公路橋梁原位靜載試驗(yàn)影響因素研究

蔡成愿　侯海莉

摘要：目前我國(guó)有著許多各式各樣的公路橋梁，這些公路橋梁給人們的交通運(yùn)輸方面帶來(lái)了極大的便利，但是由于大多數(shù)公路橋梁已經(jīng)存在了較長(zhǎng)的時(shí)間，所以在質(zhì)量上不能得到保證，所以人們需要用原位承載實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)定這些公路橋梁的承載能力，來(lái)決定公路橋梁是否還能承擔(dān)交通運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)。本文對(duì)公路橋梁原位靜載試驗(yàn)影響因素進(jìn)行研究探討。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；原位靜載試驗(yàn)；影響因素

前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸事業(yè)在其中承擔(dān)了重要的責(zé)任，推動(dòng)了公路交通運(yùn)輸事業(yè)的飛速發(fā)展，公路橋梁在其中占據(jù)了重要地位。公路橋梁在交通運(yùn)輸里面有著非凡的意義，它保證了人們出行的安全性，可以跨越比較復(fù)雜的地形，為人們的交通運(yùn)輸提供了巨大幫助。這些新建的公路橋梁或者是已經(jīng)存在的公路橋梁，人們都要對(duì)其承載能力進(jìn)行判定，而判定的最好方法就是原位靜載試驗(yàn)。

1 公路橋梁承載能力判定的研究背景

在學(xué)術(shù)研究中，橋梁的承載能力反映了其結(jié)構(gòu)抗力與荷載效應(yīng)之間的對(duì)比關(guān)系，但是在實(shí)際中，這種對(duì)比關(guān)系往往是不確定的，所以對(duì)橋梁進(jìn)行承載能力的判定主要是為了了解公路橋梁的實(shí)際承載能力，保證交通運(yùn)輸?shù)陌踩?。目前，我?guó)的相關(guān)部門對(duì)于什么樣的公路橋梁需要進(jìn)行承載能力的判定有了明確的規(guī)定：首先是存在時(shí)間較長(zhǎng)，質(zhì)量問(wèn)題得不到保障的橋梁需要進(jìn)行承載力的判定；另外就是橋梁的承載能力達(dá)不到理想的要求，其承載能力需要進(jìn)一步提高的橋梁也需要進(jìn)行承載能力的判定；最后是此公路橋梁在之前曾經(jīng)發(fā)生過(guò)安全事故，雖然在之后進(jìn)行過(guò)技術(shù)整改和維修，但是對(duì)于這種橋梁，仍舊需要進(jìn)行承載能力的判定。

2 公路橋梁承載能力判定的主要方式

在目前，我國(guó)對(duì)公路橋梁承載能力的判定主要采用的是進(jìn)行荷載試驗(yàn)，荷載試驗(yàn)主要分為靜力荷載試驗(yàn)和動(dòng)力荷載試驗(yàn)，這兩種方法各有不同，但是都能夠?qū)窐蛄哼M(jìn)行科學(xué)有效的承載能力判定。靜力荷載試驗(yàn)主要是通過(guò)儀器設(shè)備，對(duì)公路橋梁需要進(jìn)行測(cè)量的部位或者裂縫進(jìn)行觀察記錄，然后根據(jù)具體的數(shù)據(jù)結(jié)合相關(guān)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)公路橋梁進(jìn)行承載能力的判定；而動(dòng)力荷載試驗(yàn)是通過(guò)引起橋梁結(jié)構(gòu)震動(dòng)的方式，測(cè)定橋梁震動(dòng)中的頻率、振型、振幅等參量，根據(jù)所測(cè)試的結(jié)果，參照有關(guān)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)宏觀的判定公路橋梁的結(jié)構(gòu)性能和承載能力。但是在動(dòng)力荷載試驗(yàn)中，其測(cè)試的參數(shù)，都具有不穩(wěn)定性，因?yàn)楣窐蛄罕旧淼膹?fù)雜性，在動(dòng)力荷載試驗(yàn)中所得出的參數(shù)的準(zhǔn)確性不高，而且在我國(guó)的相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于這一類的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系沒(méi)有明確的參考標(biāo)準(zhǔn)，只有一些比較模糊的指標(biāo)，所以目前在我國(guó)的橋梁承載能力判定方法中，一般以靜態(tài)荷載試驗(yàn)為主。

3 靜態(tài)荷載試驗(yàn)的研究狀況

靜態(tài)荷載試驗(yàn)屬于原位試驗(yàn)，這種試驗(yàn)的周期長(zhǎng)、成本較高，而且試驗(yàn)影響的范圍較廣，所以得出來(lái)的結(jié)果具有較高的可靠性，能夠更加客觀的反映出公路橋梁承載能力。靜態(tài)荷載試驗(yàn)主要是對(duì)橋梁的本身結(jié)構(gòu)和橋梁的樁基進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，目前，在世界范圍內(nèi)，靜態(tài)荷載試驗(yàn)在樁基上的應(yīng)用仍舊被認(rèn)為是最直接、可靠的檢測(cè)方法。對(duì)于橋梁本身結(jié)構(gòu)上的靜態(tài)荷載試驗(yàn)是把相關(guān)儀器放置在橋梁的指定位置，用來(lái)收集關(guān)于橋梁的應(yīng)力、撓度等各個(gè)方面的數(shù)據(jù)，能夠更加明確的了解橋梁的實(shí)際工作狀況和實(shí)際承載能力，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的研究分析，結(jié)合相關(guān)的參考標(biāo)準(zhǔn)，可以把握在橋梁結(jié)構(gòu)上的一些難以計(jì)算的狀況，可以更加全面的對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，在這樣的靜態(tài)荷載試驗(yàn)中，通過(guò)數(shù)據(jù)的對(duì)比還能發(fā)現(xiàn)一些橋體結(jié)構(gòu)中難以發(fā)現(xiàn)的安全隱患，從而保證了公路橋梁的運(yùn)輸安全。在我國(guó)對(duì)橋的不斷研究中，橋梁的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了多種多樣的變化，橋梁的承載能力和安全問(wèn)題成為人們所關(guān)注的重要問(wèn)題，在橋梁的設(shè)計(jì)中也應(yīng)用了更多的先進(jìn)技術(shù)來(lái)保證橋梁的質(zhì)量，提高了橋梁的壽命。靜態(tài)荷載試驗(yàn)作為對(duì)橋梁承載能力最為精確的判定方法，在必要的時(shí)候需要和動(dòng)力荷載試驗(yàn)進(jìn)行相互結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，更加全面的對(duì)橋梁的承載能力進(jìn)行判定。

4 橋梁靜態(tài)荷載試驗(yàn)的影響因素

靜態(tài)荷載試驗(yàn)作為我國(guó)最常用的判定橋梁承載能力的方法，在試驗(yàn)的過(guò)程中會(huì)因?yàn)闃蛄罕旧淼慕Y(jié)構(gòu)、環(huán)境情況或者是一些人為的因素而造成試驗(yàn)結(jié)果的不精確，具體的影響因素表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）溫度和儀器方面。在橋梁的靜態(tài)荷載試驗(yàn)中，試驗(yàn)所進(jìn)行的時(shí)間一般都在晚上和凌晨時(shí)刻，這是因?yàn)橥砩系臏囟缺容^穩(wěn)定，可以減少溫度的穩(wěn)定而對(duì)所測(cè)量的參數(shù)造成影響；另外一方面的原因是因?yàn)榭梢员七^(guò)較大的車流量，在晚上的時(shí)候一般車流量比較少，可以對(duì)橋梁進(jìn)行交通管制，更好的對(duì)橋梁進(jìn)行靜態(tài)荷載試驗(yàn)，不會(huì)對(duì)交通產(chǎn)生較大的影響。在進(jìn)行橋梁的靜態(tài)荷載試驗(yàn)的時(shí)候，還可以選擇在溫度穩(wěn)定的冬季進(jìn)行試驗(yàn)，不能選擇在溫差較大的夏季白天。橋梁的靜態(tài)荷載試驗(yàn)中所使用的儀器也可能會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響，目前，在橋梁的靜態(tài)荷載試驗(yàn)中一般采用電阻應(yīng)變片和鋼弦應(yīng)變計(jì)作為測(cè)量?jī)x器，電阻應(yīng)變片的測(cè)試方法比較簡(jiǎn)單，但是如果測(cè)試的時(shí)間處于溫度變化較大的天氣時(shí)，會(huì)影響所測(cè)試的精確程度，而鋼弦應(yīng)變計(jì)則較為穩(wěn)定，溫度對(duì)其幾乎造不成任何的影響，所測(cè)試出來(lái)的數(shù)據(jù)結(jié)果比較精確，所以，在橋梁的靜態(tài)荷載試驗(yàn)中大部分都會(huì)采用鋼弦應(yīng)變計(jì)作為測(cè)量的儀器，而在溫度較為穩(wěn)定的天氣或者季節(jié)中，可以采用電阻應(yīng)變片作為測(cè)量?jī)x器。公路橋梁結(jié)構(gòu)中的撓度測(cè)試一般選用精密水準(zhǔn)儀加塔尺或電子水準(zhǔn)儀加銦鋼尺作為檢測(cè)儀器。精密水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀不適合在中午進(jìn)行測(cè)試，因?yàn)橹形绲年?yáng)光直射，儀器中的水準(zhǔn)氣泡不容易對(duì)準(zhǔn)，導(dǎo)致測(cè)量的結(jié)果產(chǎn)生誤差，影響對(duì)公路橋梁承載能力的判定。所以在進(jìn)行靜態(tài)荷載試驗(yàn)的時(shí)候，要盡量選擇在溫度穩(wěn)定的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于儀器的選擇也要考慮溫度對(duì)其造成的影響。

（2）靜態(tài)荷載試驗(yàn)的測(cè)試方法。目前橋梁的荷載試驗(yàn)一般是通過(guò)等效車輛荷載來(lái)確定橋梁的承載能力，一般對(duì)于車輛的選擇為單嬌車或者是雙轎車，但是目前的一些檢測(cè)單位為了在測(cè)量過(guò)程中減少成本或者為了檢測(cè)的方便，會(huì)采用增加車的荷載，減少車的數(shù)量的方式進(jìn)行測(cè)試，這樣的測(cè)試方法存在這較大的弊端，同等質(zhì)量的車輛在數(shù)目上的減少，增加了單位車輛的荷載能力，會(huì)對(duì)局部的橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一些影響，如果車輛的荷載力過(guò)于大，也有可能對(duì)橋梁本身造成損傷，這樣就會(huì)影響測(cè)量的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致最后的測(cè)量結(jié)果不精確。所以在進(jìn)行橋梁荷載試驗(yàn)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行測(cè)試，不能為了方便測(cè)試，采取投機(jī)取巧的方法。

（3）橋梁自身的缺陷問(wèn)題影響測(cè)試數(shù)據(jù)。有些橋梁在設(shè)計(jì)建造的過(guò)程中或者是在投入使用的過(guò)程中，橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)受到損傷，比如目前的大多數(shù)卡車都有超載的現(xiàn)象，車輛過(guò)多的荷載會(huì)嚴(yán)重破壞橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響橋梁荷載測(cè)試的數(shù)據(jù)。另外一方面是因?yàn)闃蛄罕旧淼脑O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，目前大多數(shù)的橋梁采用的是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的橋梁自身質(zhì)量較好，壽命較長(zhǎng)，在有數(shù)量眾多的超載車輛經(jīng)過(guò)橋梁的時(shí)候，橋梁本身的結(jié)構(gòu)會(huì)變成部分預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，反之，如果荷載達(dá)不到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，橋梁結(jié)構(gòu)就會(huì)變?yōu)榘腩A(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，不同結(jié)構(gòu)的橋梁對(duì)數(shù)據(jù)的影響是比較大的，超載會(huì)造成橫向傳力體系的破壞，影響橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)有著嚴(yán)重的偏差。在橋體有裂紋的情況下，只要裂縫的情況不太嚴(yán)重，沒(méi)有超過(guò)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，都是可以進(jìn)行靜態(tài)荷載試驗(yàn)的，對(duì)試驗(yàn)中的測(cè)量數(shù)據(jù)不會(huì)產(chǎn)生較大的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)的公路橋梁越來(lái)越多，為了保證交通運(yùn)輸?shù)陌踩?，可以采用原位靜態(tài)荷載試驗(yàn)來(lái)對(duì)公路橋梁進(jìn)行承載里的判定，對(duì)于不同的橋體結(jié)構(gòu)應(yīng)該采用不同的測(cè)試方法，但是在靜態(tài)荷載試驗(yàn)中會(huì)有溫度儀器、測(cè)試的具體方法和橋體自身的結(jié)構(gòu)損壞等因素會(huì)對(duì)所測(cè)試的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，所以在進(jìn)行靜態(tài)荷載測(cè)試的時(shí)候，要在合適的溫度下選擇合適的儀器，并且針對(duì)自身有損傷的橋梁采用合適的測(cè)試方法，以便對(duì)橋梁的承載能力作出科學(xué)準(zhǔn)確的判定。