淺談在役橋梁的靜載試驗

摘要：橋梁荷載試驗是針對橋梁結構工作狀態做測試的結構試驗。它是一種最常用到的基本試驗，擁有兩種直接測試橋梁荷載試的方法：靜載試驗和動載試驗。

關鍵詞：橋梁 承載能力 靜載試驗

橋梁荷載試驗本來就是對橋梁結構具體的工作狀態實時的做測試。所以說來，試驗要達到什么樣的要求，具體有什么步驟和措施，一般情況下都是得從實際出發，按照具體生產中的要求來制定的[1-2]。橋梁結構的測試中首先就要采取的是由靜載和動載試驗這兩種方法組成的橋梁現場荷載試驗[3-4]。絕大部分的橋梁現場試驗一般來說都是大多數采用靜載試驗，然后在必要的似乎輔助性的使用動載試驗。

1 荷載試驗的目的和意義

橋梁荷載試驗的目的主要有三個，具體內容如下：

1.1 對新建橋梁進行鑒定。對新建橋梁進行鑒定的重要性主要是，通過鑒定能夠獲得新建橋梁的質量評定的數據，使得評定的結果有章可循，繼而很好的檢驗設計理論以及施工質量，而且能夠依據此更好的做好橋梁的運營和養護工作。要做好新建橋梁的質量鑒定工作，首先是要你采取實施可行的試驗手段測試橋梁的主要質量指標，然后再按照測得相關資料就新建橋梁的質量做出客觀的評定。

1.2 對在役橋梁實際承載能力進行鑒定。早些年建成的橋梁因為技術比較落后，它所設計的荷載都不能滿足當前交通發展的需求。所以說要從實際情況出發，按照當下交通的需求，采取試驗明確橋梁的實際承載能力，然后展開加固改建工作。在這個過程中需要注意到的是，當超重型車輛過橋或結構遭意外損傷等情況的出現仍然要堅持采取試驗估算出橋梁的承載力大小。對于那些重要的橋梁，除了在日常運營中要進行維護保養之外，每隔幾年都要實施一次全方位的測試鑒定工作。主要是這樣的測試具有很重要的意義，因為橋梁處在運行中，難免會遇到雷電風雨，冰霜大雪這樣的自然損害以及沖擊荷載等相關的人為損害，這些因素都使得橋梁結構會有相當程度的破壞。如此一來就得依靠就受損橋梁所進行鑒定測試來確定橋梁的實際損害程度的大小來實施相應的養護或維修措施。

除此之外，經濟越加發達的同時運輸量增多，人們出行量加大，這些都大大加重了交通運輸事業的壓力。交通運輸不很要對很大部分的公路的運輸等級進行提升，與此同時努力的改建或重建那些線路上的不滿足要求的橋梁。只有對既有橋梁做好測試鑒定工作才能夠明確橋梁的實際承載能力大小，從制定出既滿足經濟效益也滿足社會效益的相關措施以達到線路橋梁的各項指標。

1.3 驗證橋梁結構設計理論和設計方法。通過分析現場試驗的實測數據才能驗證橋梁結構設計理論和設計方法，促進橋梁工程中的得到各項技術的創新，理論的創新，新材料、新方法的應用實踐。

現場荷載試驗應按擬訂的試驗方案進行。一次加載試驗一般可以分成三個階段：準備階段、荷載試驗階段和試驗數據整理階段。

2 靜載試驗的準備工作

現場試驗準備工作包括兩個方面：試驗前期準備和現場準備。

2.1 前期準備工作。一般試驗的前期準備工作有：收集現場資料、擬訂試驗方案、配套合適儀器等。

2.2 靜載試驗現場準備工作。

2.2.1 試驗荷載工況的確定。在進行各荷載工況布置時可參照截面內力（或變形）影響線進行，一般設主要工況和附加工況，即跨中最大正彎矩工況、1/4截面最大正彎矩工況和支點最大剪力工況等。

2.2.2 試驗荷載等級的確定。首先，控制荷載的確定。試驗采用的荷載應與控制荷載盡量相同。當受客觀條件所限，采用的試驗荷載與控制荷載不一致時，為保證試驗效果，一般采用靜載試驗效率hq進行控制。其次，靜載試驗效率的確定。靜載試驗效率為hq值可采用0.8～1.05。每座橋梁的靜載試驗應根據前期工作的具體情況來確定hq值。一般情況下hq≥0.95。

2.2.3 荷載試驗加載設備的選擇。①加載設備的選擇。采用汽車荷載加載是目前較為常用的一種方法。②加載物重力的稱量。可根據不同的加載方法和具體條件選用稱重法或綜合計算法。③荷載準備。荷載準備工作要有專人負責。并按以下步驟準備：首先，落實車輛型號、數量；其次，車輛過秤。可以用地磅承重，分別稱出總重和各軸重，并記錄下每輛車的車號、軸距、輪距和軸重指標。

2.2.4 測點布置。①主要測點的布設。在方案上應畫出結構簡圖，注明測點的位置等。②溫度測點的布設。選擇與大多數測點較接近的部位設置1～2處氣溫觀測點。③測點布置。實橋測點布置按試驗方案放樣，根據現場情況確定。

2.2.5 其他現場準備。靜載試驗還有一些其他準備：如畫出橋上停車線、格子線，做好保通工作等。

3 現場靜載試驗

現場荷載試驗是整個荷載試驗是中心環節，是對試驗準備工作的大檢查，也是能否使試驗取得成功的關鍵。

3.1 靜載試驗程序

3.1.1 靜載試驗初讀數。靜載試驗初讀數不是調試階段的儀器讀數，而是指試驗開始時儀器的零讀數。從初讀數開始，整個荷載試驗測試系統工作就開始了。

3.1.2 現場試驗加載。試驗加載應按橋上劃定的停車線布置荷載車輛，安排專門人員指揮車輛停靠。

3.1.3 穩定后讀數。加載后結構的變形和內力需要有一個穩定過程。

3.1.4 卸載讀零。當一個工況試驗結束，試驗車輛退下橋去，各測點要求讀回零值，同樣也要有一個穩定過程。現場靜載過程中必須時刻關注幾個控制點數據的變化情況，一旦發現問題就要重新加載測試。

3.2 靜載試驗要點

3.2.1 試驗觀測與記錄。①儀表數據的讀取與記錄。在人工讀取千分表、百分表時，應準確、迅速，并記錄在專門的表格上，以便于試驗資料的后期整理和計算。②加載試驗中裂縫的觀測。裂縫觀測的重點是結構承受拉力較大部位及在役橋梁原有裂縫較長、較寬的部位。在這些部位應對裂縫長度、寬度進行量測，并在混凝土表面描繪出裂縫走向。當加載到最不利荷載及卸載后應全面檢查結構裂縫，重點看是否產生了新裂縫，并將最后檢查情況填入專門的表格上。

3.2.2 試驗加載穩定時間控制。進行主要控制截面最大內力荷載工況加載時，荷載在橋上穩定時間應不少于5min。有些橋梁，因連接較弱或變形緩慢，造成測點觀測值穩定時間定為20～30min。

3.2.3 加載過程的監控。加載試驗應對整個過程進行監控，特別是結構控制點位移（或應變）和結構薄弱部位，并將監控結果隨時匯報給現場指揮人員作為控制加載的依據。隨時將控制點實測位移與計算結果比較，如發現實測值超過計算值較多或測點的測值有較大的反常變化，則應暫停加載，待查明原因再決定是否繼續加載。

4 試驗數據分析

通過靜載試驗得到的原始數據、文字和圖像描述材料是荷載試驗最重要的資料。雖然它們是可靠的，但這些原始資料數量龐大，不直觀，不能直接用于評定橋梁承載能力，故進行承載能力評定之前必須對它們進行處理、分析，以滿足承載能力評定的需要。

4.1 應力、應變的換算。應變片測試結果一般為應變值，而人們往往習慣于應力值。按照公式S=Ee，由應變直接計算主應力。

4.2 變位或應變的計算。

4.3 撓度。撓度是衡量橋梁結構實際剛度的重要指標。具體衡量的指標如下：①試驗荷載作用下，各主要控制斷面測點撓度的實測值與計算值的比值應不大于1。②由撓度的實測值和試驗加載效率外推的各主要控制截面測點的撓度值不超過規范的允許值。

5 在役橋梁靜載試驗承載能力評估基本理論

為了評定在役橋梁結構整體受力性能，需對橋梁荷載試驗結果與理論分析值進行比較，以判斷在役橋梁的承載能力。

斷面應力的計算值和實測值應列在同一張表內并繪制成圖，以便比較。當斷面上應力的計算值和試驗值之間的差別超出正常允許的誤差范圍時，應該仔細分析，找出原因。

6 結語

靜載試驗具有直觀、可靠的特點，其他方法不能比擬，但該方法不能代替常規評定方法，只能作為獲取信息的手段和分析方法的補充。其原因是該方法規模大，試驗費用高，方法難以普及，可能引起結構損傷，影響正常交通。

參考文獻：

[1]王鈞利.在役橋梁檢測、可靠性分析與壽命預測[M].北京：中國水利出版社，2006.

[2]張來勇，李輝，宋書軍.預應力混凝土簡支梁橋靜載試驗分析[J].建筑知識（學術刊），2011，12：318-319.

[3]謝開仲，曾倬信，王曉燕.橋梁工程檢測技術研究[J].廣西大學學報（自然科學版），2003，28（增刊）：208-211..

[4]孫昊，王復明，蔡迎春.現役公路橋梁承載能力的試驗評估分析[J].華北水利水電學院學報，2006，27（1）：8-11.

作者簡介：

陳磊河（1976-），男，河南蘭考人，碩士，工程師，研究方向為工程管理。