荷載試驗研究工作的主要內(nèi)容

陳 勝

（雞西市公路管理處）

靜力檢測方法是進行全橋承載能力評估的可靠方法。它采用與常規(guī)設計相同的物理、力學概念,計算方法和標準,規(guī)范,都易于被工程師所接受和掌握。橋梁靜載試驗具體測定的內(nèi)容包括控制點的靜應變和靜位移。通過試驗測定的控制點的應變和位移可以推算出有關的內(nèi)力（如軸力和彎矩）值和撓度值等。將它們與理論計算值進行比較,是判定橋梁結構工作狀態(tài)的一個重要指標。但靜載試驗也有不足之處象工作面大,加載時間長,通常還需要中斷交通等。

動載試驗方法是研究橋梁結構的動力性能的重要手段之一,該性能是判斷橋梁運營狀況和承載能力的重要標志之一。通過動測確定橋梁的沖擊系數(shù)來了解車軸荷載對橋梁的動力作用,并以此來判斷橋梁設計的安全與經(jīng)濟性能。以前動力檢測的主要目的還在于確定橋梁的自振頻率,因為當橋梁的自振頻率處在某個范圍內(nèi)時,可由外荷載引起的共振的危險。在最近十幾年以來,試驗模態(tài)分析法逐漸發(fā)展起來,它集系統(tǒng)識別、振動理論、振動測試技術、信號采集與分析等跨學科技術為一體。目前己被廣泛應用于機械、航空、航天等領域,現(xiàn)在也被應用到了土木工程結構的狀態(tài)檢測,通過試驗來確定系統(tǒng)的振動頻率、振型、阻尼比等參數(shù)。

目前,科研工作者正試圖將這種方法的理論和功能進行擴展,使之成為能夠用于復雜結構整體探傷評估的有效方法,己經(jīng)提出的方法可分為兩大類,即模型修正法和指紋分析法。但兩者現(xiàn)在還都處于研究階段,有許多技術問題要解決,離實際應用還有距離。模型修正法的最大缺點是由于不可避免的噪聲干擾和實測信息不足,常導致?lián)p傷的誤判：指紋分析法通過指紋的變化來判斷結構的真實情況。常用的動力指紋有頻率、振型、振型曲率/應變模態(tài)、功率譜等。該法的最大缺點是結構損傷導致的固有頻率變化很小,而振型（尤其是高階振型）雖然對局部剛度變化比較敏感,但精確測量比較困難,振型曲率應變模態(tài)則在傳統(tǒng)的低幅值振動測試中變化量的量級太小,難以起到有效的判別作用。

在結構的檢測方法當中,荷載試驗是一種最直觀、最重要的檢測方法。它是對橋梁結構物進行直接加載測試的一項科學試驗工作,通過了解橋梁結構在試驗荷載作用下的實際工作狀態(tài),從而判斷橋梁結構的安全承載能力及評價橋梁的營運質(zhì)量。對于一些在理論上難以計算的部位,通過荷載試驗可達到直接了解其受力的目的；通過荷載試驗還能有助于發(fā)現(xiàn)在一般性檢查中難以發(fā)現(xiàn)的隱藏病害；通過荷載試驗可以檢驗橋梁結構的設計與施工質(zhì)量：通過荷載試驗可以確定舊橋結構的實際承載能力,為制定橋梁加固或改建技術方案提供科學依據(jù)。

橋梁的荷載試驗是一項復雜而細致的工作,技術含量高,應根據(jù)荷載試驗的目的進行認真的調(diào)查分析,必要時進行相關的理論分析。公路橋梁荷載試驗應以國家和交通部頒布的有關公路橋涵的法規(guī)、技術標準、設計規(guī)范為依據(jù)來進行,對于某些新結構以及采用新材料、新工藝的橋梁,無相關條款規(guī)定時,可借鑒國外或國內(nèi)其他行業(yè)的相關規(guī)范、規(guī)程的有關規(guī)定。荷載試驗的主要內(nèi)容包括：

（1）荷載試驗方案的擬定（包括靜載試驗與動載試驗測試項目）；

（2）荷載試驗的測點設置與測試儀器、設備組配；

（3）荷載試驗的加載等級控制與試驗過程安全控制；

（4）試驗數(shù)據(jù)分析與結構性能評定；

（5）試驗報告編寫。

根據(jù)荷載試驗的作用性質(zhì),橋梁荷載試驗可分為靜載試驗和動載試驗。雖然二者在試驗目的和內(nèi)容上都很不相同,但對承受以車輛荷載為主的橋梁結構來說,這兩種性質(zhì)的荷載試驗對于全面分析和了解橋梁結構的工作狀態(tài)是同樣重要的。靜載試驗可在結構上布置較多的測點,便于更全面的分析結構的受力情況。動載試驗則是研究分析橋梁結構在車輛荷載或其他動力荷載作用下的振動特性所必需的。在橋梁動載試驗當中,按作用方式可將動力荷載分為沖擊荷載、振動荷載、和制動荷載。在具體的試驗中可根據(jù)試驗的具體要求來選擇荷載方式。

目前,在橋梁設計實踐中,對于車輛荷載所產(chǎn)生的動力作用的影響,采用了在結構靜力計算的基礎上引入活載沖擊系數(shù)的方法來考慮。以跨長或加載長度作為參數(shù)的沖擊系數(shù)是一個概括了多種影響因素的綜合性技術指標。沖擊系數(shù)的數(shù)值范圍一般是通過橋梁動載試驗,并綜合分析來確定的。橋梁荷載試驗也是新型橋梁結構性能研究、各類橋梁施工質(zhì)量與結構承載能力評定工作的重要手段。普及橋梁荷載試驗技術,搞好試驗工作并做出橋梁結構性能的正確評價,對于推動我國橋梁建設,提高橋梁工程質(zhì)量,挖掘服役橋梁承載潛能,都具有十分重要的意義。