公路橋梁檢測中荷載試驗的應用分析

摘要：伴隨著社會經濟的快速發展，人們的生活水平也得到了相應的提高。社會中關于安全方面的問題越來越被重視，安全問題不僅關系到生命安全還有財產安全。公路橋梁一直以來都是我國交通網中的重要部分，隨著我國公路橋梁的快速建設，使得我國交通運輸業在高速發展，成為了經濟發展的基本保障。公路橋梁的使用年限很長，要面對的自然環境因素也很復雜，加上公路橋梁可能因為施工不規范，導致質量不達標的問題，發生了越來越多的公路橋梁事故。因此除了日常的維護修養之外，為了行車安全，進行定期的檢測尤為重要，進而確保公路橋梁的穩定運行。本文中我們對公路橋梁檢測中的荷載試驗進行簡單的分析研究。

關鍵詞：公路橋梁;檢測;荷載試驗;應用分析

Application Analysis of Load Test in Highway & Bridge Detection

Zhi-Bo Wang*

China Railway No.9 Group Engineering Testing Co.， Ltd.， Shenyang 110000， Liaoning， China

Abstract： With the rapid development of society and economy， people’s living standards have also improved accordingly. Safety issues in society are becoming more and more important， which is not only related to life safety but also property safety. Highway & bridge have always been an important part of China’s transportation network. With the rapid construction of highway & bridge in China， the rapid development of China’s transportation industry has become a basic guarantee for economic development. The service life of highway & bridge is very long， and the natural environmental factors to be faced are also complicated. In addition， highway & bridge may have problems of substandard quality due to construction irregularities. More and more highway & bridge accidents have occurred. Therefore， in addition to routine maintenance and cultivation， it is particularly important to conduct regular inspections for driving safety， thereby ensuring the stable operation of highway & bridge. In this paper， the author carry out a simple analysis and research on the load test in highway & bridge inspection.

Keywords： Highway & bridge; detection; load test; application analysis

一、前言

由于我國的經濟發展需要，對于基礎建設的發展也是最好的時機，公路橋梁是基礎建設發展的基本。公路橋梁的質量關系到其承受能力，對于人們來說直接跟生命財產安全相關。通常來說公路橋梁在長時間的使用情況下，承載能力會發生不同程度的變化，這些變化極有可能進一步發展下去造成重大的安全事故，所以需要定期對公路橋梁進行安全方面的檢查，提高橋梁的安全性。荷載試驗是較為理想的檢測辦法，該試驗較為繁瑣且細致，對于技術方面的要求相對要高一些，同時還需要其他方面的知識，通過荷載試驗進行的檢查試驗具有較高的說服力，在各行業中的認可度也較高。荷載試驗對于公路橋梁的受力情況有一個較為直觀的評價，更有利于檢測公路橋梁的受力性能。

二、荷載試驗的分類

荷載試驗是檢測公路橋梁質量的重要試驗方法，能夠客觀可靠的展示結果。在正常的情況下，荷載試驗由靜載試驗和動載試驗兩個方面的內容構成。靜載試驗主要是增加公路橋梁的靜載，以便更好地檢測公路橋梁結構，確定荷載試驗對公路橋梁結構的影響，檢測其撓度和應變情況[1]。通過理論值與實測值在相似條件下的對比分析，以結果數據系數為標準和指標，更可靠地評價公路橋梁的實際情況和承載力。在對實際公路橋梁進行承載力評估時，面對復雜的公路橋梁結構，需要結合相關理論進行計算。先建立出模型結構，最后找到問題的所在，從而公路的修復和橋梁的加固提供可靠的保障。

動載試驗主要是通過模擬公路橋梁在使用中能夠承受的壓力、沖擊力和共振力。這些力來自于過往車輛和自然環境等因素，在這種狀態下檢測到公路橋梁結構的變化和對外力的抵抗力[2]。通過動載試驗，可以更好地檢測在用公路橋梁的實際使用性能，了解公路橋梁的特點，掌握公路橋梁受力情況的變化，合理調整公路橋梁的使用和承載，保證公路橋梁的安全。

靜載試驗可以檢測橋梁構造的工作狀態和性能。動載試驗可以評價結構的實際受力性能（如表1所示）。

三、荷載試驗的目標選擇

進行荷載試驗的目標對象一般都是建設時間較長的老舊橋梁。因為這些公路橋梁投入使用的時間比較長，所以這些公路橋梁的相關數據往往丟失或者需要重新監測，最后根據實際的信息數據對老舊公路橋梁進行對應的修復或者加固工作。除此之外某些特殊情況的新建公路橋梁也需要荷載試驗進行檢測，例如：第一，設計材料和施工材料不足的橋梁;第二，當時施工時因為各種原因造成橋梁質量差，最初的設計標準遠遠沒有達到規定要求;第三，公路橋梁在使用的過程中發現了嚴重的病害，影響承受能力;第四，運行過程中沒有任何問題，施工質量良好，資料齊全，但是想要在原有的基礎上進行提高公路橋梁的承載能力;第五，采用了新型工藝或者技術的橋梁，由于新型技術和工藝的效果沒有得到應有的驗證，所以對它們的檢測不可或缺[3];第六，針對特種車而建造或者改造的特殊公路橋梁。

除了以上所說的情況之外，也有部分橋梁由于修復、改進或者加固等特殊原因，甚至是為了驗證工程的效果所以需要做檢測工作，對公路橋梁進行測試或檢驗性質的荷載試驗。

四、公路橋梁檢測中荷載試驗的應用

（一）動載試驗在公路橋梁檢測中的應用

在公路橋梁檢測中，動載試驗主要作用是用來檢測橋梁在使用過程中受力的變化情況，從中獲得公路橋梁的相關性能和結構強度數據。根據試驗要求的不同，可分把試驗內容分為沖擊試驗、激振器強迫振動試驗和環境脈動激勵試驗。

1. 車輛沖擊試驗

車輛沖擊試驗可按照車輛激勵方式的不同分為跑車試驗、制動試驗、跳閘試驗。跑車測試是指在公路橋上駕駛汽車，測試車輛運行過程中公路橋梁結構的振動響應和行駛后振動衰減狀況，是動載試驗中檢測公路橋梁受力強迫振動下對結構和性能試驗方法。跳車試驗主要用于監測車輛沖擊下公路橋梁結構的變化和沖擊。試驗內容是在跨越高度大于15cm的跳板后啟動試驗車。在這種情況下，測量橋梁結構的衰減振動來測量路橋梁，在附加汽車質量情況下的衰減振動，確定橋梁的沖擊系數，從而分析出橋梁結構的振動性質。在試驗中模擬車輛的實際作用，有效的掌握橋梁實際承受能力更工作特性。

2. 激振器強迫振動試驗

激振器強迫振動試驗中需要的儀器多，在進行試驗時還需要申請專門的交通中斷，并且試驗的周期較長，因此該試驗很少應用在公路橋梁荷載試驗中。但是該試驗可以激起橋梁的大幅度震動，獲得的參數全面且精度較高，可以更加全面的掌握橋梁動力特性，因此激振器強迫振動試驗對于新型橋梁的結構仍然具有特殊的意義。

3. 環境脈動激勵試驗

環境脈動激勵試驗主要是指在公路橋梁上沒有車輛行駛，或其他因素帶來周期性的干擾力或環境因素。公路橋梁的激勵是穩定的，經歷了寬頻帶隨機激勵，以及結構響應的主攜量，從而通過脈動測試確定結構的固有頻率。環境脈動激勵輸入與周圍激勵類別相關，不同的激勵源會因為產生原因的不同，導致頻帶范圍和幅度大小的不同。比如說汽車引起的脈動幅度大小不超過0.2m/s2，頻帶范圍在0～80Hz;而風荷載的頻帶范圍則是0～10Hz。很多橋梁現場的環境激勵源難以確定，因為可能會存在多個激勵源的影響。因此在理論分析中，往往會把環境激勵輸入近似的看作是隨機噪聲。

（二）靜載試驗在公路橋梁檢測中的應用

在公路橋梁檢測中，靜載試驗是另一項主要的試驗。靜載試驗是公路橋梁的基礎試驗，對于橋梁結構而言，其承載能力主要是靜載，橋梁結構所承受的靜載主要來自橋梁的自重，因此橋梁的靜載能力對橋梁穩定性起著重要的作用[4]。為了保證檢測結構的準確性，需要通過設置多點來進行檢測，檢測的內容相對較多，必須把所有對象進行重點檢測，像所測結構的強度和穩定等等，這些性能會對工程的正常運營有著重要的影響。由于對所有的橋梁全部進行檢測是不現實的，所以它所面對的主要目標還是那些出現了不良現象，或者出現不良現象前兆的公路橋梁。通過對這些橋梁進行監測找到問題所在，繼而加固橋梁。

1. 靜載試驗的準備階段

靜載試驗開始前，首先應根據公路橋梁要求的檢測內容和橋梁周圍環境制定合理的試驗方案。根據試驗過程中涉及的細節和條件，制定詳細計劃、規范試驗所需的設備和材料。在選擇試驗技術人員和施工人員時，應選擇有經驗的人員，以確保試驗的準確性和安全性。提前做好公路橋梁相關資料的查閱來保證在實驗中對橋梁結構等基礎情況有足夠的了解。技術人員在進行公路橋梁試驗前，要確定公路橋梁靜力荷載試驗孔的選擇。在進行選擇時，結構對稱的公路橋梁選擇具有代表性的孔進行實驗，同時也應該選擇不利點進行實驗檢測[5]。在搭建試驗支架和放樣工作中，進行公路橋梁靜力試驗支架搭建時，根據現場的情況選擇簡單的搭建辦法，完成搭建工作后進行橋梁和加載位置的放樣試驗，并且要準備好照明安全、儀器以及通訊設施的準備工作。

2. 進行安全準備

提前針對可能在靜載試驗中可能出現的安全問題。應事先采取相應的預防措施，設置專門的安全負責人，通過合理布置安全設施，保證試驗過程中工作人員的安全問題。試驗計劃中應明確反映安全防范措施和事故應急預案。

3. 確定試驗荷載

為了保證試驗成功，在試驗前試驗荷載的確定也是靜載試驗的必要準備。對試驗公路橋梁結構設計或控制斷面產生的不利值的計算，總和被視為截面控制的荷載。確定荷載試驗時荷載分布應排列整齊合理，以保證試驗檢測數據的科學性和準確性[6]。在測試之前要對荷載進行大致預估，為了保證預估的準確性，需要在最不利的情況下進行計算內力值，通過所得數據對荷載進行控制，得到對于的截面內力數據。這樣通過控制荷載，使得整個實驗在可控的情況下完成。實際加載與設計的荷載通過系統進行表達，一般這個數值被限制在0.8～1.0的范圍內。

4. 選擇試驗的控制截面

一般來說橋梁的檢測對象，往往是那些看起來有問題和受力出現不良狀況的目標，為了能夠得到它們在靜載試驗情況下的數據，有必要針對不同的情況選擇不同的辦法進行測試。在測試施工質量得不到保證的橋跨和橋墩時，計算受力是一個很復雜的過程，再加上結構類型的差異，因此需要選擇不同的實驗內容和截面[7]（如表2所示）。

5. 靜載試驗的結果和分析

對于靜載試驗數據的分析和整理主要是從理論探索的方向進行的，也是對公路橋梁結構進行技術評價和對試驗數據進行深入分析的過程。橋梁機構靜載試驗計算有兩個指標：一是有關規定的允許值，二是檢測點的實際值進行對比分析，是根據控制測點實測值和理論計算值進行對比分析。在進行公路橋梁的評價過程中，通常都是相關的系數來控制。該系數是某個測點的實測值和理論值之間的對比值，如果系數為1的話，那兩者之間相同;如果系數小于1，說明公路橋梁運行狀態良好，并具備一定的安全儲備;但是如果這系統大于1的話，那就說明存在問題，性能較差或是沒有安全保證，需要進行加固改造[8]（如表3所示）。

五、結語

綜上所述隨著社會的發展和進步，公路橋梁行業也在不斷壯大。為了保證公路橋梁的運營安全，確保人們的出現安全，需要加大對于公路橋梁的檢測力度。從目前的實際情況來看，公路橋梁的荷載試驗工作艱苦又繁瑣，需要檢測人員具有非常高并且牢固的理論知識和豐富的實踐經驗，除此之外還要具備提高自身學習能力不斷學習的意識，只有這樣才能確保公路橋梁試驗檢測工作的可靠與準確。

參考文獻：

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[2]黃浩，高長生.公路橋梁荷載試驗檢測在橋梁養護中的作用[J].居業， 2019（08）：6+8.

[3]徐燕.公路橋梁檢測中荷載試驗的應用[J].技術與市場， 2019，26（04）：87-89.

[4]李彥俊.分析荷載試驗在橋梁檢測中的應用[J].四川水泥， 2019（03）：31.

[5]蒲志軍.關于橋梁檢測中動靜荷載試驗的應用分析[J].建材與裝飾， 2019（04）：253-254.

[6]張熹.公路橋梁檢測中荷載試驗的具體運用分析[J].城市建設理論研究（電子版）， 2018（22）：138.

[7]劉宇.公路橋梁檢測中荷載試驗的應用[J].黑龍江交通科技， 2018，41（06）：138+140.

[8]謝超.靜載試驗在公路橋梁檢測中的應用分析[J].低碳世界， 2018（03）：262-263.

通訊作者：王智博，男，漢族，1989年1月，就職于中鐵九局集團工程檢測試驗有限公司，現為公司橋隧結構室工程師，本科。研究方向：工程實體檢測技術。