荷載試驗在公路橋梁檢測中的應用分析

胡小良

摘要：結合某橋梁工程實例，對橋梁結構進行靜態試驗與動態試驗，通過研究分析獲取的數據結果，系統性判斷橋梁的結構性能，以期為公路橋梁檢測中靜載試驗的正確應用提供有效參考。

關鍵詞：荷載試驗;公路橋梁;檢測

近年來，交通運輸產業發展速度顯著加快，道路年均車流量明顯增多，在帶動地區經濟發展的同時，對公路橋梁等基礎設施的強度與承載力等性能水平提出了更高要求。隨著使用時間的不斷延長，橋梁的各方面性能必然會逐漸下降，實施荷載試驗，了解并掌握其結構性能以及質量安全情況，采取科學可行的加固措施，對于保障公路橋梁在實際使用期間的安全性具有重要的現實意義。

1工程概況

以某地一公路橋梁施工工程為例，其主體結構為預應力混凝土T梁橋，觀察分析其在實際運營過程中的使用狀態，發現其存在局部不穩的問題現象，不穩定的橋梁結構對過往車輛的同行安全產生了極大威脅。針對這一問題情況，決定選用粘貼鋼板的技術形式，有效加固處理主梁。根據獲取的調查資料得知，T梁的局部濕接縫與橫隔板的接頭位置處存在斷裂、開裂等情況，因此在組織開展加固處理作業時，需預先鑿除這一部分，然后將內部的構造鋼筋拆除，接下來對其予以重新配筋，完成模板施工工作即可。除此以外，為了進一步提高結構的穩定性與完整性，需在此處澆筑適宜的混凝土材料，優化加固施工效果。舊有的橡膠支座、伸縮縫已嚴重受損，因此需對其全部換新。

2橋梁靜態試驗與結構性能分析

2.1靜態試驗

（1）加載位置的選擇。要確保加載位置選擇的合理性與可行性，科學確定加載工況，應與公路橋梁的具體情況緊密結合，預先準備好相應的加載車輛，通過偏心加載試驗，檢測邊梁二分之一截面抵抗最大正彎矩，測試其抗彎剛度性能。

（2）對于關鍵技術指標的設定。在靜態試驗工作正式開展前，工作人員需著重明確試驗過程中涉及到的各個關鍵指標，包括車軸間距大小、車輛的總重等，確保荷載試驗得以按照設計方案有序進行[1]。

（3）試驗荷載過程中采用的分級方法。對橋梁結構截面的位移、最大內力逐一確定后，可以按照多個等級的形式對其進行劃分，一般情況下，以四至五級為宜，確保荷載試驗能夠以階段性的形式有序落實。若是實際試驗過程中，在時間、進度等其他方面具有一定限制，則可以結合具體情況適當減少分級量。偏心加載試驗這一T梁橋二分之一截面時，按照六級的分級形式，逐步完成荷載的施加。此外，按照四個等級的形式完成這一截面對稱加載處理。

（4）試驗時間的把控。橋梁靜態試驗的結果主要會受到環境溫度等因素的干擾與影響，因此在充分考慮到這一情況的基礎上，選擇在適宜的夜間環境下，組織開展靜態試驗工作，最大限度內減少外部環境及其他干擾因素給試驗作業帶來不利影響，爭取獲得真實準確的數據結果[2]。

（5）預加載處理。對橋梁結構進行預加載時，關鍵點在于科學把控加載量，一般情況下，以20%-30%的最大加載量為宜。在正式進行預加載前，工作人員應嚴格檢查每一項試驗條件，尤其是試驗參與人員的配置、所用儀器儀表的精度與使用性能等情況，確定所有準備工作無誤后，再實施預加載。

（6）合理界定停止加載的條件。在逐步推進加載試驗進程的過程中，原本的結構變位會發生改變，逐漸進入到穩定狀態。觀察到這一現象后，即可按規定流程進行后續階段的施加荷載作業。但若是在實際試驗階段內出現以下幾種問題情況，工作人員需在第一時間內停止荷載的施加：一是實測應力過大，已明顯超出給定的理論計算值。二是實測點出現明顯向下變形情況，且測得的形變量已不在規范值范圍內。三是在施加荷載期間，裂縫的長度或寬度等關鍵參數明顯加大，亦或是裂縫深度大幅增加，除此以外，還有新的裂縫不斷出現，且縫寬與縫長大小明顯超出規定值。四是在實施加載階段內，實測橋梁向下撓度大小過高，不在理論計算值范圍內，亦或是得出的撓度曲線呈現的分布特征與原設計情況大幅偏離[3]。

2.2橋梁靜載試驗結果分析

（1）橋梁靜載試驗的總體評價。研究分析獲取的靜載試驗結果，發現其與公路橋梁檢測的設計要求間基本統一，這說明所用的靜載試驗方法是有效可行的，能夠將結構截面的真實性能特點直觀地反應出來，得到的試驗結果準確有效。

（2）對橋梁結構實際性能狀態的分析。對結構撓度、應變以及裂縫等多方面情況予以綜合考慮的基礎上，對橋梁結構在工作過程中的實際性能狀態予以客觀評價：一是對橋梁結構承載力的評價。靜態試驗中，納入對滿載情況的考量，測得二分之一截面撓度測點校驗系數，范圍為0.88-0.91，二分之一截面應變測點校驗系數，均值在0.32-0.73范圍內，均符合不超過1.00的規范標準。與此同時，觀察各點校驗值水平可以發現，其都在要求范圍內，穩定性較好，直觀體現出橋梁結構整體具有相對較好的安全性，與規范的運營要求相一致。二是對殘余撓度與應變的評價分析。按照相關規定，結構中主要測點的撓度與殘余應變均需穩定在0.20以內。根據靜態試驗數據結果的實際情況，完成卸載操作后，對最大撓度測點予以確定，測得其對應的相對殘余撓度的均值范圍為0.19-0.27，相對殘余應變均值最低為0.05，最高為0.21，說明與標準規定的使用要求相一致。三是對橋梁結構抗裂性的分析?？v觀整個靜態試驗過程，可知橫隔梁的側部、底部以及每片主梁都未出現明顯開裂的狀況，完整性相對較好，由此可以判斷，T梁橋的抗裂性能水平較高。四是對橋梁結構剛度性能的分析[4]。對于主梁二分之一截面撓度，其限值是L/600，在進行此次橋梁性能檢測的靜載試驗時，結合現有的過程參數，計算這一截面撓度限值為6.67厘米。且在滿載的實驗條件時，得出截面豎向撓度的最大值是2.039厘米，對比給定的標準限值，可知獲取的試驗結果與規定要求相符。

3橋梁動態試驗與結構性能分析

3.1橋梁動態試驗

（1）脈動試驗。脈動試驗的開展條件是橋梁結構面上沒有交通荷載的情況下，實施動態試驗主要涉及到對動力測試系統的應用，需要測定的重點內容是微小振動響應時程，通常情況下，隨機荷載激振作用與這一響應時程的產生密切相關。在此過程中，需獲取的關鍵參數還包括橋梁自振頻率值等，便于系統性評價橋梁結構在實際使用過程中的動力特征[5]。

（2）跑車試驗。開展跑車試驗，選用一輛或兩輛重達30噸的車輛，基準值是橋梁的固有頻率，要求車輛在實際通行期間激發出的激振力大小與其相統一，以此達到形成共振的效果，產生較大的振動響應值。此次跑車試驗中，控制車輛的行駛速度分別為15km/h、20km/h、25km/h、30km/h、35km/h。

（3）跳車試驗。開展跳車試驗，選用一輛重達30噸的車輛，在進行正式試驗前，試驗人員需在主橋跨中位置處放置一個厚度大小適宜的墊木，自這一墊木下落后輪，在此期間橋梁結構會受到來自車輛的強烈沖擊作用力，進而產生較為明顯的上下振動。借助于結構動力測試系統，對二分之一截面位置處動撓度的最大值進行檢測，在此基礎上獲取激振頻率值。

（4）剎車試驗。使一重達30噸的車輛，向二分之一截面處以20千米每小時的速度行駛，待到達這一位置后，讓車輛急剎車，由于這一操作會使得車輛形成較大慣性，因而會給橋梁結構帶來一定的沖擊力。組織開展剎車試驗主要涉及到對動力測試系統的使用，便于對測點動撓度的最大值予以準確檢測。測試系統的選擇需結合現有的檢測條件等實際情況，并適配精度較高的動態傳感器，，以滿足數據測量在真實性與準確性方面的規定要求。參照獲取的數據信息，構建振動時程曲線，得到阻尼、沖擊系數以及自振頻率等關鍵參數值。

3.2橋梁動態試驗結果分析

（1）基頻分析。此次動態試驗中，2.4912赫茲是基頻理論計算值，在完成檢測后，獲取的實際值是2.929赫茲，說明實測值偏大，超出理論值，由此可知與理論計算值相比，橋梁結構的實際振動頻率更高，橋梁結構在實際使用過程中的剛度性能也滿足規定要求。

（2）阻尼比分析。0.0813是結構阻尼比的實測值，相比于經驗值更高，這說明在使用粘貼鋼板，完成對橋梁結構的加固處理后，整個公路橋梁結構的抗震能力顯著提升。

（3）沖擊系數分析。1.0289是橋梁結構沖擊系數的實測值，與1.1742的理論值相比，測得的沖擊系數相對偏小，說明橋梁結構的實際動力性能在規范標準范圍內。

結束語：通過靜載試驗與動態試驗，測試公路橋梁結構的剛度、抗裂型、基頻、沖擊系數以及阻尼比等關鍵參數指標，對比理論值，測得各項試驗數據符合公路橋梁性能規范要求。

參考文獻

[1]許凱泉，雷袁歐憶.關于公路橋梁檢測質量控制及檢測技術的應用分析[J].中國水運，2019（11）：112-113.

[2]胡四海.公路橋梁檢測及評價技術綜述[J].江西建材，2019（10）：32+34.

[3]張勝.公路橋梁檢測中荷載試驗的應用初探[J].中國標準化，2019（18）：189-190.

[4]葛恒奇，謝勇，曹少輝.在役農村公路橋梁檢測技術研究[J].工程建設與設計，2019（17）：107-108.

[5]姚俊.維修加固技術在公路與橋梁檢測中的合理運用探討[J].門窗，2019（15）：232.