荷載試驗(yàn)在公路橋梁檢測(cè)中的應(yīng)用探析

劉星興

(貴州省交通建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司)

1 荷載實(shí)驗(yàn)概述

在公路橋梁的檢測(cè)評(píng)定過(guò)程中，荷載試驗(yàn)是最為常見(jiàn)的一種檢測(cè)評(píng)定方法，它可以直觀、準(zhǔn)確地反映出被檢測(cè)公路橋梁的運(yùn)營(yíng)承載力和整體受力性能狀況。在公路橋梁運(yùn)營(yíng)不明確情況下，通常都是采用荷載試驗(yàn)對(duì)公路橋梁的運(yùn)營(yíng)安全性進(jìn)行檢測(cè)與研究，確保公路橋梁的安全穩(wěn)定。在公路橋梁荷載試驗(yàn)的檢測(cè)過(guò)程中，主要有靜載試驗(yàn)以及動(dòng)載試驗(yàn)這兩種檢測(cè)方法。靜載試驗(yàn)是通過(guò)對(duì)公路橋梁施加靜力荷載，然后再檢測(cè)公路橋梁的結(jié)構(gòu)，了解和掌握公路橋梁應(yīng)變和撓度等結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載下所產(chǎn)生的變化。并在條件一樣的情況下，把實(shí)際檢測(cè)的數(shù)據(jù)與公路橋梁理論上的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和研究，進(jìn)而把校驗(yàn)的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)和撓度校驗(yàn)系數(shù)等作為指標(biāo)參考數(shù)據(jù)和相關(guān)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)公路橋梁的實(shí)際承載力和運(yùn)營(yíng)狀況以及整體受力性能進(jìn)行準(zhǔn)確地評(píng)估。

在公路橋梁承載力的評(píng)定過(guò)程中，必須要有科學(xué)的理論方法進(jìn)行計(jì)算，如果公路橋梁的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，相關(guān)的試驗(yàn)檢測(cè)人員需要建立有限元模型。有限元模型主要是依據(jù)公路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)具體檢測(cè)的實(shí)際數(shù)據(jù)建立起來(lái)的，在模型建立時(shí)，許多的理想化以及簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)都沒(méi)有得到準(zhǔn)確的體現(xiàn)，依據(jù)這個(gè)有限元模型計(jì)算的數(shù)據(jù)往往與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)的結(jié)果不相符，這就需要相關(guān)的工作人員對(duì)有限元模型進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確地修改。在修正的過(guò)程中，可以利用動(dòng)載試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果對(duì)有限元模型進(jìn)行修正，修正內(nèi)容主要包括有限元模型中的幾何參數(shù)以及物理力學(xué)參數(shù)，確保荷載試驗(yàn)的結(jié)果和有限元模型計(jì)算的動(dòng)力特性相一致。

2 荷載試驗(yàn)在公路橋梁檢測(cè)中的具體應(yīng)用方法

2.1 靜載試驗(yàn)的方法

(1)靜載試驗(yàn)中內(nèi)力或者位移控制的選定

通常在荷載試驗(yàn)空檢測(cè)的過(guò)程中，都是對(duì)公路橋梁質(zhì)量存在缺陷，施工質(zhì)量不高并且還存在這血多問(wèn)題的橋墩和橋孔進(jìn)行檢測(cè)，這些公路橋梁孔或者墩的受力計(jì)算非分復(fù)雜。而且由于橋型所存在的差異，這就需要在實(shí)際的靜載試驗(yàn)中，實(shí)施的加載試驗(yàn)截面和內(nèi)容也就不同，如表1 所示。

表1 不同橋梁結(jié)構(gòu)類型的控制截面和內(nèi)容

(2)試驗(yàn)荷載的確定

在確定試驗(yàn)荷載過(guò)程中，要先計(jì)算公路橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的期望荷載中，控制截面在最差情況下所產(chǎn)生的公路橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力值。將這些數(shù)值組合起來(lái)，得出的數(shù)值當(dāng)作截面的控制荷載，與此同時(shí)還要準(zhǔn)確計(jì)算出這個(gè)截面的荷載內(nèi)力所受影響的數(shù)值;然后，在試驗(yàn)條件允許的情況下，計(jì)算出公路橋梁在內(nèi)力影響最不利的荷載的數(shù)值，準(zhǔn)確得出得出試驗(yàn)荷載的結(jié)果。

為確保荷載試驗(yàn)的檢測(cè)的準(zhǔn)確性，可以通過(guò)把試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)中截面的控制荷載同公路橋梁在設(shè)計(jì)的荷載效應(yīng)相適應(yīng)，其接近程度通常用試驗(yàn)荷載效率系數(shù)來(lái)表示，其系數(shù)控制在0.80 ～1.05 之間。

(3)分析與評(píng)價(jià)靜載試驗(yàn)的結(jié)果

在公路橋梁的評(píng)價(jià)和分析的過(guò)程中，主要用校驗(yàn)系數(shù)η來(lái)表示。通常狀況下，校驗(yàn)系數(shù)η 都是表示在某個(gè)檢測(cè)點(diǎn)處?kù)o載的實(shí)際檢測(cè)數(shù)值和理論計(jì)算數(shù)值之間的所得出的比值。當(dāng)η=1 時(shí)，公路橋梁的實(shí)際檢測(cè)值與理論計(jì)算值相同;當(dāng)η＜1 時(shí)，檢測(cè)得出這個(gè)公路橋梁運(yùn)營(yíng)安全穩(wěn)定，有良好的安全儲(chǔ)備;當(dāng)η ＞1 時(shí)，這就說(shuō)明所檢測(cè)試驗(yàn)的公路橋梁在運(yùn)營(yíng)中存在安全隱患，缺乏相應(yīng)的安全儲(chǔ)備。不同的公路橋梁結(jié)構(gòu)，它的校驗(yàn)系數(shù)也就是應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)和撓度校驗(yàn)系數(shù)存在不同，如表2 所示。

表2 不同的公路橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)和撓度校驗(yàn)系數(shù)

2.2 動(dòng)載試驗(yàn)的方法

在荷載試驗(yàn)的動(dòng)載試驗(yàn)中，根據(jù)公路橋梁的檢測(cè)的目的，通常分為跑車試驗(yàn)、脈動(dòng)試驗(yàn)以及跳車試驗(yàn)。跑車試驗(yàn)主要讓車輛在被檢測(cè)的公路橋梁運(yùn)行，檢測(cè)公路橋梁在車輛通過(guò)時(shí)，公路橋梁結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生振動(dòng)性響應(yīng)，以及車輛通過(guò)后振動(dòng)衰減狀況。脈動(dòng)試驗(yàn)主要是指公路橋梁在沒(méi)有受到外界其他諸如，風(fēng)、地面微振等作用力下;車輛行駛以及其他周期性干擾影響時(shí)，公路橋梁受到的激勵(lì)是平穩(wěn)的各種狀態(tài)李靜寬帶的隨機(jī)激勵(lì)。公路橋梁固有頻率附近的振動(dòng)是公路橋梁響應(yīng)的主諧量，利用動(dòng)載試驗(yàn)的脈動(dòng)檢測(cè)方法，可以準(zhǔn)確了解和掌握公路橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率。而跳車試驗(yàn)主要是汽車在快過(guò)15 cm 的跳板后，計(jì)算這個(gè)時(shí)候橋跨結(jié)構(gòu)在附加汽車重量過(guò)程中所產(chǎn)生的衰減振動(dòng)影響，進(jìn)而分析公路橋梁的結(jié)構(gòu)的振動(dòng)性質(zhì)。

3 結(jié) 語(yǔ)

在我國(guó)公路橋梁事業(yè)迅速發(fā)展的進(jìn)程中，積極加強(qiáng)對(duì)公路橋梁的檢測(cè)，保證公路橋梁的運(yùn)營(yíng)安全，這對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活出行的安全起著非常重要的作用。然而，公路橋梁的荷載試驗(yàn)檢測(cè)非常復(fù)雜，這要求試驗(yàn)檢測(cè)的工作人員必須要具備豐富的理論知識(shí)和檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)。在對(duì)公路橋梁檢測(cè)中，可以合理地應(yīng)用荷載試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，保證公路橋梁的運(yùn)行穩(wěn)定。

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