公路橋梁檢測中荷載試驗的應用分析

山西省太原市小店區西溫莊鄉西溫莊村山西廣通檢測有限公司 山西太原 030032

1 公路橋梁檢測中荷載試驗的應用措施

1.1 荷載試驗對象的選定

（1）公路橋梁在建時丟失了相關的設計或施工數據資料，建設質量無法保證，施工工程不能滿足預先設計的要求。

（2）橋梁的建設和竣工驗收沒有出現問題，但在實際的使用過程中出現了損傷其承載能力的、性質十分嚴重的意外傷害。

（3）公路橋梁的建設質量和使用效果俱佳，但是有關單位想要在可實現的范圍內提高該橋梁的承載能力。除了質量問題和主觀因素之外，一些進行過修復作業、固化或改進措施的橋梁也需要進行荷載試驗的檢測。概括來說，荷載試驗是對公路橋梁建設和使用效果進行驗證的有效方式，是橋梁驗收和鑒定的、適用性極高的必要手段[1]。

1.2 靜載試驗檢測對策

1.2.1 了解試驗對象

在滿足了選出合適的試驗內力或外觀檢測時能夠將位移控制好這兩個條件之后，選擇荷載試驗孔的試驗對象務必符合這些特征:工程建設的施工質量不達標、建設成品存在許多問題、出現過性質惡劣的傷害、受力計算不能正常完成等。

1.2.2 確定試驗荷載數值

橋梁結構的設計或期望荷載時控制截面出現的內力最不利組合值即為對應截面的控制荷載；計算該數值還可以得到本截面的荷載內力影響線。荷載試驗中，選用荷載必須與控制荷載在類型上保持一致，充分考慮內力對該結構最不利布載的影響之后才能計算試驗荷載的數值。此外，試驗荷載在該橋梁結構的主要控制截面上所產生的效果要和設計荷載效果盡可能保持一致，這樣可以進一步確保荷載試驗的效果。是否一致可用試驗荷載效率的系數進行檢查。

1.2.3 靜載試驗結果分析與評價

需測橋梁在某處測點的靜載實測值與理論值之間的比值是靜載試驗的主要評價指標，我們通常稱之為校驗系數，該系數一般以“1”作為衡量標準:等于一表示該橋梁的實測值與理論值完全符合，小于一表示該橋梁結構的使用性能好，大于一則說明該橋梁在結構上不具備應有的使用性能[2]。

1.3 動載試驗檢測對策

1.3.1 脈動試驗

在沒有車輛經過且其他周期干擾力都不存在的情況下，橋梁承受激勵在空氣流動和地面微振等因素影響下呈現平穩的各態歷經寬帶隨機激勵，并且該橋結構上對應主諧量在應有頻率之內振動，這種狀態下只需要確定該橋梁結構固有頻率就能夠使用脈動試驗進行檢測。

1.3.2 跳車試驗

在車輛跨過高度為15cm 的高跳板之后制動時，測量橋跨的衰減制動并計算出該橋的沖擊系數，在詳細的分析結構振動性質即為跳車試驗。

2 工程實例

本文以某橋梁工程為例，該橋梁的起點樁號為ko+508.00，終點樁號為ko+626.00，橋梁長度為118m。該工程使用5×20m 的預應力混凝土空心板梁作為其上部結構，橋面呈現連續狀態。柱式墩和u 型臺構成其下部結構并擴大其基礎。

2.1 靜載試驗過程概述

（1）試驗條件。靜載試驗以試驗荷載使橋梁的結構受力的方式進行，因此試驗荷載的數值必須有精確的把握，才能避免因進行試驗而造成橋梁結構出現新損的狀況出現。橋梁結構實際受力情況可在一定程度上反映出試驗荷載數值是否合適，所以在進行靜載試驗時，過程中出現的各種情況都要有嚴謹詳細的觀察并記錄。整個靜載試驗由以下步驟完成：首先將控制截面的最大內力分四個等級進行施加，然后把握其截面的內力影響線狀態，再以相當于車輛的荷載進行截面的最不利布載，最終得到對應的結構反映。進行分級加載時，車輛荷載要依次緩慢的進入預設的加載位置，這一過程需要多次讀數測點來保證試驗的安全性，同期還應關注過程中其他截面的內力是否在同步增加，且增加的內力峰值不能超出控制荷載下的最不利內力數值。試算作業要在保證整個靜載試驗效率的基礎上進行，本次試驗在嚴密的理論分析和計算后，使用的加載車數量為八輛[3]。

（2）有限元模型的構建過程。本次試驗以橋梁的有關設計資料為依據構建了根據設計文件，在通用的空間有限元分析軟件上構建了本公路橋梁的有限元模型，以模型為基礎進行橋結構的力學性能分析。①設計荷載彎矩包絡圖。以本工程橋梁的有限元分析為基礎進行設計荷載條件下的內力包絡圖制作。②控制截面彎矩影響線。在模型跨中截面和L/4 截面部分進行彎矩影響線圖的制作。③測點布置。截面的應變和變位測點于第一跨的跨中和L/4 截面的位置附近進行布設。

（3）靜載試驗結果評定。試驗結果主要以該橋結構的檢驗系數、相對殘余變位或應變等方面對翹兩節的工作情況所表現出的影響為判定依據。①校驗系數評定。根據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（JTG/TJ21—2011），靜載試驗的實測彈性變位或應變Se 與相應試驗荷載作用下的理論計算值Ss 應滿足式（1）判別條件:ζ=SeSs＜1 當式（1）中z 值小于1 時，即為表示該橋實際的工作情況優于理論情況。②相對殘余變位（應變）評定。根據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（JTG/TJ21—2011），試驗荷載作用下的實測殘余。③校驗系數評定。a.校驗系數（變位）評定各工況最終加載變位校驗系數。b.校驗系數（應變）評定

2.2 結果分析

（1）新建的第1 跨，其加載后的校驗系數數值保持在1 以下，表示檢測的截面仍保有安全儲備量，其實際的使用情況較理論情況更佳。

（2）加寬新建的第1 跨，加載后的相對殘余變位、相對殘余應變都低于百分之二十，表示該橋的工作狀態仍然具備彈性[5]。

3 結語

荷載試驗檢測是公路橋梁施工中不可忽視的內容，因此，要充分認識其重要作用，明確荷載試驗檢測的目標和對象，根據要求認真開展試驗檢測，恰當選擇靜載或動載試驗檢測方法，嚴格按要求操作以獲取詳細的數據指標，準確可靠地評定公路橋梁基本情況。