論公路橋梁荷載試驗(yàn)檢測的方法

周春輝

(貴州省交通建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司，貴州 貴陽 550081)

論公路橋梁荷載試驗(yàn)檢測的方法

周春輝

(貴州省交通建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司，貴州 貴陽 550081)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通也正在不斷的發(fā)展當(dāng)中。而公路橋梁作為交通運(yùn)輸?shù)闹饕獦屑~，對于城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有重要的意義。因而，如何保證公路橋梁的安全性和穩(wěn)定性成為了施工方們密切關(guān)注的問題。而荷載試驗(yàn)檢測作為一種重要的公路橋梁檢測方式，對于其運(yùn)營承載力的判斷是非常精確的。因而本文也將通過分析荷載試驗(yàn)檢測技術(shù)，探究具體檢測的方法。

公路橋梁；荷載試驗(yàn)；檢測方法

1 荷載試驗(yàn)的定義和作用

1.1 荷載試驗(yàn)的定義

在判定公路橋梁的承載力時(shí)，需要集合理論數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。如果公路橋梁的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，則需要構(gòu)建有限元模型。而這一環(huán)節(jié)中需要充分利用到現(xiàn)場考察的資料數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)圖紙，從而將存在的誤差進(jìn)行及時(shí)修正。

1.2 荷載試驗(yàn)的作用

(1)對施工質(zhì)量進(jìn)行全面檢測

在公路橋梁的施工過程中，會受到各種方面的影響。例如自然環(huán)境、人文環(huán)境、建筑材料、施工方案等。而無論是哪一環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，勢必會對整體的使用質(zhì)量產(chǎn)生不良的影響。為了能及時(shí)處理可能產(chǎn)生的突發(fā)情況，以保障最終的施工質(zhì)量，往往需要一定的監(jiān)控和管理手段。因而在竣工之后，質(zhì)量驗(yàn)收部門都會進(jìn)行相關(guān)的荷載試驗(yàn)，從而確定公路橋梁的具體和局部的受力情況能否符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，判斷工程質(zhì)量的優(yōu)劣性。

(2)評測公路橋梁的實(shí)際承載力

例如在某段公路或橋梁中，由于風(fēng)化等其它環(huán)境因素的影響，使得其缺乏必要的保護(hù)措施，公路橋梁的整體安全性能下降，對于行車安全造成了一定的安全隱患。所以需要進(jìn)行荷載試驗(yàn)來對整體結(jié)構(gòu)的損傷程度和實(shí)際承載能力進(jìn)行評測，便于進(jìn)行針對性的加固和維修。

(3)便于引進(jìn)新技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新材料、新方案都會運(yùn)用于施工過程中，但是這些技術(shù)缺乏必要的理論基礎(chǔ)，無法準(zhǔn)確分析力學(xué)性能或是兼容性。所以這就需要進(jìn)行荷載試驗(yàn)，來確認(rèn)材料和工藝是否能達(dá)到預(yù)期的水平。同時(shí)，這些資料和數(shù)據(jù)也可以作為新技術(shù)引進(jìn)的基礎(chǔ)，便于施工方更好地進(jìn)行利用。

卡羅爾·斯奎爾思(Carol Squiers)說過：“表面看起來，照片與裝置是一模一樣的，但它們之間其實(shí)既有顯著差異，也存在極其細(xì)微的不同?！蓖瑯拥兀垢鞲裉m德的創(chuàng)作過程是精細(xì)的；她并非只是在為相機(jī)制作人造裝置，而是在創(chuàng)造一個(gè)細(xì)節(jié)至上的裝置。也因此，創(chuàng)作一個(gè)場景，她通常需要花上半年時(shí)間。

2 荷載試驗(yàn)的具體對象

通常情況下，荷載試驗(yàn)是針對于一些已經(jīng)投入使用的公路和橋梁，在特殊情況下才會對新建的橋梁進(jìn)行檢測。一般而言，主要分為以下幾種。一是不符合施工的具體要求，且缺乏施工資料的公路橋梁；二是竣工之后出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題，影響其實(shí)際的承載能力的情況；三是公路橋梁本身的運(yùn)營情況良好，但是旨在提升其額外的承載能力。而橋梁經(jīng)過加固、修復(fù)之后也需要進(jìn)行必要的荷載試驗(yàn)，便于確定工程的質(zhì)量和具體結(jié)果。

3 荷載試驗(yàn)的具體應(yīng)用

3.1 靜載試驗(yàn)

(1)確定加載試驗(yàn)

靜載試驗(yàn)是在公路橋梁上施加靜力，而在外觀檢測的基礎(chǔ)上，荷載試驗(yàn)孔普遍施工質(zhì)量難以保障、缺陷較多，或是出現(xiàn)了嚴(yán)重的質(zhì)量問題無法對受力進(jìn)行精確計(jì)算。

(2)確定荷載

在這一過程中，需要注意的問題在于計(jì)算好橋梁結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)下得出的最不利結(jié)果，以其作為參照標(biāo)準(zhǔn)。而在實(shí)驗(yàn)條件下，選擇的荷載應(yīng)該與控制荷載的類型相同，充分考慮到內(nèi)力對于結(jié)構(gòu)的不良影響。為了保障荷載的實(shí)際效果，也需要保證主要截面上產(chǎn)生的效應(yīng)與初設(shè)計(jì)之時(shí)的效應(yīng)保持相對一致。

(3)數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析是在荷載之后的工作，將橋梁結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析判斷其與理論數(shù)據(jù)上的差異。換而言之，就是計(jì)算靜載的實(shí)測與計(jì)算時(shí)間的比例。如果校驗(yàn)系數(shù)等于1，那么說明實(shí)測結(jié)果與計(jì)算結(jié)果完美符合；如果校驗(yàn)系數(shù)大于1，說明公路橋梁的靜載試驗(yàn)結(jié)果不盡如人意，結(jié)構(gòu)的性能存在問題；如果校驗(yàn)技術(shù)小于1，則說明結(jié)構(gòu)的性能非常優(yōu)秀。

3.2 動(dòng)載試驗(yàn)

(1)脈動(dòng)試驗(yàn)

脈動(dòng)試驗(yàn)指的是在沒有汽車行駛的情況下，在不存在其它外界環(huán)境因素干擾的條件下，對公路橋梁所受的激勵(lì)和結(jié)構(gòu)的主諧量的判斷。通過對固有頻率附近振動(dòng)的統(tǒng)計(jì)來確定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

(2)振動(dòng)性質(zhì)試驗(yàn)

該項(xiàng)試驗(yàn)主要措施是讓汽車在越過一定高度后，進(jìn)行制動(dòng)，并保持10～20 cm左右的高度。在該條件下對橋跨結(jié)構(gòu)的衰減情況進(jìn)行測量，并對橋梁的沖擊系數(shù)和振動(dòng)性質(zhì)進(jìn)行科學(xué)合理地分析，從而提升動(dòng)載試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

4 實(shí)例分析

某地橋梁起點(diǎn)樁號K0+508.00，終點(diǎn)樁號為K0+626.00，全長120.00 m。橋面上部采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩。

4.1 實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)過程通過荷載作用來對橋梁結(jié)構(gòu)施加力，但是需要注意的問題在于嚴(yán)格控制試驗(yàn)荷載力度的大小，保證荷載不會對結(jié)構(gòu)造成額外的損壞。與此同時(shí)檢測人員也要對試驗(yàn)的全過程進(jìn)行密切關(guān)注，一旦出現(xiàn)一些試驗(yàn)現(xiàn)象，要及時(shí)觀測并做好數(shù)據(jù)記錄。

而試驗(yàn)通過對截面的內(nèi)力管理影響線形狀，采用標(biāo)準(zhǔn)的汽車荷載進(jìn)行最不利條件的設(shè)置，從而確定結(jié)構(gòu)的響應(yīng)程度。在施加力是分為4個(gè)等級并要求車輛按照預(yù)先設(shè)定好的實(shí)驗(yàn)方式駛?cè)朐囼?yàn)位置，然后由試驗(yàn)人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行測量。這一過程的關(guān)鍵要素在于內(nèi)力應(yīng)該逐漸提升，且不得超過荷載條件下的最大值。

(1)建立有限元模型

根據(jù)事先設(shè)計(jì)的文件對該橋梁進(jìn)行有限元模型設(shè)定，包括荷載彎矩包絡(luò)圖、彎矩影響線以及測點(diǎn)布置。

(2)結(jié)果評定

實(shí)驗(yàn)通過結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)、相對參與變位、應(yīng)變數(shù)據(jù)來分析結(jié)構(gòu)的工作狀況。按照《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》的具體要求來判定，如圖1、圖2所示。

圖1 變位系數(shù)曲線

圖2 應(yīng)變系數(shù)曲線

通過上圖1、圖2可以看出校驗(yàn)系數(shù)均在1以下，說明所測的截面的安全性能較好，橋梁的實(shí)際狀況要優(yōu)于計(jì)算的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)同時(shí)也說明該橋梁的承載能力符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié) 語

綜上所述，不難看出公路橋梁荷載試驗(yàn)對于安全的重要性，同時(shí)這也是公路橋梁結(jié)構(gòu)承載力評估的有效方式。通過研究，可以得出主要的評估方式分為靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)兩種。本文也針對這兩種方式的不同特點(diǎn)進(jìn)行了方式探究。在未來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷成熟，公路橋梁的檢測技術(shù)也會更加成熟，荷載試驗(yàn)也會朝著更加智能化和科學(xué)化的方向穩(wěn)定發(fā)展，為民生建設(shè)繼續(xù)貢獻(xiàn)其作用。

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1008-3383(2017)10-0122-02

2017-03-15

周春輝，男，助理工程師，研究方向：公路與橋梁。