靜載試驗(yàn)在現(xiàn)代橋梁檢測(cè)工作中的應(yīng)用

劉錢

摘 要：通過(guò)定期開(kāi)展橋梁檢測(cè)工作，可以掌握橋梁結(jié)構(gòu)的承載性能及承載狀態(tài)下的使用性能，有利于確保橋梁使用的安全性。靜載試驗(yàn)是檢測(cè)工作中比較常用的一種檢測(cè)方法。文章以靜載試驗(yàn)的應(yīng)用價(jià)值為切入點(diǎn)，著重就其在現(xiàn)代橋梁檢測(cè)工作中的應(yīng)用進(jìn)行深入探討。

關(guān)鍵詞：靜載試驗(yàn)；橋梁；檢測(cè)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U446.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）29-0179-02

Abstract： Through carrying out the bridge inspection work regularly， the bearing capacity of the bridge structure and the service performance under the bearing state can be grasped， which is helpful to ensure the safety of the use of the bridge. Static load test is a commonly used testing method. Based on the application value of static load test， the application of static load test in modern bridge detection is discussed in this paper.

Keyword： static load test； bridge； detection； application

在城市化進(jìn)程快速推進(jìn)的今天，現(xiàn)代橋梁工程項(xiàng)目越來(lái)越多，同時(shí)結(jié)構(gòu)承受的荷載也越來(lái)越大。為了確保橋梁結(jié)構(gòu)具有良好承載性能，增強(qiáng)其使用的安全性，就必須要做好相應(yīng)的質(zhì)量檢測(cè)工作。靜載試驗(yàn)作為一種常用的橋梁檢測(cè)方法，可以對(duì)橋梁的承載性能以及使用性能進(jìn)行直觀測(cè)定，這對(duì)于防范橋梁結(jié)構(gòu)破壞具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 現(xiàn)代橋梁檢測(cè)中靜載試驗(yàn)的應(yīng)用價(jià)值

在現(xiàn)代橋梁檢測(cè)中應(yīng)用靜載試驗(yàn)的目的是按照規(guī)定的試驗(yàn)方案，在橋梁指定位置上設(shè)置靜止荷載，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的沉降值、裂縫、靜力應(yīng)變值和位移值等進(jìn)行測(cè)定，之后對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的使用性能以及承載性能進(jìn)行判斷。為了確保靜載試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，通常會(huì)采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)橋檢測(cè)的方式來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)部位的不同，可以將橋梁靜載試驗(yàn)劃分成下部試驗(yàn)和上部試驗(yàn)，其中下部試驗(yàn)主要面向于橋梁基礎(chǔ)、橋臺(tái)和橋墩；上部試驗(yàn)主要面向斜拉橋、懸索橋、拱橋和剛構(gòu)橋等。

2 現(xiàn)代橋梁檢測(cè)中靜載試驗(yàn)的應(yīng)用策略

2.1 前期準(zhǔn)備規(guī)劃階段

為了確保在現(xiàn)代橋梁檢測(cè)工作中順利開(kāi)展靜載試驗(yàn)，需要先仔細(xì)地收集設(shè)計(jì)方面、施工方面、監(jiān)理方面、養(yǎng)護(hù)與維修方面、試驗(yàn)方面以及交通流量等相關(guān)的技術(shù)資料。其次，要做好橋梁結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀檢查工作。比如，橋梁承重結(jié)構(gòu)有無(wú)存在裂縫、漏筋、開(kāi)裂或鋼筋銹蝕等情況，或者試驗(yàn)橋梁混凝土是否存在支座沖刷或碳化剝落情況等。再次，需要采用專門的分析軟件，結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙等對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)結(jié)合荷載加載重量、位置和等級(jí)，在各級(jí)荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變和位移等反應(yīng)情況進(jìn)行計(jì)算，以便后續(xù)將其與實(shí)測(cè)值之間進(jìn)行對(duì)比分析。然后，需要科學(xué)制定靜載試驗(yàn)方案，包括確定靜載試驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容、加載和觀測(cè)方案，同時(shí)需要準(zhǔn)備好有關(guān)的儀器儀表等檢測(cè)儀器，必須要確保所設(shè)計(jì)靜載試驗(yàn)方案具有很強(qiáng)的可操作性和全面性。最后，做好靜載試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作，具體包括布置測(cè)試元件，安裝調(diào)試測(cè)量?jī)x表和儀器，搭設(shè)靜載試驗(yàn)操作中的工作腳手架，安排照明和通訊等，以便為后續(xù)的靜載試驗(yàn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2 加載與觀測(cè)階段

在前期準(zhǔn)備工作完畢后，即可正式進(jìn)行靜載試驗(yàn)操作，具體操作要點(diǎn)包括如下幾個(gè)環(huán)節(jié)，即：

（1）選擇靜載試驗(yàn)對(duì)象。為了確保靜載試驗(yàn)檢測(cè)的質(zhì)量，增強(qiáng)其代表性，需要先合理地選擇靜載試驗(yàn)對(duì)象，要點(diǎn)如下：對(duì)于結(jié)構(gòu)型式和跨度相同的橋梁結(jié)構(gòu)，選擇其中具有代表性的一孔或幾孔；對(duì)于結(jié)構(gòu)型式不相同的，需要依據(jù)不同結(jié)構(gòu)型式，分別選擇各結(jié)構(gòu)型式中具有代表性的一孔或幾孔；對(duì)于結(jié)構(gòu)型式保持一致，但是結(jié)構(gòu)跨度不同的情況，選擇其中跨度最大的一孔或幾孔開(kāi)展試驗(yàn)；對(duì)于預(yù)制梁，需要結(jié)合不同的制梁工藝和跨度，依據(jù)一定的比例來(lái)開(kāi)展隨機(jī)抽查試驗(yàn)。此外，在選擇實(shí)驗(yàn)墩臺(tái)或試驗(yàn)孔的時(shí)候，要選擇最不利受力狀態(tài)、缺陷或破損最為嚴(yán)重以及便于測(cè)點(diǎn)布置或腳手架搭設(shè)的位置。

（2）開(kāi)展理論分析計(jì)算。該環(huán)節(jié)主要是計(jì)算試驗(yàn)橋跨的試驗(yàn)荷載效應(yīng)和設(shè)計(jì)內(nèi)力，具體包括設(shè)計(jì)圖紙和荷載，計(jì)算試驗(yàn)橋跨結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，設(shè)計(jì)內(nèi)力荷載效應(yīng)以及控制截面等。無(wú)論是對(duì)于簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋，還是T型鋼構(gòu)、拱橋、斜拉橋、懸索橋，均主要涉及到設(shè)計(jì)內(nèi)力、應(yīng)變觀測(cè)和變形觀測(cè)三個(gè)主要測(cè)定內(nèi)容，具體的變形觀測(cè)位置需要結(jié)合橋梁型式來(lái)合理確定。比如，對(duì)于簡(jiǎn)支梁而言，變形觀測(cè)位置主要為跨中（3/4L）、支點(diǎn)（L/4）；T型鋼構(gòu)的變形觀測(cè)內(nèi)容主要包括懸臂端部的撓度、墩頂截面位移、水平和轉(zhuǎn)角等。

（3）設(shè)計(jì)靜載加載方案。加載是靜載試驗(yàn)開(kāi)展中一個(gè)最為重要的環(huán)節(jié)，主要包括選用加載設(shè)備，確定加載和卸載程序，加載持續(xù)時(shí)間確定三方面主要內(nèi)容。

首先，在選用加載設(shè)備的過(guò)程中，常用的主要包括重物（圖1）、車輛荷載和專門的加力架。在采用重物加載的過(guò)程中，一般主要采用水箱、沙包、預(yù)制塊或鑄鐵塊等，并且需要采用逐級(jí)增加的加載方式，主要適用于現(xiàn)場(chǎng)單片梁試驗(yàn)加載檢測(cè)，缺點(diǎn)是耗費(fèi)比較長(zhǎng)的加載時(shí)間。

在選用車輛加載的時(shí)候，要嚴(yán)格做好加載車輛的稱重工作，確保計(jì)算值和實(shí)際車輛荷載之間的誤差控制在5%，同時(shí)要盡量選擇接近于標(biāo)準(zhǔn)車的加載車輛，對(duì)車軸距離進(jìn)行嚴(yán)格控制。

其次，在確定加載和卸載程序環(huán)節(jié)，為了確保荷載變化和變形、應(yīng)變之間保持連續(xù)曲線關(guān)系，需要科學(xué)確定加載和卸載程序，具體包括確定加載和卸載的流程、速度以及分級(jí)荷載值（一般不少于4級(jí)，最小不小于3級(jí)，尤其是在測(cè)定開(kāi)裂荷載等特殊情況時(shí)候需要進(jìn)行更加細(xì)分）等。此外，在加載和卸載環(huán)節(jié)中，需要做好預(yù)加載和監(jiān)測(cè)工作等。

最后，在確定加載時(shí)間的過(guò)程中，要采取恰當(dāng)?shù)臏囟妊a(bǔ)償措施來(lái)減少溫度對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)帶來(lái)的影響，一般適宜在晚上22時(shí)到次日凌晨6時(shí)。

（4）確定靜載觀測(cè)內(nèi)容。在靜載試驗(yàn)中，觀測(cè)內(nèi)容主要包括變形、應(yīng)變、撓度、裂縫、制作墩臺(tái)以及其他情況，其中變形劃分為整體變形和局部變形，前者主要是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)整體性能的反映，如梁的轉(zhuǎn)角和撓度等；后者主要是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)局部情況的反映，具體包括纖維變形和裂縫等。

（5）布置靜載試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)。為了確保靜載試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置的質(zhì)量，需要遵從適量、必要以及觀測(cè)便捷等原則開(kāi)展。比如，在布置的時(shí)候，要有計(jì)劃性和目的性，不可設(shè)置過(guò)多，選擇具有代表性且便于觀察的控制截面，同時(shí)靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)對(duì)稱互等原理來(lái)分析和校核數(shù)據(jù)。比如，在現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)過(guò)程中，靜載試驗(yàn)的應(yīng)變測(cè)定貼片位置就可以按照?qǐng)D2所示進(jìn)行展示。

（6）選擇靜載測(cè)試儀器。常見(jiàn)的主要包括有刻度的放大鏡、千分表、位移計(jì)、應(yīng)變片和靜態(tài)電阻應(yīng)變儀等等。為了確保靜載測(cè)試儀器選擇的質(zhì)量，需要確保其測(cè)試精度滿足規(guī)定要求，且在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下進(jìn)行合理選擇，盡量采用同一類型的儀器，減少不同種類的選擇。

2.3 分析與總結(jié)階段

在確定好加載和卸載程序后，需要嚴(yán)格按照規(guī)定流程來(lái)進(jìn)行加載，同時(shí)需要做好相應(yīng)的記錄和匯報(bào)工作，及時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)是否存在問(wèn)題進(jìn)行判斷，尤其是要指派專業(yè)人員檢查橋梁結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)以及加載期間是否存在異常問(wèn)題。然后根據(jù)所監(jiān)測(cè)到的試驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)和計(jì)算出的理論值，判斷實(shí)際的測(cè)定情況。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，靜載試驗(yàn)是現(xiàn)代橋梁檢測(cè)中常用的一種檢測(cè)方法，可以對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)承載性和使用性能進(jìn)行校核。需要注意的是，在靜載試驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程中要嚴(yán)格按照規(guī)定流程和規(guī)范，科學(xué)制定試驗(yàn)方案，確保充分發(fā)揮其檢測(cè)作用，避免現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞等問(wèn)題。

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