試析公路橋梁靜力荷載試驗(yàn)技術(shù)

賀 瑞 芳

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾　041000)

近年來，我國(guó)公路交通事業(yè)獲得了較好的發(fā)展前景，人們生活水平越來越好。這也使得越來越多社會(huì)人士，對(duì)道路橋梁使用性能有著更高的要求。為此，為確保公路橋梁的使用安全，需做好安全檢測(cè)工作，主要對(duì)公路橋梁承載力實(shí)行檢測(cè)，以此評(píng)判公路橋梁實(shí)際的承載能力。然后，實(shí)行靜力荷載試驗(yàn)，主要的目的為測(cè)定結(jié)構(gòu)靜位移和靜應(yīng)變、裂縫等情況，進(jìn)而保證公路橋梁的整體質(zhì)量。

1　公路橋梁靜力荷載試驗(yàn)的基本概述

公路橋梁實(shí)行性能方面的檢測(cè)，可在同期對(duì)多個(gè)點(diǎn)實(shí)行檢測(cè)處理。主要能對(duì)公路橋梁結(jié)構(gòu)性能、結(jié)構(gòu)部件工作性能，實(shí)行嚴(yán)格、準(zhǔn)確的檢測(cè)[1]。實(shí)際檢測(cè)時(shí)，可對(duì)公路橋梁結(jié)構(gòu)承載力、強(qiáng)度、穩(wěn)定性等進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)承載力的主要方法：公路橋梁承載力檢測(cè)、承載力能力評(píng)價(jià)兩種方式。實(shí)行公路橋梁性能檢測(cè)的過程中，可經(jīng)公路橋梁靜力荷載試驗(yàn)，對(duì)橋梁表現(xiàn)的問題加以檢驗(yàn)。首先，需要構(gòu)建跨度較大的橋梁，尤其需要實(shí)行新工藝和結(jié)構(gòu)、材料的橋梁，并且做好梁靜力荷載方面的試驗(yàn)。然后，在實(shí)行改造、修復(fù)、加固公路橋梁后，做好公路橋梁工程的驗(yàn)證工作，以及橋梁驗(yàn)收荷載方面的試驗(yàn)工作。針對(duì)長(zhǎng)期使用并且沒有修正的公路橋梁，應(yīng)做好相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)工作，以此按照具體荷載保證，對(duì)公路橋梁實(shí)行靜力荷載方面的試驗(yàn)。實(shí)行靜力荷載試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，需在具體橋梁部位加以靜應(yīng)變、靜位移、裂縫等方面的檢測(cè)。然后，結(jié)合檢測(cè)結(jié)果，對(duì)荷載下橋梁結(jié)構(gòu)工作情況、應(yīng)用情況，進(jìn)行綜合、客觀的評(píng)判。靜力荷載試驗(yàn)檢測(cè)的過程中，還需結(jié)合工程具體狀況，選擇適宜的靜力荷載設(shè)置方式，盡可能選擇載重級(jí)別的車輛，以此作為靜載。

2　試驗(yàn)方面的項(xiàng)目及試驗(yàn)相關(guān)情況的分析

以試驗(yàn)項(xiàng)目的角度出發(fā)，以往靜力荷載試驗(yàn)項(xiàng)目，主要可劃分為：測(cè)定載荷橫向分布特性單點(diǎn)、鑒定橋梁承載能力的加載試驗(yàn)。因?yàn)榧虞d試驗(yàn)的內(nèi)容較多，為此需參照實(shí)際情況做好試驗(yàn)工作(見圖1)。

2.1　試驗(yàn)準(zhǔn)備工作情況

試驗(yàn)前，結(jié)合試驗(yàn)項(xiàng)目，制定完善的試驗(yàn)計(jì)劃，以此確保測(cè)點(diǎn)位置、加載內(nèi)容及技術(shù)等的準(zhǔn)確性、合理性。首先，應(yīng)根據(jù)觀測(cè)項(xiàng)目，對(duì)儀表設(shè)備進(jìn)行合理選擇，選擇精度達(dá)標(biāo)的儀表，旨在滿足環(huán)境方面的要求[2]。與此同時(shí)，儀表需持有足夠量程和規(guī)格型號(hào)。針對(duì)測(cè)點(diǎn)較多時(shí)，能夠選擇出最理想的用電測(cè)儀表。然后，結(jié)合結(jié)構(gòu)受力情況確定試驗(yàn)孔，以此將對(duì)結(jié)構(gòu)受力和技術(shù)，存在的不良影響進(jìn)行試驗(yàn)孔排除，使得腳手架、測(cè)點(diǎn)、加荷更加方便。通常情況下，需考慮到橋梁檢查、驗(yàn)算工作。針對(duì)多孔結(jié)構(gòu)，應(yīng)充分考慮到病害/問題類型、結(jié)構(gòu)差異性等內(nèi)容，進(jìn)而可準(zhǔn)確反映出公路橋梁性能的孔跨情況。為更好的對(duì)測(cè)儀表、裂縫狀況實(shí)行觀測(cè)，應(yīng)保證檢查架的便捷性和安全性，使檢查架與儀表架，保持脫離的狀態(tài)。這時(shí)，不會(huì)對(duì)測(cè)點(diǎn)四周設(shè)備、儀表構(gòu)成不良影響。橋梁下的高度不允許條件下，可使用簡(jiǎn)單、輕便的活動(dòng)吊架實(shí)行處理。需要注意的是，搭設(shè)儀表架的過程中，應(yīng)做好觀測(cè)點(diǎn)防雨、避陽防護(hù)工作。測(cè)量位置、測(cè)量選擇，均需在試驗(yàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上，做好測(cè)點(diǎn)數(shù)量、布置方面的工作，從而切實(shí)做好試驗(yàn)中的主要工作。此外，測(cè)點(diǎn)位置需要有具體的特點(diǎn)，以便于準(zhǔn)確計(jì)算。可布置定量校核的測(cè)點(diǎn)，進(jìn)而保障測(cè)量數(shù)據(jù)的可信度。

2.2　加載方案的主要情況

工程概況：第一跨1截面正彎正載加載。為明確公路橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變，不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成不良影響。實(shí)行試驗(yàn)載荷的過程中，需要進(jìn)行逐級(jí)增加方式處理，確保分級(jí)加載在各級(jí)加載后加以卸載處理。一般情況下，需結(jié)合最大控制界面情況，將其分為3級(jí)。通過重車加載、稱重卸載方式處理。針對(duì)不允許條件，可平均分為2級(jí)。前期準(zhǔn)備工作公路橋梁不理想時(shí)，應(yīng)保證加載分級(jí)更多。此外，條件不允許時(shí)，加載分級(jí)越來越少，這時(shí)為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確和安全，需在各級(jí)進(jìn)行加載的過程中，嚴(yán)格規(guī)范車輛駛?cè)腩A(yù)定加載位置和速度[3]。

加載物質(zhì)，可選擇裝載重物汽車，經(jīng)車輛加載利于很好的布置卸載工作，提高卸載運(yùn)行的速度，可將其作為靜載試驗(yàn)、動(dòng)載試驗(yàn)。加載能夠經(jīng)重物方式，嚴(yán)格控制荷載，按照著地輪跡、搭設(shè)承載架順序做好荷載控制工作。然后，在承載架上放置質(zhì)量的重物。然后，做好對(duì)加載物稱重處理工作，主要需在稱重后，做好體積換算重量的工作。此外，還可經(jīng)車輛出廠規(guī)格獲得空車的重量，再對(duì)裝載重物實(shí)行合理分配，將稱重的誤差控制在3%左右。為降低溫度因素，對(duì)靜載試驗(yàn)構(gòu)成不良影響。實(shí)行加載試驗(yàn)的時(shí)間，應(yīng)設(shè)置在6點(diǎn)、22點(diǎn)。通過加卸載方式，在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)車輛實(shí)行試驗(yàn)，以便降低白天和黑夜溫差構(gòu)成的不良影響。因?yàn)橹匚锛虞d準(zhǔn)備工作量非常大，主要涉及的內(nèi)容包括：加載、卸載。同時(shí)，周期時(shí)間非常長(zhǎng)，交通會(huì)存在一段中斷的時(shí)間。這時(shí)試驗(yàn)過程中，需做好溫差控制工作，以此促使各項(xiàng)工作順利實(shí)施。

2.3　數(shù)據(jù)觀測(cè)技術(shù)的應(yīng)用情況

公路橋梁觀測(cè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的內(nèi)容，為結(jié)構(gòu)最大撓度、拉力、制作沉降以及壓應(yīng)力、主拉應(yīng)力等。受到載荷的效應(yīng)，可將公路橋梁變形劃分為：整體變形，即為可顯示出結(jié)構(gòu)整體工作的變形；局部變形，即為能顯示出結(jié)構(gòu)局部情況的變形。對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行觀測(cè)的過程中，應(yīng)充分考慮到整體變形情況，由于其具有可反映整體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，所以可明確具體結(jié)構(gòu)情況、強(qiáng)度。針對(duì)于此，觀測(cè)項(xiàng)目測(cè)點(diǎn)位置，需按照具體的推斷結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)各項(xiàng)工作。

2.3.2觀察的主要方法

觀測(cè)方法主要由位移、應(yīng)變、裂縫幾個(gè)測(cè)量方式組成。其中，位移測(cè)量方法又可分為：接觸測(cè)量、機(jī)械測(cè)量、電測(cè)量。經(jīng)不同類型的撓度計(jì)、百分表，以及位移傳感設(shè)備，做好相關(guān)的觀測(cè)工作、記錄工作，以便及時(shí)了解到結(jié)構(gòu)位移情況。針對(duì)于非接觸測(cè)量，一般適用光學(xué)測(cè)量設(shè)備，借助精密水準(zhǔn)設(shè)備、高精度經(jīng)緯設(shè)備、攝影經(jīng)緯設(shè)備，以及立體坐標(biāo)設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備等，做好結(jié)構(gòu)的記錄和測(cè)量工作。

應(yīng)變測(cè)量按照未知和已知?jiǎng)澐?，能夠分成公路橋梁結(jié)構(gòu)主應(yīng)力方向未知/已知兩種情況。未知情況比較常見，多在突變/截樁面形狀不規(guī)則部位出現(xiàn)。對(duì)于上述評(píng)判應(yīng)力情況進(jìn)行測(cè)定時(shí)，可經(jīng)直角坐標(biāo)實(shí)行布置，各點(diǎn)均通過三個(gè)方向?qū)嵤?。然后，合理使用干分表、杠桿引申設(shè)備，以及手持應(yīng)變?cè)O(shè)備等具體狀況。

裂縫觀測(cè)，即為借助目力、刻度放大鏡進(jìn)行觀測(cè)的方法。同時(shí)，可通過應(yīng)變計(jì)做好裂縫的測(cè)定工作，順著受力主鋼筋的方向，進(jìn)行連續(xù)電阻應(yīng)變片布置工作，布置長(zhǎng)度需在30倍主筋直徑以上。

2.3.3測(cè)度方面需要注意事項(xiàng)

做好環(huán)境控制工作，能夠確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度[4]。為此，應(yīng)確保各個(gè)測(cè)點(diǎn)讀數(shù)時(shí)間保持統(tǒng)一，實(shí)行加載前做好預(yù)加載讀數(shù)工作。然后，每次加卸載后，在第一時(shí)間進(jìn)行讀數(shù)。待確保結(jié)構(gòu)變形保持穩(wěn)定的狀態(tài)，可繼續(xù)下一級(jí)荷載讀數(shù)，因結(jié)構(gòu)變形測(cè)點(diǎn)較大，應(yīng)保持5 min左右讀數(shù)一次，以此確保讀數(shù)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性。測(cè)讀過程中，還需做好四周溫濕度記錄方面的工作。

2.3.4整理和分析工作的重點(diǎn)

完成試驗(yàn)工作后，在第一時(shí)間做好試驗(yàn)資料整理、分析、評(píng)定工作。以以往公路橋梁結(jié)構(gòu)資料、觀測(cè)數(shù)據(jù)作為參照，加強(qiáng)對(duì)公路橋梁結(jié)構(gòu)承載力、剛度以及裂縫等情況，加以嚴(yán)格的分析處理，旨在明確公路橋梁具體的等級(jí)、承載力情況。

3　結(jié)語

實(shí)行公路橋梁試驗(yàn)，可明確公路橋梁的承載力情況。主要參照以往橋梁相關(guān)資料、試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，以此不斷完善靜力荷載試驗(yàn)技術(shù)，使其能充分發(fā)揮最大的應(yīng)用價(jià)值，切實(shí)加強(qiáng)公路橋梁的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：