分析荷載試驗在橋梁檢測中的應(yīng)用

李彥俊

（重慶市交通工程質(zhì)量檢測有限公司 400064）

0 引言

對于橋梁檢測工作來說，荷載試驗具有較強的復(fù)雜性，對于檢測細致化程度存在較高要求，并且需要以先進技術(shù)為支持，涉及內(nèi)容眾多，一旦荷載試驗操作出現(xiàn)問題，極易影響橋梁檢測的有效性?，F(xiàn)如今橋梁使用過程中，其承載力直接關(guān)系著交通運輸安全，在此種情況下，對荷載試驗在橋梁檢測中的應(yīng)用進行探究，具有一定現(xiàn)實意義。

1 荷載試驗對象選定

一般情況下，以舊橋為對象開展荷載試驗，僅在特殊情況下對新橋?qū)嵤z測。橋梁檢測過程中，荷載試驗的應(yīng)用要科學(xué)選定試驗對象，所選擇的橋梁應(yīng)當在設(shè)計與施工資料方面存在不足，質(zhì)量差且未達到設(shè)計要求，在投入運營一段時間后出現(xiàn)嚴重病害，并且對橋梁承載能力產(chǎn)生影響。對于施工質(zhì)量與運營狀況良好的橋梁，旨在通過檢測來促進其允許承載能力的提升。部分橋梁在實際使用過程中，其荷載車輛超出設(shè)計標準，此類橋梁也是荷載試驗的對象。部分橋梁需要進行改建或加固等，實際檢測過程中也需要開展荷載試驗。除此之外，荷載試驗?zāi)軌驗楣こ绦Ч炞C提供輔助，此類荷載試驗從性質(zhì)上來看為驗收類與鑒定性。

2 橋梁動力荷載試驗的目的及項目

2.1 目的

對于橋梁來說，動力荷載試驗的開展，能夠?qū)ζ浣Y(jié)構(gòu)動力特性進行準確測定，獲得相關(guān)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)，包括自振頻率、振型等。在動荷載作用下，橋梁結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生強迫振動響應(yīng)，相關(guān)參數(shù)包括結(jié)構(gòu)動位移、動應(yīng)力和沖擊系數(shù)等。橋梁結(jié)構(gòu)的把握可通過試驗荷載來實現(xiàn)，便于把握橋梁結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)，進一步開展理論分析和動載試驗，為橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)判斷和評價提供支持，主要體現(xiàn)在承載力和使用條件方面。在此基礎(chǔ)上，能夠?qū)蛄翰『M行具體分析，明確病害形成原因，并了解病害變化內(nèi)在規(guī)律，進而更好的把握病害對于橋梁性能的影響，便于更為科學(xué)的評價橋梁質(zhì)量，這就能夠保證橋梁檢測的有效性，促進橋梁運營管理及改造工作的順利開展。

2.2 項目

在應(yīng)用荷載試驗開展橋梁檢測的過程中，在差異化測試目的下，橋梁動力荷載試驗的項目類型眾多，包括脈動、跳車、跑車等試驗。就脈動試驗來看，其實際是在橋面不存在汽車行駛的情況下，其他周期性干擾也不存在，考慮環(huán)境因素的影響，對橋梁所受激勵進行分析，主要對于各態(tài)經(jīng)歷寬帶隨機激勵而言，并且這種激勵處于平穩(wěn)狀態(tài)。在這一過程中，結(jié)構(gòu)響應(yīng)的主協(xié)量表現(xiàn)為振動形式，并且處于固有頻率附近，以脈動測試為支持，能夠?qū)蛄航Y(jié)構(gòu)固有頻率加以確定。在跳車試驗方面，通暢情況下稱之為沖擊試驗，就是在汽車跨國高跳板后進行制動，跳板高度為15cm，此時在附加汽車質(zhì)量的情況下，對橋跨結(jié)構(gòu)的衰減振動進行準確測量，基于此來對沖擊系數(shù)進行計算，這就能夠為橋梁結(jié)構(gòu)振動性質(zhì)分析提供可靠數(shù)據(jù)支持。就跑車試驗來看，其主要是對橋梁上部汽車通過情況下的結(jié)構(gòu)強迫振動響應(yīng)進行測試，進而準確把握激勵后橋梁結(jié)構(gòu)振動衰減情況。

3 橋梁靜載試驗

3.1 靜載試驗內(nèi)力或位移控制的選定

橋梁檢測過程中，孔或墩的選擇，應(yīng)確保其施工質(zhì)量差、存在缺陷與病害，或者不利于計算受力，以更好的開展靜載試驗。在不同橋型下，加載試驗截面及內(nèi)容也存在一定差異，就簡支梁結(jié)構(gòu)來看，其控制界面及內(nèi)容為主梁跨中界面正彎矩及撓度等，在懸臂梁結(jié)構(gòu)中，以支點負彎矩、懸臂端撓度以及梁端剪力等作為控制截面及內(nèi)容。在懸索橋結(jié)構(gòu)方面，其控制截面及內(nèi)容主要為加勁梁跨中、塔腳截面內(nèi)力及主纜內(nèi)力等，而在斜拉橋結(jié)構(gòu)中，以支點沉降、塔腳內(nèi)力等作為控制截面及內(nèi)容。

3.2 試驗荷載的確定

試驗控制荷載的確定過程中，需要對橋梁結(jié)構(gòu)控制截面下的內(nèi)力及變形的組合值加以計算，該條件為設(shè)計荷載或期望荷載下，這就令對應(yīng)截面的控制荷載得以確定，為截面荷載呢里影響線的確定提供支持。然后在試驗條件允許的情況下盡量選用與控制荷載相同類型的荷載，利用其內(nèi)力影響線進行布載并求出試驗荷載。一般要求試驗荷載在結(jié)構(gòu)主要控制截面上所產(chǎn)生的效應(yīng)與設(shè)計荷載所產(chǎn)生的相應(yīng)效應(yīng)接近，以保證試驗效果。

3.3 靜載試驗結(jié)果分析與評價

橋梁檢測過程中，結(jié)構(gòu)靜載試驗的評價以校驗系數(shù) ?為指標，實際上校驗系數(shù)就是靜載條件下測點實測值與理論計算值之比。當 ?=1時，說明實測值與理論值完全相符；當?＜1時，說明結(jié)構(gòu)工作性能良好，有安全儲備；當?＞1時，說明結(jié)構(gòu)工作性能差，安全儲備不足。

4 橋梁動力荷載試驗在工程中的應(yīng)用實例

4.1 工程概況

本文以某市區(qū)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋為例，該橋全長268m，橋面寬度為20m，行車道寬為 16m，兩側(cè)有人行道，寬為 2m以單箱三室為箱梁結(jié)構(gòu)，頂板懸臂為3m，梁高度為1.6m。本次工程中主要通過荷載試驗來檢驗橋梁質(zhì)量是否達到設(shè)計與規(guī)范要求。

4.2 檢測過程及分析

在本次荷載試驗中，通過脈動、跳車和跑車試驗來對橋梁進行檢測，基于脈動信號實施頻譜分析后，獲得測點位移功率譜，便于觀察橋梁模態(tài)末級程度，譜成分較為豐富。之后對橫豎向振動的互功率譜進行確定，進而對橫豎向基頻進行精準識別，在車輛以差異化速度在橋梁上通行時，橋梁振動時程表現(xiàn)為曲線形式，通過頻譜分析后，能夠確定橋梁結(jié)構(gòu)在不同車速下其主頻變化情況。通過動力荷載試驗可以獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，了解前兩豎向自振基頻以及阻尼比，明確橋梁剛度處于良性狀態(tài)。之后依據(jù)相關(guān)規(guī)范來對橋梁結(jié)構(gòu)沖擊系數(shù)進行分析，明確橋梁在汽車荷載反應(yīng)方面處于安全狀態(tài)。

4.3 工程感受

在該橋梁檢測工程中，以動力荷載為支持，能夠明確橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)與強迫振動響應(yīng)，檢測結(jié)果更為準確可靠，能夠為橋梁狀況判定提供支持，保證橋梁評估的科學(xué)性和有效性。但動力荷載在橋梁檢測過程中的應(yīng)用，需要以高靈敏度儀器為支持，設(shè)備性能優(yōu)良的情況下更有助于開展荷載試驗，保證橋梁檢測的準確性和有效性。

5 結(jié)語

總而言之，橋梁檢測工作的開展，能夠全面把握橋梁整體情況，分析判斷其在當前交通方面的適應(yīng)性，便于采取有效的措施來整合橋梁資源，促進橋梁加固改造的順利進行，對于橋梁運行條件優(yōu)化及承載能力的提升都具有重要意義。橋梁檢測中荷載試驗的應(yīng)用，要依據(jù)設(shè)計和規(guī)范要求出發(fā)，結(jié)合橋梁實際情況加以科學(xué)利用，從而為橋梁使用性能的優(yōu)化提供支持。