分析荷载试验在桥梁检测中的应用

雷大臣

中铁第五勘察设计院集团有限公司北京市102600

摘要：对于桥梁检测工作来说，荷载试验具有较强的复杂性，对于检测细致化程度存在较高要求，并且需要以先进技术为支持，涉及内容众多，一旦荷载试验操作出现问题，极易影响桥梁检测的有效性。现如今桥梁使用过程中，其承载力直接关系着交通运输安全，在此种情况下，对荷载试验在桥梁检测中的应用进行探究，具有一定现实意义。

关键词：荷载试验；桥梁检测；应用

随着经济的发展,公路交通量逐渐增长,以及管理养护不到位,特别是一些超载重量、超载车数量逐渐增多,从而导致桥梁在设计使用年限内表现出一定程度的病害,影响桥梁工程的耐久性,降低其承载能力。而为了确保桥梁仍具有充足的承载能力,需要对桥梁进行动静荷载试验,评判桥梁的承载能力,以保障运行车辆的稳定性。桥梁检测工作的开展,能够全面把握桥梁整体情况,分析判断其在当前交通方面的适应性,便于采取有效的措施来整合桥梁资源,促进桥梁加固改造的顺利进行,对于桥梁运行条件优化及承载能力的提升都具有重要意义。桥梁检测中荷载试验的应用,要依据设计和规范要求出发,结合桥梁实际情况加以科学利用,从而为桥梁使用性能的优化提供支持。

1荷载试验对象选定

一般情况下，以旧桥为对象开展荷载试验，仅在特殊情况下对新桥实施检测。桥梁检测过程中，荷载试验的应用要科学选定试验对象，所选择的桥梁应当在设计与施工资料方面存在不足，质量差且未达到设计要求，在投入运营一段时间后出现严重病害，并且对桥梁承载能力产生影响。对于施工质量与运营状况良好的桥梁，旨在通过检测来促进其允许承载能力的提升。部分桥梁在实际使用过程中，其荷载车辆超出设计标准，此类桥梁也是荷载试验的对象。部分桥梁需要进行改建或加固等，实际检测过程中也需要开展荷载试验。除此之外，荷载试验能够为工程效果验证提供辅助，此类荷载试验从性质上来看为验收类与鉴定性。

2桥梁动力荷载试验的目的及项目

2.1目的

对于桥梁来说，动力荷载试验的开展，能够对其结构动力特性进行准确测定，获得相关结构模态参数，包括自振频率、振型等。在动荷载作用下，桥梁结构会产生强迫振动响应，相关参数包括结构动位移、动应力和冲击系数等。桥梁结构的把握可通过试验荷载来实现，便于把握桥梁结构工作状态，进一步开展理论分析和动载试验，为桥梁结构状态判断和评价提供支持，主要体现在承载力和使用条件方面。在此基础上，能够对桥梁病害进行具体分析，明确病害形成原因，并了解病害变化内在规律，进而更好的把握病害对于桥梁性能的影响，便于更为科学的评价桥梁质量，这就能够保证桥梁检测的有效性，促进桥梁运营管理及改造工作的顺利开展。

2.2项目

在应用荷载试验开展桥梁检测的过程中，在差异化测试目的下，桥梁动力荷载试验的项目类型众多，包括脉动、跳车、跑车等试验。就脉动试验来看，其实际是在桥面不存在汽车行驶的情况下，其他周期性干扰也不存在，考虑环境因素的影响，对桥梁所受激励进行分析，主要对于各态经历宽带随机激励而言，并且这种激励处于平稳状态。在这一过程中，结构响应的主协量表现为振动形式，并且处于固有频率附近，以脉动测试为支持，能够对桥梁结构固有频率加以确定。在跳车试验方面，通畅情况下称之为冲击试验，就是在汽车跨国高跳板后进行制动，跳板高度为15cm，此时在附加汽车质量的情况下，对桥跨结构的衰减振动进行准确测量，基于此来对冲击系数进行计算，这就能够为桥梁结构振动性质分析提供可靠数据支持。就跑车试验来看，其主要是对桥梁上部汽车通过情况下的结构强迫振动响应进行测试，进而准确把握激励后桥梁结构振动衰减情况。

3桥梁静载试验

3.1静载试验内力或位移控制的选定

桥梁检测过程中,孔或墩的选择,应确保其施工质量差、存在缺陷与病害,或者不利于计算受力,以更好的开展静载试验。在不同桥型下,加载试验截面及内容也存在一定差异,就简支梁结构来看,其控制界面及内容为主梁跨中界面正弯矩及挠度等,在悬臂梁结构中,以支点负弯矩、悬臂端挠度以及梁端剪力等作为控制截面及内容。在悬索桥结构方面,其控制截面及内容主要为加劲梁跨中、塔脚截面内力及主缆内力等,而在斜拉桥结构中,以支点沉降、塔脚内力等作为控制截面及内容。

3.2试验荷载的确定

试验控制荷载的确定过程中,需要对桥梁结构控制截面下的内力及变形的组合值加以计算,该条件为设计荷载或期望荷载下,这就令对应截面的控制荷载得以确定,为截面荷载呢里影响线的确定提供支持。然后在试验条件允许的情况下尽量选用与控制荷载相同类型的荷载,利用其内力影响线进行布载并求出试验荷载。一般要求试验荷载在结构主要控制截面上所产生的效应与设计荷载所产生的相应效应接近,以保证试验效果。

3.3静载试验结果分析与评价

桥梁检测过程中,结构静载试验的评价以校验系数ŋ为指标,实际上校验系数就是静载条件下测点实测值与理论计算值之比。当ŋ=1时,说明实测值与理论值完全相符;当ŋ<1时,说明结构工作性能良好,有安全储备;当ŋ>1时,说明结构工作性能差,安全储备不足。

4桥梁动力荷载试验在工程中的应用实例

4.1工程概况

本文以某市区预应力混凝土连续梁桥为例，该桥全长268m，桥面宽度为20m，行车道宽为16m，两侧有人行道，宽为2m以单箱三室为箱梁结构，顶板悬臂为3m，梁高度为1.6m。本次工程中主要通过荷载试验来检验桥梁质量是否达到设计与规范要求。

4.2检测过程及分析

在本次荷载试验中，通过脉动、跳车和跑车试验来对桥梁进行检测，基于脉动信号实施频谱分析后，获得测点位移功率谱，便于观察桥梁模态末级程度，谱成分较为丰富。之后对横竖向振动的互功率谱进行确定，进而对横竖向基频进行精准识别，在车辆以差异化速度在桥梁上通行时，桥梁振动时程表现为曲线形式，通过频谱分析后，能够确定桥梁结构在不同车速下其主频变化情况。通过动力荷载试验可以获得相关数据，了解前两竖向自振基频以及阻尼比，明确桥梁刚度处于良性状态。之后依据相关规范来对桥梁结构冲击系数进行分析，明确桥梁在汽车荷载反应方面处于安全状态。

4.3工程感受

在该桥梁检测工程中，以动力荷载为支持，能够明确桥梁结构模态参数与强迫振动响应，检测结果更为准确可靠，能够为桥梁状况判定提供支持，保证桥梁评估的科学性和有效性。但动力荷载在桥梁检测过程中的应用，需要以高灵敏度仪器为支持，设备性能优良的情况下更有助于开展荷载试验，保证桥梁检测的准确性和有效性。

5结论

在桥梁运营通车整个过程中，往往会受各类外部因素的影响，如设计因素、施工质量、自然条件等，出现不同程度的病害，导致桥梁结构承载力下降。为此，可通过不同结构补强措施加固桥梁工程受损构件，从而实现局部或全部结构部位承载力的提升。

参考文献：

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