橋梁養(yǎng)護(hù)中公路橋梁荷載試驗(yàn)檢測(cè)研究

孫以潤(rùn) 張 琴

（1、云南云路工程檢測(cè)有限公司，云南 昆明650200 2、昆明交投房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司，云南 昆明650200）

公路橋梁是公路的重要組成部分，而公路運(yùn)輸是我國(guó)的主要交通運(yùn)輸方式之一，這就說(shuō)明公路橋梁養(yǎng)護(hù)工作的重要性，而公路橋梁養(yǎng)護(hù)的目的在于在橋梁養(yǎng)護(hù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，消除隱患，讓公路橋梁處于最佳運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，保證橋梁通行的安全。荷載試驗(yàn)檢測(cè)是公路橋梁養(yǎng)護(hù)過(guò)程中常見(jiàn)的使用手段，通過(guò)對(duì)橋梁進(jìn)行試驗(yàn)，檢測(cè)分析后判斷出問(wèn)題所在，可以了解橋梁結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部存在的問(wèn)題。荷載試驗(yàn)檢測(cè)是安全監(jiān)督公路橋梁的最直接的方法，通常運(yùn)用在新建的公路橋梁和加固完工的橋梁項(xiàng)目中，所以對(duì)剛竣工的公路橋梁建筑結(jié)構(gòu)的檢測(cè)效果十分顯著。同時(shí)，年老脫修的公路橋梁也可以用荷載試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，觀察橋梁建筑結(jié)構(gòu)是否受損，承載能力是否受限，從而判斷橋梁是否存在內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)，為橋梁養(yǎng)護(hù)提供重要決策和依據(jù)。

1 荷載試驗(yàn)的分類(lèi)

荷載試驗(yàn)可以對(duì)新建設(shè)的公路橋梁進(jìn)行檢測(cè)可以判斷其是否符合竣工標(biāo)準(zhǔn)，另外也可以對(duì)年老失修的公路橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)判定，為公路橋梁的后期養(yǎng)護(hù)工作提供依據(jù)和參考[1]。一般根據(jù)試驗(yàn)狀態(tài)方式的不同，分為動(dòng)載試驗(yàn)和靜載試驗(yàn)。

動(dòng)載試驗(yàn)是將公路橋梁模擬在有車(chē)輛和自然環(huán)境影響下的一種試驗(yàn)，可以有效檢測(cè)車(chē)輛和外在因素等給橋梁的沖擊力和共振帶來(lái)的考驗(yàn)，從而達(dá)到明確橋梁是否達(dá)到符合標(biāo)準(zhǔn)的效果。在試驗(yàn)階段，可以細(xì)致的觀察通車(chē)情況下橋梁的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部性能，發(fā)現(xiàn)橋梁存在的承載問(wèn)題而及時(shí)作出調(diào)整，確保公路橋梁之后可以正常通行。

靜載試驗(yàn)是通過(guò)對(duì)公路橋梁施加客觀的負(fù)荷壓力，從而判斷公路橋梁的受力特性是否合格[2]。試驗(yàn)階段要仔細(xì)觀察公路橋梁的結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀況和變現(xiàn)情況，在相同的條件下，要將試驗(yàn)中得到的實(shí)際測(cè)量值和理論值進(jìn)行對(duì)比分析。此外，校驗(yàn)系數(shù)可以衡量橋梁的受力特性，也是受力特性一項(xiàng)重要的參數(shù)指標(biāo)，實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可以對(duì)公路橋梁的承載能力提供合理有效的依據(jù)。

2 荷載試驗(yàn)對(duì)象的選取

荷載試驗(yàn)的選取對(duì)象，通常運(yùn)用在通行時(shí)間久的橋梁上，還運(yùn)用在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)病害較嚴(yán)重的橋梁上。

首先，荷載試驗(yàn)的選取對(duì)象通常運(yùn)用于通行時(shí)間久但卻沒(méi)有結(jié)構(gòu)詳細(xì)參數(shù)的橋梁，通過(guò)對(duì)該種類(lèi)的橋梁進(jìn)行試驗(yàn)，可以為后期的橋梁養(yǎng)護(hù)工作提供基礎(chǔ)依據(jù)。另外，荷載試驗(yàn)也可以對(duì)其他新建公路橋梁實(shí)施檢測(cè)。一方面，受檢測(cè)的老舊公路橋梁通常沒(méi)有足夠的施工資料和圖紙，另一方面，有些公路橋梁在施工過(guò)程中沒(méi)有達(dá)到要求的技術(shù)水準(zhǔn)，在修建階段的施工標(biāo)準(zhǔn)太低。這些綜合因素導(dǎo)致橋梁在竣工后，短期內(nèi)沒(méi)有保養(yǎng)和維護(hù)，加之外來(lái)因素，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位移，橋面出現(xiàn)裂縫，重新檢測(cè)就很有必要。減少超荷載的車(chē)輛通行，確定橋梁的最大承載力，為通車(chē)限行提供荷載標(biāo)準(zhǔn)，以此來(lái)增加公路橋梁的使用壽命[3]。

其次，荷載試驗(yàn)的選取對(duì)象還會(huì)運(yùn)用在一些養(yǎng)護(hù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)病害較嚴(yán)重的橋梁上。建于20 世紀(jì)60 年代和70 年代的橋梁，由于時(shí)間久，大都帶病服務(wù)于現(xiàn)代的交通運(yùn)輸，很多橋梁在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中甚至發(fā)現(xiàn)到了病入膏肓的地步。鑒于此，對(duì)于在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)病害較嚴(yán)重的橋梁，實(shí)施荷載試驗(yàn)是具有十分重要的意義的。一方面，可以從試驗(yàn)中找出病害發(fā)生的原因，另一方面，可以給該類(lèi)橋梁的后續(xù)養(yǎng)護(hù)工作提供借鑒和參考。

3 荷載試驗(yàn)的應(yīng)用環(huán)境

3.1 公路橋梁的常見(jiàn)病害問(wèn)題

公路橋梁的檢測(cè)內(nèi)容按分部工程類(lèi)別劃分，主要包含上部工程及橋面系、下部工程和小橋。檢測(cè)項(xiàng)目通常包括：混凝土強(qiáng)度、鋼筋保護(hù)層厚度、墩柱豎直度、結(jié)構(gòu)尺寸、外觀鑒定，對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法也有所不同。按發(fā)生的區(qū)域劃分，橋梁病害主要分為兩大類(lèi)，即耐久性病害和受力性病害，耐久性病害通常發(fā)生在全部區(qū)域，受力性病害通常發(fā)生在主梁和其他受力構(gòu)件。

其中，荷載引起的裂縫是鋼筋混凝土公路橋梁最常見(jiàn)的病害之一。荷載引起的裂縫通常包含兩種，直接應(yīng)力引起的裂縫和次應(yīng)力引起的裂縫，直接應(yīng)力引起的裂縫即設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)階段產(chǎn)生的裂縫，而次應(yīng)力引起的裂縫通常由局部應(yīng)力集中、預(yù)應(yīng)力及溫度等引起。由此可見(jiàn)，荷載試驗(yàn)檢測(cè)的研究對(duì)橋梁養(yǎng)護(hù)工作有著重要的參考意義。

3.2 動(dòng)載試驗(yàn)的組成

動(dòng)載試驗(yàn)是為了觀察橋梁通車(chē)后的共振及受力情況，以此來(lái)為公路橋梁提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、最大承載力、通車(chē)性能合理依據(jù)，為后期的橋梁養(yǎng)護(hù)作借鑒和參考。動(dòng)車(chē)試驗(yàn)一般包含跑車(chē)試驗(yàn)、跳車(chē)試驗(yàn)和脈動(dòng)試驗(yàn)[4]。

對(duì)公路橋梁的性能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)的主要方法是跑車(chē)試驗(yàn)，跑車(chē)試驗(yàn)是通過(guò)對(duì)汽車(chē)在橋面通行所產(chǎn)生的強(qiáng)迫震動(dòng)，以及加速行駛后產(chǎn)生的震動(dòng)衰減對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響，所進(jìn)行的評(píng)定方法；跳車(chē)試驗(yàn)則與跑車(chē)試驗(yàn)不同，它的檢測(cè)目的主要是檢測(cè)公路橋梁在受到車(chē)輛沖擊后結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的系數(shù)變化。跳車(chē)試驗(yàn)的方法通常是讓車(chē)輛在高度十五厘米左右的跳板上進(jìn)行啟動(dòng)，在這種環(huán)境下，測(cè)量車(chē)輛對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的震動(dòng)衰減狀況，以用來(lái)檢測(cè)在不同系數(shù)變化的沖擊下橋梁的震動(dòng)特性和橋梁結(jié)構(gòu)所受到的影響；脈動(dòng)試驗(yàn)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，不需要任何外來(lái)因素和車(chē)輛的影響，只檢測(cè)橋梁本身的脈動(dòng)頻率對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響[5]。因?yàn)槭菣z測(cè)自身的脈動(dòng)頻率，所以脈動(dòng)試驗(yàn)的環(huán)境要求十分嚴(yán)格，只有這樣才能為橋梁養(yǎng)護(hù)提供良好的客觀、準(zhǔn)確的依據(jù)。

3.3 靜載試驗(yàn)工作的開(kāi)展

靜載試驗(yàn)的檢測(cè)主體是橋面，是指對(duì)橋面施加靜力加載后，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的變化、橋體的位移，甚至出現(xiàn)荷載引起的裂縫情況。大多數(shù)竣工后的公路橋梁都會(huì)采取靜載試驗(yàn)的辦法，是檢測(cè)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)基礎(chǔ)的公路橋梁的常用檢測(cè)手段。這樣一來(lái)，它的準(zhǔn)確性對(duì)橋梁養(yǎng)護(hù)的重要性就不言而喻。不過(guò)，靜載試驗(yàn)是通過(guò)靜力的載荷來(lái)檢測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的承受力，橋梁自身的重量便是自然情況下受到的最大的靜力載荷，因此，靜載試驗(yàn)對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)、使用狀況和穩(wěn)定性能都有很大的影響[6]。

首先，靜載試驗(yàn)要做好準(zhǔn)備工作。應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際的環(huán)境條件制定符合要求的試驗(yàn)方案，來(lái)確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。檢驗(yàn)內(nèi)容需要條理化、細(xì)分化，所使用的靜載材料和加載設(shè)備需要標(biāo)準(zhǔn)化的管理。為保證整個(gè)試驗(yàn)檢測(cè)的安全化和規(guī)范化，在選取試驗(yàn)員時(shí)，應(yīng)當(dāng)以是否具備較高的專(zhuān)業(yè)能力和豐富的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)作為參考標(biāo)準(zhǔn)。

其次，安全防護(hù)工作也要做到位。公路橋梁在靜載試驗(yàn)中，要做好安全防護(hù)工作。對(duì)試驗(yàn)中可能存在的安全隱患，要提前對(duì)安全工具做好布置，提高試驗(yàn)員的安全意識(shí)，此外要設(shè)置安全監(jiān)督和管理部門(mén)，提前做好一切全面化的安全檢查，做到防患于未然。針對(duì)安全防范的工作和突發(fā)事件的應(yīng)急處理，都要落實(shí)到靜載試驗(yàn)的方案中。

4 結(jié)論

公路橋梁的荷載試驗(yàn)可以有效檢測(cè)橋梁的安全隱患，是橋梁養(yǎng)護(hù)中的重要手段，也是橋梁正常平穩(wěn)通行的重要保障。荷載試驗(yàn)可以對(duì)橋梁的最大承載力、震動(dòng)特性、使用性能以及整體結(jié)構(gòu)做詳細(xì)的了解，對(duì)以后橋梁養(yǎng)護(hù)工作提供了重要的依據(jù)，同時(shí)也為車(chē)輛超載導(dǎo)致的荷載引起的裂縫亮起紅燈，預(yù)防因養(yǎng)護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致的重大事故產(chǎn)生。因此，公路橋梁荷載試驗(yàn)對(duì)保障人民生命的安全，減少重大責(zé)任事故的發(fā)生，提高陸運(yùn)交通的安全性，有著重大的戰(zhàn)略意義。公路橋梁是聯(lián)結(jié)公路基礎(chǔ)設(shè)施的重要紐帶，只有公路橋梁的安全得到保障，國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的道路才會(huì)暢通無(wú)阻。