動力荷載試驗在橋梁檢測評估中的應用分析

潘甜甜

（江蘇智通工程技術(shù)有限公司 江蘇鹽城 224000）

1 動力荷載試驗概述

一方面，我國大部分的橋梁建造的時間都比較久遠了，因為常年缺乏修繕的緣故，導致橋梁遭到損害，橋梁的承重能力也在隨著時間的推移不斷下降，嚴重阻礙了橋梁的正常交通運輸。隨著國民經(jīng)濟的不斷提升，政府對許多等級較低的公路進行了改建、擴建，同時這也使得橋梁的交通狀況受到了一定的影響，當下建筑的橋梁工程已經(jīng)無法滿足人們對橋梁荷載能力以及通行能力方面的要求了，如果將這部分橋梁全部拆除重建，那么勢必需要大量的人力、物力、資金方面的投入，這會不僅會對現(xiàn)行的交通秩序造成一定的影響，而且還會導致大量建筑垃圾的產(chǎn)生，從而造成資源浪費。

另一方面，公路工程的建設質(zhì)量也受到了社會越來越多的關(guān)注，完工后的橋梁在質(zhì)量方面是否能夠達到設計和規(guī)范的要求，也需要有一定評定標準，而最直接的評定方法就是橋梁荷載試驗，其中包括動力荷載，以及靜力荷載。荷載試驗是一種可靠的公路橋梁檢測方法，可以直觀的對橋梁荷載情況進行檢測評定，荷載試驗主要分為兩種：①動力荷載試驗；②靜力荷載試驗，其中靜力荷載試驗一般用在公路橋梁的荷載試驗上，靜力荷載試驗不僅可以對橋梁或公路的結(jié)構(gòu)特性進行全面的檢測，還可以對橋梁的荷載能力進行直觀的了解。比如試驗荷載對對橋梁造成的應變和撓度等影響。橋梁動力荷載是要的目的是為了可以對橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性進行全方位的檢測，橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性包括自振頻率、振型、阻尼比等，通過動荷載作用使橋梁產(chǎn)生振動響應，以此來測得橋梁結(jié)構(gòu)的動位移、動應力、沖擊系數(shù)等，通過動力荷載試驗得到數(shù)據(jù)來對橋梁的荷載能力進行合理的分析，對橋梁出現(xiàn)的各種問題的成因進行分析并對其變化規(guī)律進行一個初步的掌握。對橋梁出現(xiàn)的各種問題對橋梁自身的性能造成的不同影響進行分析，如果測量的實際結(jié)果與最初設定的測試模型有出入的地方，相關(guān)的測試人員應該及時對限元模型進行修改。

2 動力荷載試驗的方法及其原理分析

通過不同的試驗目的，可以通過以下幾種方法來進行橋梁的動力荷載試驗：

（1）脈動試驗：此動力試驗進行的條件是需要使橋面保持在一個無任何車輛行駛及無任何重力荷載的情況下，這樣做的目的是為了排除其他的周期性干擾力的橋梁動試驗產(chǎn)生的影響。使橋梁在受到風以及地面微振等環(huán)境因素的干擾下，橋梁所受到的作用力是平穩(wěn)的以及各態(tài)歷經(jīng)寬帶隨機作用。主諧量的響應是結(jié)構(gòu)，使橋梁在保持其固有的頻率的情況下產(chǎn)生振動。脈動試驗的目的是可以很好的檢測到橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率。

（2）跳車試驗，又被稱作沖擊試驗，跳車試驗就是在橋梁上設置一個15cm的跨版，使汽車駛過這個跨版后再制動。通過測試汽車跨越這個跨版產(chǎn)生的附加質(zhì)量來確定橋梁的沖擊系數(shù)，跳車試驗的目的是可以很好的檢測到橋梁結(jié)構(gòu)的振動性質(zhì)。

（3）跑車試驗。跑車試驗就是通過測試車輛在橋梁上駛過時，汽車運動對橋梁造成的振動響應。跑車試驗的目的是可以很好的檢測到當橋梁上由車輛駛過時，橋梁結(jié)構(gòu)的振動衰減情況。

多跨連續(xù)橋梁是典型的線性多自由度體系橋梁，通過外部的荷載的作用下使橋梁產(chǎn)生振動，可以用一個時間函數(shù)來對這個過程進行表示，抽取任意一組時間來作為樣本記錄，這只能從統(tǒng)計的角度來進行描述，隨機函數(shù)最主要的統(tǒng)計數(shù)據(jù)有：平均值X、均方值X2和方差O2。由于這些過程均為各態(tài)歷經(jīng)遍歷性過程，我們可以通過解振動反應的自相關(guān)函數(shù)、功率譜密度函數(shù)、互功率譜密度函數(shù)來分析這些振動反應。橋梁典型的動力方程式是：

從公式我們可以得知，n是振型序號，與正規(guī)坐標線性關(guān)聯(lián)的任何反應量Z（t）都可以利用關(guān)系式：

其中：如果分布荷載是一個平穩(wěn)的過程，則交叉譜密度函數(shù)的協(xié)方差函數(shù)為：

將公式（9）代入公式（3）中我們可以得到分布荷載作用下反應式（2）的結(jié)果，將公式（5）、公式（6）和公式（8）分別代入公式（4）中我們可以得到分別荷載作用下的反應式的功率譜密度函數(shù)。

3 結(jié)束語

綜上所述，動力荷載試驗在橋梁檢測評估中的應用，在當下已經(jīng)是我國對橋梁的荷載能力檢測的重要手段和途徑，但是動力荷載試驗在技術(shù)知識以及實踐經(jīng)驗上的要求比較高，所以在進行橋梁荷載能力相關(guān)檢測試驗時需要對相關(guān)的技術(shù)人員以及檢測團隊進行相關(guān)的理論和實際經(jīng)驗的培訓，相關(guān)管理人員需要通過不斷的學習、研究來對動力荷載試驗在橋梁檢測評估中的應用進行完善和健全。