橋梁荷載試驗技術教學改革研究

陳孔亮 王小蔚 曾慶響

摘?要：針對橋梁荷載試驗技術的課程教學情況，探討了荷載試驗技術教學的不足以及原因。結合企業的實踐經驗，以人才培養以及檢測技術提升為目的，提出橋梁荷載試驗技術教學改革的方法，通過改善量測技術、優化教學試驗方案，夯實相關的基礎理論以及與企業聯合培養等教學改革措施，能有效培養學生的創新能力以及實踐意識，提升教學效果，為相關課程教學提供參考借鑒。

關鍵詞：橋梁;荷載試驗;檢測技術

隨著經濟與基礎設施建設的快速發展，大規模的橋梁工程進入服役使用，為保障橋梁的安全運營，現對橋梁檢測技術以及檢測人員提出了更高的要求。橋梁的承載能力和結構安全是橋梁結構正常服役的關鍵，但由于交通量的增大、重型汽車的增加或者自然環境的影響，我國現役部分橋梁的劣化程度較嚴重，橋梁檢測成了結構功能和安全服役的重要保障和重要手段，通過檢測可以及時了解到橋梁的運營狀況，為橋梁維護及加固等工作提供必要保障，從而確保橋梁結構安全服役。橋梁檢測是橋梁專業未來發展的一個重要方向，而荷載試驗技術為橋梁檢測技術的關鍵內容，因此通過本教改研究，探討提升檢測人才培養質量的方法，為相關課程教學提供借鑒。

1?荷載試驗的重要性

1.1?荷載試驗目的

橋梁荷載試驗[1]是通過對橋梁結構[25]進行加載試驗，了解橋梁結構在試驗荷載作用下的工作性能，從而對新建以及既有橋梁結構的承載能力和使用性能做出客觀的評價，并總結受力規律。對承載力不足的橋梁，采取針對性措施提升橋梁使用壽命，并及時檢修加固橋梁以降低安全隱患，為橋梁結構的管理養護維修提供科學依據。

1.2?測試內容的綜合性

橋梁荷載試驗測試包含靜載測試以及動載測試，靜載試驗有控制斷面的應力應變、撓度、支點沉降，以及梁體裂縫的出現和擴展情況試驗項目;動載試驗測定橋梁的受迫振動特性，測試內容包含橋梁結構的固有振動頻率、阻尼比、振型等，可通過跑車、跳車、剎車等。通過這些測試內容，可從宏觀的角度判斷橋梁的整體剛度與使用性能。荷載試驗的流程如圖1所示，通過收集資料，建立有限元實橋模型進行分析，通過數據對比分析，檢查是否滿足規范要求，如數據不滿足要求，則可能需要調整模型，調整模型后試驗數據如果不滿足，則有可能是該橋不滿足規范要求，則需要進行下結論評估，提出相應評估意見。

如圖1的試驗環節中，有限元模型計算分析以及數據采集對比分析這兩個環節是荷載試驗教學的重點，如果這兩項內容學生能夠理解透徹，則荷載試驗技術教學基本能達到預期的講授效果。有限元模型計算涉及力學中的影響線的知識點，數據采集分析對比涉及應變計布置、位移點布置以及數據采集處理等內容。其中有限元計算的結果為理論結果，現場數據的采集為實測結果，這兩個環節的數據需進行對比分析，若現場數據不能較好吻合理論數據，那就會導致檢測的評估結果不能反映橋梁結構的實際工作狀態，因此這部分內容的講授要必須要通過現場試驗環境才能達到預期的效果。

2?橋梁荷載試驗技術的教學現狀

2.1?教學內容不能與實踐較緊密聯系

荷載試驗檢測技術以前通常采用“以講為主，其他方法為輔”的教學模式，這種教學模式已經較難調動學生學習的積極性和啟發性。橋梁荷載試驗部分內容涉及力學、橋梁工程、結構設計原理等課程的相關知識點，如果這些基礎知識也不夠扎實，那也難以將專業理論知識與實體工程緊密結合。此外，還要求檢測人員具備一定的組織能力，已服役的橋梁的荷載試驗檢測過程中會涉及封閉交通，因此現場的試驗流程需處理好，不然會導致檢測時間過長和檢測成本增加。

2.2?實踐教學環節薄弱

受多方面的原因限制，本部分內容實踐教學內容安排難度較大，造成了學生荷載試驗實踐鍛煉機會較少等問題。實踐教學的減弱，使學生在課內上接觸的理論知識難以和工程項目相結合，對橋梁荷載試驗的流程缺乏更深入的認識，這都影響到課程后續內容的講授及相關教學環節的開展。與此同時，荷載試驗的現場檢測較難在課內實現，因為這有依賴于實際橋梁的檢測以及實際的加載車等，這是目前較難實現的。圖2為橋梁模型試驗，圖3為實橋試驗，這兩者差別較大。

2.3?量測技術相對落后

量測技術、儀器設備等是橋梁荷載試驗的技術保障。在選用儀器時，應根據試驗的要求來選用合適的儀器，科學客觀地處理數據有助于準確地評價橋梁的實際狀態和承載能力，實測數據還需進行多次測量，減少誤差，有時還需根據具體情況對試驗數據進行修正。目前儀器的更新較快，若干年前購買的儀器部分已經相對落后，這些儀器也較難滿足現在檢測技術的教學要求。因此，落后的教學儀器應及時更新，以保證課程的教學質量。

2.4?理論基礎不夠扎實

荷載試驗測試所包含的理論較多，其中較復雜的內容有影響線加載以及結構動力學的相關知識，還有橋梁工程中的橫向分布系數的計算等知識點，這些都是相對復雜的內容。若這些前期相應的知識點沒有掌握好，那相應的教學效果就很難達到預期的目標。若僅僅逗留在掌握檢測儀器使用的層面，那教學效果還難以進一步提高。因此，理論基礎在荷載試驗測試中是非常重要的，沒有扎實的理論基礎，就較難掌握多內容綜合的知識點。

2.5?數據后處理方面較為薄弱

荷載試驗結果的需要處理并整理成相應的報告。這部分內容的是教學中較為薄弱的環節，同時也是學生學習過程中的較為薄弱的方面。數據的后處理需要用到較多的專業知識，而且還涉及多種相關的軟件，如Auto?CAD、Excel以及圖形處理軟件等，因此這部分內容的教學有待提高。

3?橋梁荷載檢測技術的教學改革

3.1?改善量測技術