基于荷載試驗的橋梁結構安全性檢測與評估研究

于太樂

摘 要 橋梁荷載試驗其屬于一種對橋梁使用安全性能進行測試的無損檢測方式，其能夠對于橋梁自身的結構設計和施工質量是不是能夠滿足預期目給出一個科學準確的評估，同時還能夠對于橋梁自身的結構設計理論以及計算方法是不是合理進行論證，可以認識到橋梁自身的承載能力與實際的工作性能，通過這樣的方式為橋梁的穩定運行、日常的養護管理以及加固改造提供一個科學的參照。

關鍵詞 荷載試驗;檢測;評估;數值模擬

1橋梁荷載試驗研究現狀及發展趨勢

橋梁荷載試驗指的是基于荷載影響下，對橋梁自身結構的多個部分和整體相關響應參數去完成試驗。并且把測試值和理論值完成對比，從而完成對橋梁具體承載能力以及安全狀態的有效評估。橋梁荷載測試可以說是橋梁荷載承載力進行評估過程中比較直接同時也是比較有效和具備一定說服力的方式，因此一直都是相關研究人員進行研究的熱點問題，并且已經越來越成熟。

橋梁荷載測試通常分為靜態荷載測試和動態荷載測試。靜載荷測試是指在橋梁的指定位置施加靜載荷，以測試橋梁結構的靜位移，靜應變，裂縫等，從而在載荷作用下測試橋梁結構的工作狀態和性能。評估。動載荷試驗是采用某種激勵方法來激發橋梁結構的振動，從而確定結構的動態特性[1]。

2荷載試驗

次新街跨洛河大橋工程北起九都東路，南至規劃軍民東路，其中需修建一座跨越洛河的橋梁，河口寬度約620米。其間跨越濱河北路（現狀道路）和濱河南路（規劃道路）兩條市政道路。包括北岸接線、北引橋、跨洛河主橋以及南側立交橋，雙向六車道。本文對其荷載試驗進行分析總結。

2.1 靜載試驗方案

（1）試驗孔和測試截面的確定。因為這一橋梁的主橋結構為預應力混凝土連續的剛構橋，所以挑選主橋的中跨，支點以及側跨為0.4L將其當成是核心的控制測試部分將其使用在內力以及撓度。

（2）理論計算。運用Midas/Civil 2017去對當前橋梁結構給予分析。單幅橋橫向完成3個車行道的設置，在對其進行計算的過程中運用汽—超20級車道的荷載，按3車道去進行布載，并且按照相關的規范去對橫向折減，通過這樣的方式讓其可以與2車道計算結果進行相關的對比，選擇其中的最大值，同時對于活載作用影響下出現的內力包絡圖進行設計后參照實際的車重使其能夠在模型上進行相關加載計算。

2.2 測點布置

（1）應力測點布置。為了對于測試控制截面其本身的應力分布規律和實際的受力性能進行研究，應變測點要求完成以下的布置：箱梁底板里的應變測點需要沿著底板去完成橫向的均布，共4個測點;腹板的需要與變測底板間隔10cm，并且沿著腹板去完成3個測點的布設。

（2）撓度測點布置。在截面橋面位置去進行對撓度測點的有效布置;每一工況加載完成后還要求對于全橋的縱向線形進行相關測量，測點布置在邊跨和中跨的四分點處。

（3）各個工況加載方式。工況1與工況2：5、6號墩跨中截面正彎矩完成所需的加載試驗，加載可以被分為6級，每一級的分級完成1輛加載車輛的加載。

工況3：5號墩支點截面負彎矩去進行加載，加載分為7級，每一級分級去進行1輛加載車輛。

工況4以及工況5：4與5號墩箱梁0.4L位置其自身的正彎矩去完成相關加載試驗，加載分為6級，每一級分級進行1輛加載車輛的加載。

2.3 動載試驗

（1）跑車試驗測試方式以及測點布置。跑車試驗測試截面一般都是跳著在活載的作用下橋梁結構其自身應變相比較大的截面，同時依照這一本橋彎矩包絡圖所具備的特點，車輛激勵試驗觀測斷面要求將其設置在中跨的一個跨中位置，車輛激勵試驗加載車運用的是一種靜載試驗加載車。

（2）脈動試驗測試方法與測點布置。加速度傳感器需要布置在橋面的兩側。

3結果分析

（1）撓度分析 。測量并收集主橋中跨，P5橋墩頂部附近的部分和側邊0.4L附近的部分的撓度和應變。統計數據表明，撓度校準系數在0.75至0.83之間，相對殘余撓度在4.2至11.8%之間。測得的撓度值均小于理論撓度值。從比較中可以看出，測得的撓度值均小于理論撓度值，且撓度最大。表示主橋受力后可以恢復到初始狀態，處于彈性工作狀態正常使用。

（2）應變數據分析。在第一和第五工作狀態之間，主橋試驗跨度的試驗跨度的相對殘余應變在5.9至16.6%之間，并且相對殘余應變滿足《路橋承載力檢查和評估》的要求。規定不超過20%。

（3）裂紋觀察。在加固后將裂紋觀察器布置在裂紋的位置，以觀察在載荷測試過程中裂紋沒有發展。

（4）時域波形分析。橋梁的三個跨度從東到西分布，每個季度有3個測量點，總共9個測量點，其中第四個點（即從東到西的第二個跨度的第一個測量點）是參考點。信號采集分為兩個，第一個采集1、2、3、4（參考）5點，第二個采集b4（參考）6、7、8、9點。

（5）三向振動譜分析。在參考點附近布置了三個垂直傳感器，以收集橋梁主橋的垂直，垂直和水平振動信號并執行頻譜分析。其中，測量點編號1是垂直的，測量點編號2是縱向的（行進方向），測量點編號3是水平的。從圖中可以看出，光標1和4的水平振動幅度（0.95 Hz和2.05 Hz）大于其他兩個方向，這是橋梁的橫向固有頻率。光標2處的垂直振動幅度（1.2 Hz）大于其他兩個方向，即橋的縱向固有頻率;光標3、5、6、7處的垂直振動幅度（1.4Hz，2.5Hz，2.7Hz，3.8Hz）大于其他兩個方向，這是橋梁的垂直向前第四固有頻率。

（6）固有頻率分析。實測橋梁主橋當前的振動頻率為1.41Hz，理論計算值則為1.38Hz，實測值和理論值相差1.02倍，顯示出橋梁主橋其自身的豎向動力剛度和當前的理論計算相一致。

（7）模式分析。使用Midas civil2017建立主橋梁的有限元模型，計算一階垂直理論振動模式，并獲得所測振動模式的擬合結果可以看出大橋主橋一階豎向振動的測量結果與理論計算結果相近。

4結束語

隨著我國經濟實力的持續快速增長，交通運輸業獲得了持續的發展，橋梁結構作為當前交通運輸不可或缺的紐帶，其自身的安全性也成為人們非常關心的熱點問題，所以橋梁安全性檢測和評估已經成為對施工質量進行評價的標準，為竣工驗收和運營過程中的管理和維修加固等提供所需要的參考依據。

參考文獻

[1] JTG/TJ21-2011.公路橋梁承載能力檢測評定規程[S].北京：人民交通出版社，2011.