜載試驗選擇的過程中需要考慮到所選擇對象的受力狀態是最不利情況下的橋跨，且受損較為嚴重，同時還需要方便安裝腳手架、布設測點、安全進行加載試驗并觀測。內力峰值通常都會出現在控制截面處，因此這也是靜載試驗中需要著重觀察的位置。對于連續梁橋控制截面通常選在中跨跨中、中支點、近中支點的邊跨跨中。測點的布設位置需要能夠方便操作，通常選在橋梁結構的最大應變以及撓度處。對于加載的設備常用的就是重載汽車、重物加載以及專用加力架。在加載和卸載的過程中需要分級遞加或者遞減，在正式進行加載之前，首先需要進行預加載，通過預加載來對試驗儀器進行調試，排除加載過程中可能存在的問題。而面對橋梁病害較為嚴重的情況，靜荷載在加載的過程中應當盡可能的減少荷載的增加幅度。

根據荷載試驗能夠得到相關的實測值，而進行數值模擬能夠得到相關的模擬數值，將兩項數據進行對比，從而能夠對橋梁的工作狀態和性能進行簡要的分析。將試驗荷載作用下測量的彈性變位（或應力）值與模型在試驗荷載作用下所計算出的變位（或應力）值的比值作為該測點的效應校驗系數，當該系數等于1時，說明實測值與模型的計算值較為符合;當該系數小于1時，說明橋梁結構的工作性能較好;而當該系數大于1時，則說明該橋梁的工作性能較差，安全性較低。

3 動載試驗

橋梁除了會受到恒載作用，此外還會受到動荷載的作用，其中主要包括了車輛荷載以及人群荷載、風荷載、環境因素影響等，其中影響最為頻繁的因素是車輛荷載。因此在橋梁的設計、施工、運營、養護等各個階段都需要進行動載試驗進行驗證評估。

所謂的動載試驗，首先需要應用特殊的辦法來引起橋梁產生振動，之后再通過儀器對橋梁結構的固有頻率、加速度、動撓度、阻尼比等進行測定，從宏觀的角度對橋梁結構的工作狀況作出判定。與靜載試驗相似，動載試驗也需要經過試驗準備、進行試驗以及對比總結三個階段。橋梁進行動載試驗的檢測原理如圖2所示。

自振、強迫振動與脈動是橋梁激振最為常用的方式。自振法加卸載過程較為突然，橋梁本身也會因此產生具有阻尼的自由衰減振動，通過此種方式獲取橋梁衰減振動曲線。與自振法不同，強迫振動法是通過對橋梁施加不同振動頻率的激振力，引發橋梁產生不同的強迫振動，進而評判橋梁的動力特性。脈動法需要借助相關儀器來獲取橋梁的脈動圖，通過脈動圖來分析橋梁的結構特性。動載試驗之前也需要進行相關的準備工作，封閉橋梁，減少車輛、人員等因素對試驗產生影響與干擾。車輛會對橋梁產生動態形式的作用力，在這個過程中橋梁也會因此受到靜應力與動應力的綜合作用。

4 結語

綜上，橋梁檢測在橋梁運營及維護的過程中有著十分重要的作用，能夠及時的對橋梁的運營狀態做出評估，減小了安全隱患。文章對橋梁檢測的必要性進行了簡要的闡述，同時介紹了橋梁外觀檢查的方法和常用的檢測技術，最后分別從靜載試驗和動載試驗對橋梁檢測進行了重點分析。

參考文獻：

[1]咸勝城.橋梁靜動載試驗檢測方法的應用技術[J].黑龍江科技信息，2016（36）：329.

[2]王云峰.在役預應力混凝土橋梁的靜動載檢測研究[D].安徽理工大學，2018.

[3]查日葵.橋梁靜動載試驗檢測分析[J].安徽建筑，2019

（12）：217-218.

[4]史彩坤.動載試驗在高速公路橋梁檢測中的運用[J].工程技術研究，2018（2）：41-42.