論述公路橋梁檢測中荷載試驗的應用

呂品

（江蘇省交通工程集團有限公司，江蘇南京 211500）

0 引言

技術的發展帶動著我國公路的建設，在當今公路工程全面開展的時期，如何實現公路橋梁工程的保質完成，如何對公路橋梁進行檢測成為現代公路建設的重點。荷載試驗是在進行公路橋梁質量檢驗的過程中最常使用的檢驗方式。荷載試驗的結果準確度高，但是荷載試驗運用復雜。基于此，筆者對荷載試驗進行研究，以便更好地被運用。

1 荷載試驗簡介

荷載試驗法是指在公路橋梁中增加壓力觀察橋梁的狀態變化情況的一種試驗方法。荷載試驗法包括靜荷載試驗與動態荷載試驗兩種方法。相比來說，動荷載試驗的結果更加準確，更能表現出橋梁的真實承載能力，但是動荷載試驗的技術難度大，試驗過程復雜。靜荷載試驗的技術難度較小，主要就是在橋梁上一點點的施加壓力，然后將這些數據進行轉化分析得出橋梁的具體承載結果。靜荷載試驗試驗比動荷載試驗試驗運用的頻率高。檢測人員在運用靜載試驗進行檢驗時需要保證檢驗的偶然性。檢驗要依據一定的步驟進行。在實后進行數據轉化時可以構建一個具體的數據模型，以便試驗結果更直觀地展現出來。一般來說，當公路橋梁的結構過于簡單時就不需要通過模型的構建來進行分析，通過數據的計算來觀察數據的變化就能夠做到直觀的分析。在進行復雜公路橋梁結構進行模型構建的過程中也要注意在不同的情景下對于模型數據的修改，這樣才能夠保證數據的準確性。

2 荷載試驗對象的選定

并不是所有橋梁都需要通過荷載試驗來進行檢測，荷載試驗的檢測對象主要是一些在施工過程中由于施工人員的不當造成工程質量不理想的新橋與在橋梁的使用過程中出現問題的老橋。在日常的荷載試驗中，最常對老橋進行檢測。因為，荷載試驗的運用復雜，新橋本身質量沒有問題，不需要如此復雜的試驗來進行檢驗。而老橋在長期的使用過程中會遇到很多突發情況而造成老橋的承載力的下降，并且經過磨損老橋的結構不明顯，在老橋需要修復與加固時，運用荷載試驗進行檢測能夠得出準確的數據，達到對老橋進行修復的效果。

3 動載試驗與靜載試驗的應用

3.1 動載試驗的應用

3.1.1 動載試驗方法

動載試驗方法是一種比較常見的公路橋梁的動力荷載試驗方法。動載試驗方法包括三種，分別是測量橋梁結構衰減情況的跳車試驗方法、公路橋梁結構衰退情況分析的跑車試驗法和測試結構本身的振動頻率的試驗方法。這三種方法試驗難度最小的是跑車試驗方法，跑車試驗方法只需要讓車輛在橋梁上進行開過就能對結構的振動衰退狀況進行分析。這三種方法中技術要求最高的是跳車試驗，跳車試驗需要汽車司機具有一定的駕車技術與駕車年限。因為需要汽車從15cm 的跳板跨過。三種方法中環境要求最高的是脈動試驗，脈動試驗進行的過程中需要對于來往的車輛進行清除，在保證橋梁無載力的情況下進行試驗。并且脈動試驗對天氣的要求也很高，在干燥或者是大風的天氣都不適宜脈動試驗的進行。脈動試驗需要微風的作用，因此在日常的試驗中，脈動試驗不常被用到。

3.1.2 分析和測定動載試驗數據

通常會使用分析方法確定高速公路橋梁施工的動態性能，并且分析和處理方法有兩種：①頻域分析；②時域分析。頻域分析主要是指的是對時域信號的相關的數字處理，需要改變使用的針，以確定結構及其分布狀況。時域分析是對直接過程曲線進行分析，從而得出相關參數。振動模式下，對影響系數，自然頻率測量等，應當按照有關圖紙，隨時間的變化曲線和頻譜圖物理實驗。通過研究基本頻率的組合可以計算結構的動態剛度。結構動力學分析是簡單的一種一階頻率分析，只需要測試結構。但是動態分析是更復雜的，是需要一階和二階或高階頻率的測試。通常測量值小于理論值，表面的實際橋梁結構在較大的剛度。這樣可以確定橋梁結構的正常狀態。如果測試測量值大于理論計算值，那么橋的剛度較小，容易開裂。確定阻擋能力，阻擋能力變化和對數衰減會影響橋梁結構阻擋的特性。可以通過使用半功率帶寬計算功率譜圖的方法，或使用測試系統軟件進行分析。橋阻率通常是在0.01～0.08。能分析更大的橋梁結構，并且有很強的能量。阻尼太小會導致橋軸承在異常條件下工作，以及結構性裂縫和其他問題。確定振動模式，安裝傳感器在橋梁結構的不同部位，傳感器的安裝使用共振方法，橋梁結構在振動設備的作用下，發生共振，記錄每個地方橋梁結構的振幅和相位，然后在此基礎上進行振幅和相位的振型曲線繪圖，然后通過繪圖模式曲線對比。需要注意的是在獲取相關測定數據之后，需要對測定數據的真實性進行評估分析，保證它的實際內容達到規范要求。

3.2 靜載試驗的應用

3.2.1 加載方案的制定

在進行靜載試驗之前需要對靜載的方案進行設計。加載方案的設計需要充分考慮在進行靜載試驗時會出現的問題，并對與這些問題有一定的解決方案。一般來說，加載方案需要考慮的問題包括：①橋梁的橋孔的數量，橋孔是否存在質量問題，在長期的使用后橋孔是否出現缺陷；②橋孔與橋墩的計算方法是否合適，是否能對橋孔與橋墩的質量做出合理的計算；③進行試驗的地點的橋孔與橋墩是否適合搭建一定的儀器；④要注意試驗孔與試驗墩的設計，通過科學的橋孔與橋墩的位置的合理設置能夠保證靜載試驗的進行，能夠保證加載方案的合理性，促進施工人員的進一步施工。

3.2.2 現場試驗

在進行現場試驗工作開展的過程中，需要保證項目工作的開展，所有實驗設備都就緒，并且在該環節需要按照實驗方案的內容以及要求進行工作，從而保證準備好的設備能夠及時對檢測點進行檢測。值得注意的是，在該環節過程中，需要對相關產生變化的初始數據進行詳細分析，并且記錄使其能夠作為試驗結果的數據來源。在具體工作開展的過程中，為了能夠保證試驗獲取的結果處于精確性，在正式項目開展之前可以采用試探性試驗的方式進行試驗，當試驗檢測結果之后，再進行實驗的檢測工作，例如在進行今后在檢測工作開展的過程中，需要對實際獲取的數據與理論評估值進行比較，這樣才能夠將真實的實際情況反映出來，在后續的加載過程中加大力度對其進行研究，從而提高整體結果的精確性。

3.2.3 加載與觀測

①觀察項目。橋梁結構的最大撓度、應力條件下，橋的裂縫主要是觀測項目設計。橋梁受沖擊載荷的影響，可以分為兩個版本，一個是整體變形，這是橋的整體結構狀況的反映；另一個原因是部分修改，這是反映在部分橋梁結構狀態。在滿足測試要求的計量點的選擇和安排上測量現場的前提下，適合于測量點數，測點必須強烈表示現實狀況。能夠滿足計算分析的需要；②選擇實驗室儀器和觀測的方法。通過不同的接觸測量，光學測量儀器使用，經緯儀、平整和精確的全站儀的使用能夠做到有效觀測。有兩種方法來測量位移量。測量電接觸測量方法通過測量機進行儀表偏轉，一般來說，千分表和位移傳感器是常用的測量儀器。此外，還有兩種形式的應變測量，一個是不確定的主應力方向，即為執行三個方向提供了測試點，而應變儀、應變儀鋼為主要的測量儀器。另一個是通過主應力方向的應變儀的提供來沿主應力方向分析。裂縫測量通常為視覺測量，需要使用相同的時間尺度放大鏡幫助；③分析和總結。一般理論探索從一個方向來分析和組織靜載荷試驗數據，橋梁結構估計靜載荷試驗常用的指標有兩個，一個是允許實際值的比較分析，發現預定的價值然后根據解釋明確橋梁結構的狀況。另一個是一個理論值和實際值的比較分析測量，將決定這個橋梁結構的性能。

4 結語

在技術發展的今天，對舊橋梁進行荷載試驗能夠對其缺陷部分進行及時修復。并且荷載試驗還能夠為舊橋梁的進一步優化提供數據支持。當然，目前的荷載試驗還沒有達到經濟發展需要的效果，在通過進一步的探討，通過對于試驗方案的優化能夠提供更加準確的數據達到對于舊橋梁的維護，同時能夠讓存在問題的新橋梁問題得到快速的解決。橋梁荷載試驗在推動橋梁優化的同時，減少因公路橋梁的重復建設而產生的費用，公路工程建設高速發展的今天需要荷載試驗支撐其發展的步伐。