橋梁檢測中動靜荷載試驗(yàn)的應(yīng)用探究

潘海結(jié) （合肥工大工程試驗(yàn)檢測有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230009）

1 引言

橋梁動靜荷載試驗(yàn)是橋梁驗(yàn)收階段的重要內(nèi)容，可以有效的反映橋梁的承載能力、強(qiáng)度、耐久性，為后期的施工提供充分的數(shù)據(jù)。通過動靜荷載試驗(yàn)，施工人員可以比較有效地了解整個橋梁的施工質(zhì)量，并對橋梁施工當(dāng)中的一些病害問題進(jìn)行預(yù)防和處理。

2 橋梁檢測中動靜荷載試驗(yàn)的重要性

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加速，公路的里程越來越長，市政橋梁、鐵路橋梁、公路橋梁等橋梁的數(shù)量也日漸增多。這些橋梁是整個工程當(dāng)中的重點(diǎn)部位，如果沒有進(jìn)行及時到位的養(yǎng)護(hù)，就容易出現(xiàn)超載、超員狀況，在壓力狀態(tài)下發(fā)生橋梁質(zhì)量受損的問題。在這樣的環(huán)境下，很多橋梁都會出現(xiàn)不同程度的病害，影響橋梁的質(zhì)量，影響其承載能力和耐久性。

因而在施工交付之前，對橋梁進(jìn)行動靜荷載試驗(yàn)，可以有效地檢測出橋梁的承載能力，尤其是分析橋梁的具體強(qiáng)度。檢測橋梁在多大的承載能力范圍內(nèi)可以運(yùn)行有效，并分析橋梁可以承載相應(yīng)負(fù)荷的時間，計算橋梁的使用壽命，為后期橋梁病害的預(yù)防與去除提供真實(shí)的數(shù)據(jù)，方便管理人員進(jìn)行優(yōu)化分析，從而提高橋梁管理的系統(tǒng)性與科學(xué)性[1]。

3 橋梁檢測中動靜荷載試驗(yàn)主要內(nèi)容

3.1 試驗(yàn)檢測對象

傳統(tǒng)的動靜荷載試驗(yàn)，主要是針對橋梁加固過程當(dāng)中的舊橋，進(jìn)行承載力的試驗(yàn)，但是，隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對于市政路橋施工的質(zhì)量問題越來越重視，國家對于橋梁安全的控制能力也越來越高。在新建橋梁當(dāng)中，要想通過驗(yàn)收，也要對橋梁進(jìn)行全面的動靜荷載試驗(yàn)。在新時代，很多橋梁的施工都應(yīng)用到了裝配式施工方案，在這種施工方案當(dāng)中，對橋梁安裝所應(yīng)用到的預(yù)制柱構(gòu)件等等，要進(jìn)行動靜荷載試驗(yàn)，只有通過試驗(yàn)，才可以保障所有的施工構(gòu)建安全可靠。

3.2 試驗(yàn)內(nèi)容

動靜荷載試驗(yàn)主要是選取單孔或多孔橋的一個有代表性的截面，來進(jìn)行測試。主要的測試項目有：①簡支橋梁的墩臺頂控制截面、墩中控制截面、1/4控制截面；②連續(xù)橋梁的墩臺頂控制截面、支撐頂胯、中控制截面、跨中控制截面、主跨支點(diǎn)控制截面；③懸臂梁橋的墩臺頂控制截面、墩頂置點(diǎn)控制截面、錨固孔跨中控制截面、牛腿控制截面、掛孔、跨中控制截面；④拱橋的墩臺頂控制截面、拱頂控制截面、1/4控制截面；⑤剛構(gòu)橋的主跨墩頂控制截面、墩頂支點(diǎn)控制截面、懸臂端控制截面、掛孔跨中控制截面、牛腿控制截面、墩身控制截面、邊跨跨中控制截面。

主要檢測這些截面的水平位移情況、裂縫情況、沉降情況、應(yīng)力應(yīng)變情況等等。

4 橋梁檢測中動靜荷載試驗(yàn)的應(yīng)用

4.1 動靜荷載試驗(yàn)的檢測案例

上海市嘉里大橋跨度為2×50m+48+3×75+48m，橋梁為連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)，主梁為單箱單室梁箱，橋面寬度為34m，為雙向六車道，橋墩采用六面體變截面墩群樁基礎(chǔ)。ES匝道 Pes13～14墩跨度55m；SE匝道Pse12～13墩跨度53m；NE匝道Pne39～40墩跨度51m；均為鋼混疊合梁，橫跨4股既有滬昆鐵路線和未建的規(guī)劃滬杭城際線。每跨架設(shè)1榀梁（單箱雙室結(jié)構(gòu)），鋼梁高2.60 m寬8.2 m，其中55m跨鋼梁總重225.7t，53m跨鋼梁總重215.4t，51m跨鋼梁總重207t。ES匝道 Pes12～13墩跨度30m，SE 匝道Pse13～14墩和NE匝道Pne40～41墩跨度同為23.46m，均跨越滬杭客專，每跨架設(shè)2片梁。

4.2 動靜荷載試驗(yàn)的檢測對象

本次試驗(yàn)的對象主要為17號到19號連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋。由于工程驗(yàn)收的時間為夏季，因而受到溫度的影響，主要的檢測時間為晚間，外部氣溫控制在20℃左右。選擇這個時段，也可以盡可能的減少對于橋梁正常通行的影響。檢測的方式主要是：①采用15臺土方車輛，荷載重量約為36萬N，②以5km/h的速度緩緩駛過[2]。③技術(shù)人員還根據(jù)整個橋梁的前期觀測結(jié)果，選取了4個觀測點(diǎn)。④按照測試的總體要求，在橋梁控制面的中央位置放置了4個位移傳感器，主要檢測整個截面的位移水平。⑤同時，技術(shù)人員還在跨中位置和橋梁邊緣1/4處的跨度位置，安置了4個壓力傳感器。

4.3 加載環(huán)境控制

4.3.1 控制手段

在動靜荷載試驗(yàn)過程當(dāng)中，技術(shù)人員嚴(yán)格控制了整個加載環(huán)境，對進(jìn)入到試驗(yàn)現(xiàn)場的人員進(jìn)行了嚴(yán)格的身份核實(shí)。并通過預(yù)加載試驗(yàn)的分析結(jié)果，對橋梁結(jié)構(gòu)之間的縫隙讀數(shù)，進(jìn)行了嚴(yán)格的審判。通過壓力傳感設(shè)備、溫度傳感設(shè)備等等儀器的讀數(shù)，來確定每一輛加載車輛運(yùn)行的指定位置。并保障每一輛加載車輛，穩(wěn)定運(yùn)行30min之后，再去讀取各個儀器上的具體顯示數(shù)據(jù)，通過對各個測試點(diǎn)的撓度進(jìn)行分析與記錄，試驗(yàn)人員得出以下結(jié)果。

4.3.2 撓度分析結(jié)果

①在一號測試點(diǎn)，各工況滿載試驗(yàn)值為4.24，參與值為0.1，滿載計算值為7.1，實(shí)測值為0.58，相對殘余為3.1%；②在二號測試點(diǎn)，各工況滿載試驗(yàn)值為9.82，參與值0.61，滿載計算值為14.1，實(shí)測值為0.65，相對殘余為6.2%；③在三號測試點(diǎn)，各工況滿載試驗(yàn)值為11.58，參與值為0.92，滿載計算值為14.4，實(shí)測值為0.74，相對殘余為7.9%。

從上述分析結(jié)果可以看出，各個檢測點(diǎn)的撓度殘余應(yīng)變都小于20%，證明本工程的施工剛度和安全儲備，已經(jīng)達(dá)到了施工計劃的相關(guān)要求。

4.4 試驗(yàn)管理

嘉里大橋施工管理人員還對荷載檢測工人，進(jìn)行了比較嚴(yán)格的管理與監(jiān)控。管理人員本著優(yōu)化流程的管理理論，來對具體直接的荷載試驗(yàn)參與人員進(jìn)行了嚴(yán)格的技術(shù)培訓(xùn)，保障所有的檢測結(jié)果真實(shí)可靠。

第一，提高檢測人員的質(zhì)量意識、安全意識與責(zé)任意識，保障所有的檢測工作可以按照施工計劃當(dāng)中的檢測要求系統(tǒng)地展開。工作人員按照工作手冊當(dāng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了充分的檢測準(zhǔn)備，對檢測結(jié)果進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，嚴(yán)格把控檢測的流程。

第二，管理人員對檢測人員進(jìn)行了充分的安全交底與技術(shù)交底，保障所有的檢測人員可以了解人員操作流程、機(jī)器使用方法、原料應(yīng)用辦法。所有的檢測人員都充分認(rèn)識到了動靜荷載試驗(yàn)檢測的重要性。管理人員還針對不同操作人員的熟練程度和安全意識水平，對其能力進(jìn)行了等級評定和質(zhì)量打分。所有進(jìn)入到檢測現(xiàn)場的工作人員，都可以熟練地使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢測[3]。

4.5 檢測優(yōu)化

管理人員將檢測人員的實(shí)際檢測結(jié)果與其薪酬績效充分結(jié)合在了一起，大大調(diào)動了檢測人員的積極性、主動性，培養(yǎng)了檢測人員的職責(zé)意識與職能意識。

管理人員還對整個檢測過程當(dāng)中應(yīng)用到的以及設(shè)備，例如壓力傳感裝置，溫度傳感裝置，縫隙檢測裝置等等，進(jìn)行了系統(tǒng)規(guī)范的管理。工程部門根據(jù)項目計劃書，進(jìn)行了檢測設(shè)備的采購。檢測人員根據(jù)使用手冊，對儀器設(shè)備進(jìn)行了比較系統(tǒng)的保養(yǎng)，并在檢測的過程當(dāng)中，嚴(yán)格按照設(shè)備操作手冊來對流程進(jìn)行優(yōu)化控制，保障所有的檢測結(jié)果值都可以重復(fù)、溯源。管理人員將所有的檢測數(shù)據(jù)都錄入到了電子檢測系統(tǒng)當(dāng)中，大大提高了整個檢測結(jié)果分析的精準(zhǔn)性。

5 結(jié)語

綜上所述，試驗(yàn)技術(shù)人員要根據(jù)不同的材料類型，選擇不同的檢測方案，并根據(jù)具體的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行荷載試驗(yàn)?zāi)芰Ψ治?。從本文的分析可知，研究動靜荷載試驗(yàn)在橋梁檢測當(dāng)中的應(yīng)用，有助于技術(shù)人員從發(fā)展的角度看待目前橋梁施工質(zhì)量水平的控制。因而我們要加強(qiáng)對動靜荷載試驗(yàn)的理論研究，提高其應(yīng)用范圍。