荷載試驗在公路橋梁工程中的實際應用

李鵬

【摘要】為了保證公路橋梁的質量和安全性能，必須對其進行必要的荷載檢測，本文立足實際，闡述了荷載試驗在公路橋梁工程中的實際應用。

【關鍵詞】荷載試驗 公路橋梁 安全檢測

荷載試驗是路橋檢測的一種復雜度較高的實驗，涉及到較深的理論和技術，所以其應用范圍也較廣。通常情況下，公路橋梁在投入運行一段時期之后，其關鍵的指標會不可避免地發生一些改變，如果一些指標的改變導致了路橋的安全性和承載力的降低，就必須及時采取針對性的措施，從而避免安全事故，所以應該組織人力和物力，對運行達到一定時間的公路橋梁定期檢測。如果是新建的路橋，也必須在正式使用前嚴格檢測，從而確保工程的質量達到標準。

一、在動載試驗中的應用

動載試驗是公路橋梁檢測的一大類別，在實際檢測的過程中，其作用是有效地評估使用中的路橋的外部受力所存在的變化規律，同時分析路橋在外部因素之下所體現出來的振動特征，從而最終得出被測路橋在結構方面的強度值以及實際使用中的行車特性。結合相關的路橋測試情況，動載實驗還能夠進一步細分成跑車、跳車和脈動三個類別。其中的跑車試驗，其實質是當存在許多交通工具在路橋上運行的時候，由于其質量和速度的變化為被測路橋帶來的振動響應，以及這些響應激勵發生的時候，隨著交通工具的分布變化而衰減的情況。由此可知動載實驗的本質是通過對于被測路橋的強迫振動，來評估其結構性能和使用情況，最終得到路橋的具體性能。而動載實驗的另一個主要類別——跳車試驗，其本質是評估被測路橋當存在各種交通工具導致的沖擊力的情況之下，其結構的變化以及由此帶來的沖擊情況。跳車試驗的基本思路是把交通工具越過一個高度后緊急制動，通常這個高度選擇為15厘米到20厘米之間，通過模擬以上的情況，來測試橋跨結構的衰減振動，測試的結果能夠反映出被測路橋當存在外部沖擊時所體現出的振動特征。第三個類別是脈動試驗，其本質為當被測路橋并不存在交通工具，同時也不存在由于另外的因素而導致的干擾的情況之下，路橋本身在自身的微弱變化而產生的激勵之下，所表現出的各類特性。脈動實驗的目的是測量路橋的固有頻率，并在這個頻率附近尋找諧波分量，最終得到路橋的固有頻率數值。

二、在靜載試驗中的應用

靜載試驗是對路橋檢測時常用的第二類方法，其主要目的是檢測路橋的特定位置，當外部對其施加核定靜力的時候所產生的型變量以及位移量，也包括橋體的裂縫變化等，當采集到這些數據之后，再對其進行一些必要的數據分析，就能得出被測路橋在實際使用的過程中，當存在外力的情況下，橋梁結構發生的變化，以及對其使用性能所帶來的影響。因此可以說，靜載試驗屬于對路橋進行質量和安全檢測的十分必要的方法，由于對路橋的內部結構來說，其在實際使用的時候，所發生的承載主要來自靜力，而路橋所承受的主要外力也是其自身在地球引力的作用下的受力，所以對路橋進行靜載實驗，能夠得到被測路橋結構的穩定性參數。靜載試驗之后會得到大量的測試數據信息，對于這些信息的分析是在理論計算的方法上進行的，計算的結果則可以作為對被測路橋的技術評價，此處存在兩個類別的指標，第一個類別是結合國家標準所限定的取值范圍，將檢測所得到的數據和理論值進行比較，并對比較結果進行分析；第二個類別的是結合實測值評估路橋的安全性能和質量水平。

在此必須指出的是，在對被測路橋進行靜載試驗的時候應該做好必要的準備，首先應該評估實驗本身的可靠性，對于可能在操作過程中出現的可靠性問題應該制定完善的預案進行應對和規避，這就需要在測試的過程中做好組織措施和技術措施和。在組織措施方面，應該制定富有經驗的人員作為安全負責人，同時結合路橋的實際情況部署足夠的技術措施來保證測試的安全性。在實驗步驟的制定中應該將測試中的安全防范和事故相應策略包含進去。此處以一個具體工程的檢測實例來對靜載試驗進行說明。該工程處于四川省省道2249處，路橋的起點是h0+419，終點h0+557。橋梁的上半部分是以五根二十米的混凝土板梁構成，下半部分則屬于柱式墩和U型臺。

在對橋梁進行靜載試驗的時候，首先應該明確，其本質是通過外力的荷載來達到橋梁受力的效果，而這個過程中應該能夠十分準確地調整荷載力，目的是盡量避免由于荷載過大而對被測橋梁帶來不必要損傷；并且，在檢測過程中的外力荷載情況也能夠體現出路橋結構的受力，所以在操作的過程里必須重視實時觀測試驗現象。具體到本次的荷載試驗，是對橋梁截面的內力，來模擬等效汽車荷載，最終測試得出被測橋梁的結構響應。在試驗荷載的時候，結合控制截面的最大內力值，將所施加的荷載分成四個級別。當進行分級加載的時候，車輛荷載一輛輛進行，并使其以緩慢的速度駛入荷載區域，這種情況之下采取連續對控制點讀數的方式來保證測試過程不對橋梁造成破壞。而且，在進行逐步分級加載的過程中，必須意識到隨著加載的進行，另外的截面內力也是隨之上升的，因此其內力的極大值應該小于最不利內力的值。本實驗的外力加載方式是等效汽車方式，在結合橋梁的實際情況進行計算之后，最終確定以6輛加載車進行。實驗結果證實，橋梁的新建部分校驗系數全部在1之下，可以證實被測的截面擁有足夠的安全余量，也可以說明被測路橋的狀況比理論狀況更優；另外的數據可以說明，橋梁的新建部分的殘余變位全部不超過15%，這可以證實被測橋梁工作在彈性狀態之下，因此其承載能力完全符合一級承載標準。

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