公路橋梁檢測中荷載試驗的應(yīng)用分析

山西省太原市小店區(qū)西溫莊鄉(xiāng)西溫莊村山西廣通檢測有限公司 山西太原 030032

1 公路橋梁檢測中荷載試驗的應(yīng)用措施

1.1 荷載試驗對象的選定

（1）公路橋梁在建時丟失了相關(guān)的設(shè)計或施工數(shù)據(jù)資料，建設(shè)質(zhì)量無法保證，施工工程不能滿足預(yù)先設(shè)計的要求。

（2）橋梁的建設(shè)和竣工驗收沒有出現(xiàn)問題，但在實際的使用過程中出現(xiàn)了損傷其承載能力的、性質(zhì)十分嚴(yán)重的意外傷害。

（3）公路橋梁的建設(shè)質(zhì)量和使用效果俱佳，但是有關(guān)單位想要在可實現(xiàn)的范圍內(nèi)提高該橋梁的承載能力。除了質(zhì)量問題和主觀因素之外，一些進(jìn)行過修復(fù)作業(yè)、固化或改進(jìn)措施的橋梁也需要進(jìn)行荷載試驗的檢測。概括來說，荷載試驗是對公路橋梁建設(shè)和使用效果進(jìn)行驗證的有效方式，是橋梁驗收和鑒定的、適用性極高的必要手段[1]。

1.2 靜載試驗檢測對策

1.2.1 了解試驗對象

在滿足了選出合適的試驗內(nèi)力或外觀檢測時能夠?qū)⑽灰瓶刂坪眠@兩個條件之后，選擇荷載試驗孔的試驗對象務(wù)必符合這些特征:工程建設(shè)的施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、建設(shè)成品存在許多問題、出現(xiàn)過性質(zhì)惡劣的傷害、受力計算不能正常完成等。

1.2.2 確定試驗荷載數(shù)值

橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計或期望荷載時控制截面出現(xiàn)的內(nèi)力最不利組合值即為對應(yīng)截面的控制荷載；計算該數(shù)值還可以得到本截面的荷載內(nèi)力影響線。荷載試驗中，選用荷載必須與控制荷載在類型上保持一致，充分考慮內(nèi)力對該結(jié)構(gòu)最不利布載的影響之后才能計算試驗荷載的數(shù)值。此外，試驗荷載在該橋梁結(jié)構(gòu)的主要控制截面上所產(chǎn)生的效果要和設(shè)計荷載效果盡可能保持一致，這樣可以進(jìn)一步確保荷載試驗的效果。是否一致可用試驗荷載效率的系數(shù)進(jìn)行檢查。

1.2.3 靜載試驗結(jié)果分析與評價

需測橋梁在某處測點的靜載實測值與理論值之間的比值是靜載試驗的主要評價指標(biāo)，我們通常稱之為校驗系數(shù)，該系數(shù)一般以“1”作為衡量標(biāo)準(zhǔn):等于一表示該橋梁的實測值與理論值完全符合，小于一表示該橋梁結(jié)構(gòu)的使用性能好，大于一則說明該橋梁在結(jié)構(gòu)上不具備應(yīng)有的使用性能[2]。

1.3 動載試驗檢測對策

1.3.1 脈動試驗

在沒有車輛經(jīng)過且其他周期干擾力都不存在的情況下，橋梁承受激勵在空氣流動和地面微振等因素影響下呈現(xiàn)平穩(wěn)的各態(tài)歷經(jīng)寬帶隨機(jī)激勵，并且該橋結(jié)構(gòu)上對應(yīng)主諧量在應(yīng)有頻率之內(nèi)振動，這種狀態(tài)下只需要確定該橋梁結(jié)構(gòu)固有頻率就能夠使用脈動試驗進(jìn)行檢測。

1.3.2 跳車試驗

在車輛跨過高度為15cm 的高跳板之后制動時，測量橋跨的衰減制動并計算出該橋的沖擊系數(shù)，在詳細(xì)的分析結(jié)構(gòu)振動性質(zhì)即為跳車試驗。

2 工程實例

本文以某橋梁工程為例，該橋梁的起點樁號為ko+508.00，終點樁號為ko+626.00，橋梁長度為118m。該工程使用5×20m 的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁作為其上部結(jié)構(gòu)，橋面呈現(xiàn)連續(xù)狀態(tài)。柱式墩和u 型臺構(gòu)成其下部結(jié)構(gòu)并擴(kuò)大其基礎(chǔ)。

2.1 靜載試驗過程概述

（1）試驗條件。靜載試驗以試驗荷載使橋梁的結(jié)構(gòu)受力的方式進(jìn)行，因此試驗荷載的數(shù)值必須有精確的把握，才能避免因進(jìn)行試驗而造成橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)新?lián)p的狀況出現(xiàn)。橋梁結(jié)構(gòu)實際受力情況可在一定程度上反映出試驗荷載數(shù)值是否合適，所以在進(jìn)行靜載試驗時，過程中出現(xiàn)的各種情況都要有嚴(yán)謹(jǐn)詳細(xì)的觀察并記錄。整個靜載試驗由以下步驟完成：首先將控制截面的最大內(nèi)力分四個等級進(jìn)行施加，然后把握其截面的內(nèi)力影響線狀態(tài)，再以相當(dāng)于車輛的荷載進(jìn)行截面的最不利布載，最終得到對應(yīng)的結(jié)構(gòu)反映。進(jìn)行分級加載時，車輛荷載要依次緩慢的進(jìn)入預(yù)設(shè)的加載位置，這一過程需要多次讀數(shù)測點來保證試驗的安全性，同期還應(yīng)關(guān)注過程中其他截面的內(nèi)力是否在同步增加，且增加的內(nèi)力峰值不能超出控制荷載下的最不利內(nèi)力數(shù)值。試算作業(yè)要在保證整個靜載試驗效率的基礎(chǔ)上進(jìn)行，本次試驗在嚴(yán)密的理論分析和計算后，使用的加載車數(shù)量為八輛[3]。

（2）有限元模型的構(gòu)建過程。本次試驗以橋梁的有關(guān)設(shè)計資料為依據(jù)構(gòu)建了根據(jù)設(shè)計文件，在通用的空間有限元分析軟件上構(gòu)建了本公路橋梁的有限元模型，以模型為基礎(chǔ)進(jìn)行橋結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析。①設(shè)計荷載彎矩包絡(luò)圖。以本工程橋梁的有限元分析為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計荷載條件下的內(nèi)力包絡(luò)圖制作。②控制截面彎矩影響線。在模型跨中截面和L/4 截面部分進(jìn)行彎矩影響線圖的制作。③測點布置。截面的應(yīng)變和變位測點于第一跨的跨中和L/4 截面的位置附近進(jìn)行布設(shè)。

（3）靜載試驗結(jié)果評定。試驗結(jié)果主要以該橋結(jié)構(gòu)的檢驗系數(shù)、相對殘余變位或應(yīng)變等方面對翹兩節(jié)的工作情況所表現(xiàn)出的影響為判定依據(jù)。①校驗系數(shù)評定。根據(jù)《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/TJ21—2011），靜載試驗的實測彈性變位或應(yīng)變Se 與相應(yīng)試驗荷載作用下的理論計算值Ss 應(yīng)滿足式（1）判別條件:ζ=SeSs＜1 當(dāng)式（1）中z 值小于1 時，即為表示該橋?qū)嶋H的工作情況優(yōu)于理論情況。②相對殘余變位（應(yīng)變）評定。根據(jù)《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/TJ21—2011），試驗荷載作用下的實測殘余。③校驗系數(shù)評定。a.校驗系數(shù)（變位）評定各工況最終加載變位校驗系數(shù)。b.校驗系數(shù)（應(yīng)變）評定

2.2 結(jié)果分析

（1）新建的第1 跨，其加載后的校驗系數(shù)數(shù)值保持在1 以下，表示檢測的截面仍保有安全儲備量，其實際的使用情況較理論情況更佳。

（2）加寬新建的第1 跨，加載后的相對殘余變位、相對殘余應(yīng)變都低于百分之二十，表示該橋的工作狀態(tài)仍然具備彈性[5]。

3 結(jié)語

荷載試驗檢測是公路橋梁施工中不可忽視的內(nèi)容，因此，要充分認(rèn)識其重要作用，明確荷載試驗檢測的目標(biāo)和對象，根據(jù)要求認(rèn)真開展試驗檢測，恰當(dāng)選擇靜載或動載試驗檢測方法，嚴(yán)格按要求操作以獲取詳細(xì)的數(shù)據(jù)指標(biāo)，準(zhǔn)確可靠地評定公路橋梁基本情況。