關于公路橋梁試驗檢測技術初探

吳飛

摘要：公路橋梁的試驗檢測對于公路橋梁的質量有著不可忽視的重要影響，本文基于此，首先分析了公路橋梁試驗檢測的重要性分析，然后簡要概述了公路橋梁試驗檢測的主要內容，最后以靜載試驗技術為例，對公路橋梁的試驗檢測技術的重要參數以及不足之處進行了系統闡述，望對相關的工程人員帶來一定的幫助。

關鍵詞：公路橋梁；試驗檢測；靜載試驗；技術初探

1.引言

改革開放以來，我國經濟的發展速度已然達到了新的高度，人民的生活水平也不斷提升，以交通設施為代表的一系列基礎設施的建設也如火如荼地開展。而橋梁作為重要的交通樞紐，在地區經濟發展的過程中發揮著重要的紐帶作用。而這其中，又以公路橋梁為代表。隨著社會經濟和物流行業的快速發展，公路橋梁作為公路交通的咽喉，開始在我國的建筑行業中彰顯了重要的應用價值，其承載能力和通行能力亦是成為控制公路全線的重中之重。基于此，為了確保橋梁的暢通，橋梁檢測工作也逐漸成為了橋梁工程重要的研究領域。橋梁檢測工作的內容包括檢驗評定新建橋梁的承載能力，如何維修加固現有橋梁以提升橋梁承載等等。所以，了解公路橋梁的常用試驗檢測技術，將會有利于相關人員對橋梁的承載能力更為做出科學地評估，有利于相關人員更好地做好公路橋梁試驗檢測工作。

2.公路橋梁試驗檢測的重要性分析

隨著“十一五”計劃的完成，我國的高速公路網骨架已基本形成，截止到2013年底，全國公路里程已達到了423萬公里，公路橋梁突破71萬座，而隨著時間的推移，這個數字還在不斷地擴大。但根據橋梁工程的相關理論，橋梁使用超過25年后，就已開始進入老化期，因此，我國公路橋梁約有30萬座隸屬于這個范圍。這部分建于二十年代末的公路橋梁在當時的時代背景下擔負著沉重的交通荷載和繁重的交通量，并且由于當時建橋資金緊缺、設計荷載技術力量缺乏、施工技術偏低、運營車輛長期普遍超載未得到遏制等一系列歷史原因，這部分橋梁投入使用至今已存在大量的安全隱患。而雖然近幾年來我國新建的橋梁多為現代化橋梁，但由于設計標準的變更、載重能力的提高，這些新建橋梁的承載力也難以與我國迅猛的經濟發展速度相匹配。實際上，根據我國交通部公布的相關資料，截止到2013年，我國橋梁普查查出的公路橋梁危橋數量已然突破4萬座，總長度突破400萬延米。基于此，對公路橋梁結構性能進行切實可行的鑒定、評價，并以此為依據采取合適的方案和措施提高其可靠性，使之能繼續安全地為公路運輸服務已勢在必行，同時依據不同的檢測技術，準確科學地對舊橋及新建橋梁的技術狀況和承載能力進行評價，亦有著重大的現實意義。

3.公路橋梁試驗檢測技術相關理論概述

公路橋梁檢測的工作內容一般而言較為復雜，筆者基于成橋檢測的角度，大體將其分為兩個方面。其一是表觀檢測，這是一種在公路橋梁試驗檢測中占據重要地位的檢測內容，檢測內容包括對比較明顯的橋梁結構缺陷進行調查和評價，例如混凝土裂縫寬度、鋼筋銹蝕、橋臺結構不正常變形、是否有火災隱患等。其二則是荷載試驗檢測，這是對橋梁結構物進行直接加載的測試試驗，相較于結構檢測而言，荷載試驗檢測有著更重大的現實意義，其通過對橋梁加載實驗荷載，記錄下橋梁結構的實際工作狀態，從而對橋梁結構的安全承載能力以及通行情況作出必要的改進。

具體而言，公路橋梁的荷載試驗可分為靜載試驗和動載試驗，雖然兩者在實驗內容上不盡相同，但對于承受以車輛荷載為主的公路橋梁而言，這兩種性質的荷載試驗是具有同等地位且具有不同優勢的。例如靜載試驗可以在公路橋梁結構上布置更多的測點，從而更直觀地分析公路橋梁機構的受力情況，動載試驗則可以借助動態負載幫助工程師研究分析公路橋梁結構在車輛荷載或其他動力荷載作用下的振動特性，從而給橋梁的實際運作提供必要的數據支持。根據我國交通部頒布的有關公路橋梁試驗的相關標準，荷載試驗內容包括以下幾點：其一是荷載試驗方案的擬定，如擬定采取動載試驗還是靜載試驗；其二是測點設置、儀器組配、人員安排；其三是制定負載等級、完善試驗安全控制；其四是數據分析、結構性能評定；最后是橋梁性能的試驗報告以及試驗總結的編寫。

4.以靜載試驗技術為例初探公路橋梁的試驗檢測技術

4.1技術概述

公路橋梁結構靜載試驗可以檢驗橋梁的剛度、強度、抗裂性能與設計要求的匹配程度，一般將靜荷載作用在橋跨最不利受力位置進行測試，通過測試活載作用引起的結構效應來評價結構的靜力性能。

4.2重要參數

4.2.1校驗系數

控制測點的實測值與理論值的比值稱之為公路橋梁靜載試驗技術的校驗系數，這也是公路橋梁靜載試驗技術的最重要參數。根據測點安放位置的不同，控制測點的實測值可以使撓度、應變等等，相應的校驗系數也因此不同。但均采用η=Se/Ss的表達式。式中，η為變位或應變校驗系數，Se為控制測點在試驗荷載作用下的彈性變位或彈性應變的實測值，Ss為同等條件下測點的理論計算值。

若計算得出的校驗系數等于1，說明實測值與理論值完全相符，該橋梁結構性能良好；若計算得出的校驗系數小于1，說明該橋梁結構性能優秀，所設計的承載力在實際負載作用下能夠有一定富余，安全系數較高；若計算得出的校驗系數明顯大于1，說明橋梁結構性能較差，設計時考慮的橋梁強度明顯不足，實際投入運用時存在安全隱患。實際操作過程中，公路橋梁在最大試驗荷載作用下的校驗系數的比較可參照表1所示進行比較。

表1：校驗系數的取值規定

橋梁類型 校驗系數取值范圍 適用情況

預應力混凝土橋與組合結構 0.70～1.05 荷載效率小于等于1

鋼筋混凝土與圬工結構 0.60～1.10 荷載效率小于等于1

4.2.2相對殘余變形

利用相對殘余變位或相對殘余應變來描述結構的工作狀態和彈性性能或是評價橋梁結構的承載力的參數稱之為殘余變形，其計算公式為S=Sp/St，式中S為計算所得的相對殘余變形值，Sp為卸載測值與初始值之差，St為加載測值與初始值之差。公路橋梁的相對殘余變形值有明確的限值規定（見表2），如果實際試驗過程中，相對殘余變形值明顯不符合相關要求，應輔以動力荷載試驗對橋梁的可靠性加以確定。

表2；相對殘余變形取值規定

橋梁類型 第一次試驗 第二次試驗 第三次試驗

預應力混凝土橋與組合結構 小于等于20%

該值稱為a1 小于等于0.5a1 小于等于1/6a1

鋼筋混凝土與圬工結構 小于等于25%

該值稱為a1 小于等于0.5a1 小于等于1/6a1

5.結束語

隨著我國公路建設的高速發展，橋梁結構的安全使用也越來越受到全社會的關注。如何保證已運營或即將運營的橋梁的的正常工作，使得其能夠為公路運輸行業做出巨大的貢獻，也成為了相關工程人員面臨的棘手難題。現階段，公路橋梁試驗檢測技術中最常用的方法為靜載試驗檢測技術，但這種方式也在面對常見的混凝土型公路橋梁時，也存在著些許缺陷，如何進一步開拓創新，對現有的實驗技術進一步完善，值得相關工程人員進一步深思。

參考文獻：

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