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公路桥梁检测中荷载试验的应用论述

发表时间：2020/12/21 来源：《基层建设》2020年第24期作者：赵超

[导读] 摘要：随着经济的发展，公路交通量逐渐增长，以及管理养护不到位，特别是一些超载重量、超载车数量逐渐增多，从而导致桥梁在设计使用年限内表现出一定程度的病害，影响桥梁工程的耐久性，降低其承载能力。

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        摘要：随着经济的发展，公路交通量逐渐增长，以及管理养护不到位，特别是一些超载重量、超载车数量逐渐增多，从而导致桥梁在设计使用年限内表现出一定程度的病害，影响桥梁工程的耐久性，降低其承载能力。而为了确保桥梁仍具有充足的承载能力，需要对桥梁进行动静荷载试验，评判桥梁的承载能力，以保障运行车辆的稳定性。
        关键词：公路桥梁；静力荷载试验检测；检测方案
        一、荷载试验内涵
        随着公路桥梁建设的不断发展，必须加强安全性和可靠性的检测，其中荷载试验作为重要的检测方法被研究应用。当公路桥梁运行状态出现问题或者不明确的时候，就可以在其中应用荷载试验进行检测与评定，来分析公路桥梁建设和运行的安全性。在荷载试验的应用中主要有两种检测方法，包括静载试验和动载试验两部分。通过静载试验，测定桥跨结构在试验荷载作用下的控制截面应力和挠度，并与理论计算值比较，对实际结构的使用性能和工作状态做出评价。通过动载试验，测定桥梁结构在试验荷载作用下的动态响应，评估实际结构的动力性能。全面评估结构性能及使用状态是否满足设计要求，为桥梁运营的安全性提供技术依据，并为今后桥梁的维护和管理提供原始资料。
        二、荷载试验对象的选定
        对于公路桥梁结构的检测而言，对公路桥梁的交（竣）工验收，在役桥梁和进行技术改造后的桥梁均需进行荷载试验。另外需要检测的桥梁主要包括这样几种情形：
        首先是缺乏相应基础资料的公路桥梁工程，而且桥梁出现质量问题，需要对其进行评估和检测并给出相应的文字性资料。
        其次是一般公路桥梁工程完成之后，出现了相对比较严重的病害问题，这些问题直接导致公路桥梁工程出现质量问题，需要进行荷载试验进行质量评价。
        另外是对于施工质量比较好的公路桥梁工程，为进一步提高其承载能力，也需要对其当前的承载能力进行评价分析，需要进行荷载试验检测。
        除此之外，对于桥梁建设的某些特殊情况也需要进行荷载试验评价，比如对于桥梁的修复、改进或者加固过程而言，需要进行荷载能力的检测，通过检测了解桥梁结构的具体情况以便于后期工作的进行。
        三、荷载试验在公路桥梁检测中的应用
        3.1 公路桥梁检测中的动载试验
        分析桥梁结构的一项主要内容就是分析桥梁结构的振动。复杂的运用影响着桥梁结构的振动问题，仅仅通过理论分析，工程运用的需要还得不到满足，通常要使用理论分析和试验检验相结合方法的解决，解决这问题最为重要的方法就是桥梁动载试验。评定桥梁承载力的主要参数就是桥梁结构的动力特点（振型、频率），同时也是桥梁结构工作功能进行识别与分析桥梁抗震的主要参数。
        桥梁结构动载试验依照其不一样的目的，也能分为生产鉴定性与合理研究性试验。
        在通常状况下，动载试验大部分在现场实际结构中进行非破坏性试验；有时依照需要也能在室内进行结构模型的试验，这时，动荷载能使用激振器与大型模拟地震台，也能够在风洞内进行模拟。桥梁动载试验的通常程序基本上和静载试验一样，也要通过准备、试验与分析总结3个过程，运用某种激振方法激起桥梁结构振动的是桥梁动载试验，然后对其固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、行车响应等参量进行测定，然后对桥梁结构的整体刚度、行车功能进行判断。
        3.2静载试验在公路桥梁检测中的应用
        静载试验是在公路桥梁的检验中的另一种形式，公路桥梁固定位置的受力状况和结构改变状况等是静载试验重点要进行检验的位置。通常状况下，就是把静载荷施加在桥梁的固定位置，在静载荷的状况下，观察公路桥梁其结构和受力状况的改变等，然后再综合分析这些观测的数据信息，然后清楚公路桥梁正确的结构功能和应用功能，在公路桥梁的检验中静载试验是运用最广泛的，同时也是最基础的检验方法，所以，桥梁自身是桥梁结构承受重量的重点。再加上施加的外加静载荷重量，所以也能够正确的判断桥梁结构的稳定性。

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        3.2.1拟定加载方案
        在静载试验实施以前，试验工作人员要向试验桥孔、桥墩或者桥台，根据这进行拟定加载方案，并让加载方案的合理科学性进行保证。在进行选择试验孔的时候，要充分考量下面几个方面的原因。首先，桥孔或者桥墩出现质量的问题，经常出现病害的问题。其次，特别不利于桥孔或者桥墩进行受力计算的过程。最后，在进行记载可以便于搭设脚手架和设置测点。选择的试验孔与试验墩是不是合理科学。不仅直接影响到是否能成功展开试验工作，并且也会严重的影响到结构功能测算的正确性，所以，在进行选择试验孔与试验墩的过程中，在施工中一定要选择经验丰富的试验人员进行，这是进行静载试验非常重要的一步。
        3.2.2确定出正确的静载试验荷载
        在对试验荷载进行确定时，在设计的期望荷载中先把公路桥梁结构计算出来，对截面最差状况下所形成的公路桥梁结构内力值进行控制。组合这些数值，截面的控制荷载就是获得的数值，与此同时，还要正确计算出这个截面的荷载内力所受影响的数值；之后，在试验条件许可的状况下，把公路桥梁在内力应用最不利的荷载数值计算出来，这样才可以正确的知道试验荷载的结果。
        为保证荷载试验的检验正确性，能够通过把试验检验数据中截面的控制荷载与公路桥梁在设计的荷载效益相适应，一般用试验荷载效率系数要用其接近程度来表示，其控制0．80 ～1．05之间的系数。
        3.2.3静载试验结果分析与评价
        在对路桥静载试验结果进行评价和分析的过程中，通常主要通过效验系数来进行表示，实际上这个系数就是指某个路桥工程静载试验检验界面位置处静载的理论计算值与实际检验值之间的比值。假如这值小于1，那么就说明所检验路桥工程能够保持稳定、安全运行；假如这值大于1，那么就说明在实际的运营过程中，所检验路桥工程也许会产生安全问题，缺乏安全储备。此外，针对不一样结构种类的路桥，其应力效验系数与挠度效验系数都完全不一样。例如，针对钢筋混凝土桥梁，其为0.50~0.90的挠度校验系数，为0.40~0.80的应力校验系数。
        四、桥梁动力荷载试验在工程中的应用实例
        4.1工程概况
        本文以某市区预应力混凝土连续梁桥为例，该桥全长268m，桥面宽度为20m，行车道宽为16m，两侧有人行道，宽为2m以单箱三室为箱梁结构，顶板悬臂为3m，梁高度为1.6m。本次工程中主要通过荷载试验来检验桥梁质量是否达到设计与规范要求。
        4.2检测过程及分析
        在本次荷载试验中，通过脉动、跳车和跑车试验来对桥梁进行检测，基于脉动信号实施频谱分析后，获得测点位移功率谱，便于观察桥梁模态末级程度，谱成分较为丰富。之后对横竖向振动的互功率谱进行确定，进而对横竖向基频进行精准识别，在车辆以差异化速度在桥梁上通行时，桥梁振动时程表现为曲线形式，通过频谱分析后，能够确定桥梁结构在不同车速下其主频变化情况。通过动力荷载试验可以获得相关数据，了解前两竖向自振基频以及阻尼比，明确桥梁刚度处于良性状态。之后依据相关规范来对桥梁结构冲击系数进行分析，明确桥梁在汽车荷载反应方面处于安全状态。
        4.3工程感受
        在该桥梁检测工程中，以动力荷载为支持，能够明确桥梁结构模态参数与强迫振动响应，检测结果更为准确可靠，能够为桥梁状况判定提供支持，保证桥梁评估的科学性和有效性。但动力荷载在桥梁检测过程中的应用，需要以高灵敏度仪器为支持，设备性能优良的情况下更有助于开展荷载试验，保证桥梁检测的准确性和有效性。
        五、结语
        总之，当前我国正处在公路桥梁建设的高峰期。因此，为保障施工质量，公路桥梁的性能在投入使用后，能够满足人们的需求，对其进行检测实有必要。当前，通过荷载试验来检测效果非常好，极具推广价值。
        参考文献：
        [1]涂多见．公路桥梁检测中荷载试验的应用浅析［J］．科研，2019，（10）：6
        [2]刘波，赵魁魁．公路桥梁检测中荷载试验的应用剖析［J］．建筑建材装饰，2017，（15）．