孔德祥 王浩
交科院公路工程科技北京有限公司
摘要：公路桥梁荷载试验检测能有效辅助公路桥梁管理工作，准确评估桥梁结构承载力，有利于更加全面地了解桥梁工程运营状况，为采取养护措施指明方向，使公路桥梁工程处于良好性能和运营状态。本文详细阐述了荷载试验检测技术实施要点，旨在通过荷载试验结果判别是否需要对桥梁结构进行加固，避免结构性问题所引起的交通事故，促进我国桥梁工程事业的可持续发展。
关键词：公路桥梁；荷载试验；实施要点；桥梁加固
1 引言
近年来，桥梁损坏、结构失稳等方面事故频频发生，不仅影响正常的交通出行，也会造成巨大的经济和社会损失。为了更好地保障公路桥梁工程能够不断满足交通运行服务标准与要求，需要持续性、周期性的开展荷载试验，对有效的把控桥梁结构的健康状况有着十分重要的意义。
2 荷载试验概述
2.1 静载试验
根据变形程度的不同，桥梁变形主要包含整体变形和局部变形两种，前者主要表现在主梁挠度和梁端位移，后者主要为局部应力或应变。静载试验是桥梁工程中结构评估的重要标准，在试验开展的过程中，相关人员需严格根据试验检测的标准与要求，从而获得挠度、沉降、强度、裂缝等指标，根据这些指标与规范标准的对比，进行工程的质量评估。在位移测量方面，为保障测量结果的精确性，通常选用机械测量法或电测法。不同的桥梁工程中，位移指标的获取采用不同的测量方式。在测量方式的选择上，需充分考虑桥梁的跨度、截面尺寸、通行荷载等因素，进而保障测量方法与桥梁情况相符合。在应变测量方面，可选择的测量仪器相对较多，如电阻应变仪、振弦式应变计和钢筋应力计等。根据我国公路桥梁荷载试验的开展，一般荷载效率保持在0.95～1.05的范围。静态荷载试验检测技术难度不高，在检测试验中，只需对公路桥梁施加部分压力，然后通过数据转化，即可得到实际负荷承载结果。目前，很多路桥工程企业在公路桥梁检测时，往往采用试验频率更高的静荷载试验检测方法，按照实际步骤建立数据模型，一般就能够直观展现试验结果。
2.2 动载试验
动载试验与静载试验有所不同，利用的是结构动态荷载下的耦合效应原理，最终获得冲击系数和自振动力特性指标。在冲击系数测试中，可直接通过动挠度、动应变的实测波形直接获得。动挠度能够准确获得桥梁结构的整体性能，而动应变可以作为局部构件动力性能的反馈[2]。自振动力特性的试验结果表现为振动频率、振型和阻尼比。材料特性和结构刚度等都会对振动特性参数产生直接的影响。在自振动力特性参数测试时，应确保桥梁上无任何的交通荷载，且在桥梁周边不存在任何的规律振源，当达到测试标准以后，对结构振动固有模态频率、振型和阻尼比进行加以测试。由于桥梁结构的差异性，测点振动加速度也往往会存在一定的区别。在具体的测试过程中，还可以通过选用加速度传感器进行采集，再加上测试系统中信号采集系统、计算机系统的配置，使得在测试过程中获得高效、精准地进行信号输入与输出分析。加速度传感器在测试的过程中，能够实时获得传感器所获得的位移和时程曲线信息，进而对这些信息开展扫描分析，最终获得桥梁的最大位移量和加速度振幅。同时，各个振动信号经由幅值、相位谱、功率谱等的分析，可保障自振频率的精确性。此外，在试验开展时，通过脉动波形的全面分析，可以经多种方式获得最终的结构振型结果，从而有效进行桥梁结构评估。相比而言，动态荷载试验检测技术难度大，要求高，试验结果更准确，过程更复杂，但它能够准确、真实、客观反映公路桥梁真实荷载承受能力。
3 公路桥梁检测中荷载试验的应用
3.1明确荷载试验检测的目标和对象
工作人员需明确荷载试验检测目标和对象，有利于更好指导实际工作，增强试验检测针对性。试验检测通常分为经常检查、特殊检查、定期检查三种，其中特殊检查难度最大也最为重要。因此要结合定期检查结果，分析并判断公路桥梁结构存在的安全问题和质量隐患，形成准确的检测报告和评估结果。通过荷载试验检测，客观、公正地评估公路桥梁结构受损程度，合理测定结构承载力，判断桥梁是否可继续投入使用。在公路桥梁施工任务完成，设计图纸和施工资料完整的前提下，后续养护工作中要开展荷载试验检测，判断桥梁结构性能，明确是否需开展养护施工。如果桥梁使用一段时间后，承重构件出现破损，结构承载力下降，甚至影响公路桥梁正常运营，这时需借助荷载试验检测进行客观评估和判断；如果通行车辆数量不断增加，尤其是重载车辆不断增多，需进行荷载试验检测，判断是否需借助养护施工对桥梁结构进行加固；在桥梁后续改造或结构加固、修复中，要借助荷载试验检测进行评估，判断公路桥梁是否能继续投入运营。
3.2 试验加载的控制与安全
荷载试验在开展的过程中，为保障试验结果的准确性，除了要严格遵循相应的操作标准与要求，还需要做好相应的检查与控制，特别是对加载过程的控制。（1）加载控制。加载要严格根据前期的设计标准来进行，尤其要对荷载、截面内力加以控制，遵循从小到大的加载原则。（2）测点观测。加载试验开展的过程中，试验人员必须实时观测控制点，并在此过程中将相应的计算结果及时分析，如果出现实测值与理论值偏差过大的情况，应立即停止加载作业，分析原因并做出相应处理之后再继续加载。（3）加载观察。由于在加载试验开展的过程中，势必会引起桥梁结构的变化，因此，在加载试验开展过程时，试验人员还需要对各个部位的结构变化加以观察，例如观察各个结构部位是否出现新的裂缝。在构件薄弱部位的变形、破损等情况，如果出现异常，应及时将这些情况上报有关部门，进而在此基础上采取有效的控制方式。
3.3 静载试验检测应用
静载试验检测是常用的荷载试验检测方法，也是检测公路桥梁最有效的方式。通过静力荷载对桥梁结构适当碾压，可检测桥梁受力大小、结构弯曲程度等数据，方便掌握桥梁结构各项数据指标，有利于保证桥梁结构的安全与可靠。另外要合理选定荷载试验观测点，确保在结构稳定状态下检测，不破坏公路桥梁结构完整性，不影响桥梁结构的运行和安全。
3.4 动载试验检测应用
动载试验是指在动载情况下，桥梁结构出现频率、阻尼和振型等模态参数变化，从而科学评定公路桥梁承载力。通过该工作能掌握桥梁动力特性，有效判断桥梁工作状态及荷载能力，掌握桥梁结构稳定性，对公路桥梁是否存在明显损伤缺陷也具有查验作用。与静载试验相比，动载试验既要有观测点的位移变化，又要掌握加速度、振动等数据变化，是掌握公路桥梁结构动态变化的重要方法。目前常用的动载试验检测方法有脉动试验和跳车试验，实际工作中，通常结合荷载试验检测需求选择恰当的方法。
4 结束语
为有效减少公路桥梁工程运营时的结构性能问题，应充分发挥荷载试验在桥梁工程中的作用，定期开展荷载试验，严格遵守相应的规范标准，通过荷载试验结果进行桥梁工程承载力和使用寿命的评估，进而避免因结构性能不足所引起的交通事故。
参考文献：
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