橋梁養(yǎng)護(hù)中公路橋梁荷載試驗(yàn)檢測(cè)分析

宋赫釗

（安徽省公路工程檢測(cè)中心橋梁與隧道工程檢測(cè)安徽省重點(diǎn)試驗(yàn)室，安徽 合肥 230022）

1 荷載試驗(yàn)分類(lèi)

1.1 動(dòng)載試驗(yàn)

動(dòng)載試驗(yàn)，是基于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上形成的檢測(cè)方法，主要分析橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)參數(shù)對(duì)橋梁工程的影響作用，如車(chē)輛沖擊荷載對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響，在試驗(yàn)過(guò)程中，需要收集橋梁結(jié)構(gòu)在汽車(chē)沖擊荷載作用下的應(yīng)變或位移變化曲線數(shù)據(jù)，并對(duì)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將其實(shí)測(cè)動(dòng)態(tài)參數(shù)與結(jié)構(gòu)理論計(jì)算參數(shù)做出對(duì)比，判斷結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性參數(shù)是否滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)人員還可以對(duì)公路橋梁的承載能力進(jìn)行檢測(cè)，如果在試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)的解決和改善，以保證公路橋梁的正常運(yùn)營(yíng)。比如：一個(gè)運(yùn)輸車(chē)正常通過(guò)橋梁后，橋梁產(chǎn)生異響或局部損傷，這就表明該橋在運(yùn)營(yíng)中有較大的安全隱患，橋梁承載能力十分有限，一旦橋上荷載超過(guò)其承載能力就會(huì)導(dǎo)致事故的產(chǎn)生。

1.2 靜載試驗(yàn)

靜載試驗(yàn)相對(duì)而言對(duì)“靜”這個(gè)字十分強(qiáng)調(diào)，從概念上看，靜載試驗(yàn)指公路橋梁承受靜力荷載時(shí)，對(duì)公路橋梁應(yīng)變情況和位移情況進(jìn)行檢測(cè)的一種方法，在沒(méi)有其他因素干擾下準(zhǔn)確檢測(cè)并收集數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)用于結(jié)構(gòu)狀況分析及后續(xù)比較[1]。

2 選擇荷載試驗(yàn)的檢測(cè)對(duì)象

根據(jù)規(guī)范[2]技術(shù)狀況等級(jí)較差、擬提高荷載等級(jí)、需通過(guò)特殊車(chē)輛、遭受重大災(zāi)害或采用其他方法難以準(zhǔn)確判斷其能否承受預(yù)定荷載的橋梁需進(jìn)行荷載試驗(yàn)。通過(guò)公路橋梁荷載試驗(yàn)，有助于有關(guān)部門(mén)及時(shí)掌握公路橋梁的實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)公路橋梁潛藏的隱患，判斷橋梁是否滿足后期運(yùn)營(yíng)需求，從而為養(yǎng)護(hù)工作的開(kāi)展創(chuàng)造有力的條件，同時(shí)，新建橋梁或加固、改建后橋梁以及采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝的橋梁也應(yīng)作為試驗(yàn)對(duì)象。

在進(jìn)行橋梁靜載試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，特別是在選擇試驗(yàn)聯(lián)跨的過(guò)程中，必須要確保所選對(duì)象的代表性，試驗(yàn)聯(lián)跨的選擇應(yīng)根據(jù)理論計(jì)算，選擇內(nèi)力最大位置的試驗(yàn)聯(lián)跨。采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝的橋梁應(yīng)逐聯(lián)或逐座進(jìn)行試驗(yàn)。而進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)時(shí)，通常選擇全橋或某一聯(lián)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)對(duì)象的合理選擇，是保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的前提條件，是荷載試驗(yàn)?zāi)芊从硺蛄赫w狀況水平的基礎(chǔ)保障。

3 公路橋梁荷載的應(yīng)用

3.1 動(dòng)載試驗(yàn)的應(yīng)用

動(dòng)載試驗(yàn)通常包括：①行車(chē)試驗(yàn)；②跳車(chē)試驗(yàn)；③脈動(dòng)試驗(yàn)。行車(chē)試驗(yàn)指的是讓車(chē)輛以不同車(chē)速勻速行駛，在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中采集橋梁結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載作用下應(yīng)變時(shí)程曲線或位移時(shí)程曲線，分析橋梁結(jié)構(gòu)在不同車(chē)速作用下的響應(yīng)情況，這樣一來(lái)，就可以獲得實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)與車(chē)速的關(guān)系，該方法能夠?qū)窐蛄航Y(jié)構(gòu)沖擊性能進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)定。跳車(chē)試驗(yàn)是指橋梁在受到車(chē)輛豎向沖擊之后，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化情況加以分析，試驗(yàn)時(shí)將車(chē)輛后輪在指定位置從三角形墊塊上突然下落，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊，采集結(jié)構(gòu)在橋梁振動(dòng)下的應(yīng)變或位移時(shí)程曲線，包括結(jié)構(gòu)的豎向震動(dòng)以及震動(dòng)衰減。脈動(dòng)試驗(yàn)與上述兩種試驗(yàn)存在著顯著的區(qū)別，具體表現(xiàn)為上述兩種試驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)容都是車(chē)輛對(duì)橋梁的影響，而脈動(dòng)試驗(yàn)則是橋梁結(jié)構(gòu)在接近白噪聲的自然環(huán)境（如地脈動(dòng)、風(fēng)、水流等） 震源影響下產(chǎn)生隨機(jī)振動(dòng)，利用這種微小震動(dòng)，通過(guò)頻譜分析得出該橋的自振頻率、阻尼比和振型等。在脈動(dòng)試驗(yàn)中，無(wú)需車(chē)輛，但對(duì)外部環(huán)境的要求十分嚴(yán)格，只有這樣，才能獲取準(zhǔn)確的橋梁自振頻率，使檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性得到保證[3]。

3.2 靜荷載的應(yīng)用

1） 準(zhǔn)備工作，為了使檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性得到保證，在靜載試驗(yàn)檢測(cè)前，應(yīng)該根據(jù)具體需求，設(shè)計(jì)合理的檢測(cè)方案，同時(shí)，細(xì)致劃分檢測(cè)內(nèi)容，選擇合理試驗(yàn)聯(lián)跨。

2） 安全工作，在靜載檢測(cè)過(guò)程中，保障安全十分關(guān)鍵，究其原因，主要是在各種因素的影響下，容易出現(xiàn)各種事故，有可能會(huì)威脅到工作人員的安全或檢測(cè)設(shè)備的可靠性。故在試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)成立專(zhuān)門(mén)的安全小組，負(fù)責(zé)整個(gè)試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程的安全，同時(shí)還要合理布置檢測(cè)所使用的工具、合理選擇數(shù)據(jù)采集地點(diǎn)，避開(kāi)車(chē)輛集中等危險(xiǎn)區(qū)域。

3） 加載方案，根據(jù)規(guī)范要求，靜載試驗(yàn)加載分級(jí)通常分為3～5 級(jí)，如橋梁資料不全等特殊情況下應(yīng)加密分級(jí)。在加載后需要進(jìn)行卸載，通常情況下，直接卸載即可，也可以采取分級(jí)卸載。在時(shí)間上看，加載所選擇的時(shí)間最好的時(shí)間點(diǎn)為22：00-次日6：00，可減小結(jié)構(gòu)因溫度變化較大而對(duì)采集數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。在車(chē)輛選擇上，通常選用后八輪加載車(chē)，在特定情況下，還根據(jù)實(shí)際情況使用施工車(chē)輛或特殊形式車(chē)輛，如人行天橋等不易采用車(chē)輛進(jìn)行加載的橋梁可采用配重塊或水進(jìn)行加載以滿足控制界面試驗(yàn)內(nèi)力的要求。值得注意的是，在加載試驗(yàn)前，應(yīng)該對(duì)加載物進(jìn)行稱(chēng)重，如果利用車(chē)輛進(jìn)行試驗(yàn)，需要車(chē)輛各軸實(shí)際軸重及軸距進(jìn)行測(cè)量，其誤差與計(jì)算要求不得超過(guò)±5%。此外，在試驗(yàn)過(guò)程中，需要將保證橋梁安全和準(zhǔn)確檢測(cè)橋梁受力和變形情況放在首位，故合理選擇加載位置、加載重量及測(cè)點(diǎn)布置十分關(guān)鍵。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下，我國(guó)交通運(yùn)輸量不斷增加，公路橋梁面對(duì)的荷載壓力也逐步增大，為確保公路橋梁的運(yùn)行狀態(tài)，采取有效的檢測(cè)手段和養(yǎng)護(hù)方法對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)至關(guān)重要。而橋梁荷載試驗(yàn)就是橋梁結(jié)構(gòu)承載能力檢測(cè)最直接的手段，通過(guò)這種檢測(cè)手段的應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)公路橋梁當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)和承載能力，能歐找出其中存在的問(wèn)題，有助于提升公路橋梁養(yǎng)護(hù)的效果。