桥梁荷载试验检测相关问题分析

摘要：荷载试验是对桥梁承载能力最直接、最有效的评定方法。通过对桥梁进行荷载试验，可以检验桥梁的结构特性，在此基础上，对桥梁的性能做出评价。本文分析了桥梁荷载试验检测。

关键字：桥梁;荷载试验;检测

中图分类号：U448文献标识码： A

引言

随着交通运输业的不断发展，桥梁的重要性也得到更多的重视。尤其是桥梁的质量至关重要，要想保证桥梁的质量不仅要从施工过程入手，还要在竣工验收时注重对桥梁工程内部质量的检测和评判，同时还要做好桥梁工程施工质量以及勘察设计工作质量的控制工作，只有这样才能切实保证公路桥梁质量。尤其是在荷载试验在桥梁检测中的应用，更加确保公路桥梁质量检测的准确度，从而为桥梁质量提供更可靠的保障。

1.关于桥梁的荷载试验概述

荷载的试验时一种比较可靠以及支管的桥梁检测的方法，对于这种检测的方法在一些比较旧的公路桥梁在进行评定检测的过程中，主要就是对桥梁工作不明确的状态之下来对其进行评定以及研究的工作，在通常的情况下，关于桥梁的荷载试验主要是包括着动荷载试验以及静荷载试验这两种，在这之中，静荷载试验主要的作用就是把静荷施加在桥梁公路当中，从而来对比较好的桥梁公路的结构进行检测，与此同时，在确定荷载试验对桥梁公路的结构影响之后，对于这种影响主要是包含着应变以及饶度等，在条件相同的情况之下来对比较分析理论值和实际测量值，从而把校验的系数当做是衡量的标准的参数指标，对于公路桥梁的实际情况和实际收到的承载力进行分析以及评估，在对公路桥梁的实际承载力进行评估的过程中，必须要通过合理的方法来进行科学以及合理的计算，如果公路桥梁的结构比较复杂时，相关的工作人员必须要对其建立有限元的模型。所谓的有限元模型就是依据着公路桥梁结构现场测量数据以及设计图纸建立的，对着这种模型的建立其中是隐藏了大量的简化以及理想化数据。如果实际的测量结果和模型计算结果之间出现一定的差异时，相关共组人员应及时、正确修改有限元模型。在对其进行修改的过程中是可以通过动荷载试验的结果来进行，所修正的对象是有限元模型中的物理学参数以及几何参数以及约束条件，从而来使得有限的模型动力特性试验相结果。

2.荷载试验的分类

荷载试验主要分为两类，即就是静态荷载与动态荷载，具体表现在：

2.1静态荷载试验。所谓静荷载试验是指受静止荷载影响，对桥梁结构的指定部位的静力、位移以及裂缝等与之有关的参数应变进行检测，之后推测出在此影响下桥梁结构使用性能及工作能力试验。静载试验加载时需从零开始，直到最后增加到预定荷载为止，通常需借助重力或者其它种类的加载设备确保加载的顺利完成。公路桥梁荷载试验过程中最为常用也是最基础的试验便是静载试验，因为桥梁结构工作中所承受的属于静力荷载，这里面还包含桥梁结构自重，有时候连设计计算期间随着时间变化移动车辆发生的荷载也被看作静力荷载。当桥梁结构开始动力试验时，也需先对静力荷载进行试验，从而将结构相关参量测定出来，所以静载试验也是熟悉了解与掌握桥梁结构特性的主要方法与重要途径。

2.2动态荷载试验。所谓动载试验主要指借助某种激振方法使得桥梁结构发生振动，随后对桥梁结构固有频率、振型和行车响应等与之有关的参数进行检测，从而测定出桥梁结构总体刚度以及行车性能。

3.选择需要荷载试验的桥梁

3.1新建成的大跨度的桥梁，尤其在桥梁施工中应用了新结构、新技术和新材料的情况下，对桥梁的桥跨结构一定要进行荷载试验。

3.2需要通行一些特种车辆的新桥梁或者旧桥梁。要保证该桥梁的承载能力满足通行要求，就一定要对实际轮位、轴重开展荷载试验。

3.3修复后的或者加固后的旧桥。一般旧桥由于年久失修或者故障会进行修复或者加固，修复或加固后一定要进行荷载试验的检测工作。

3.4施工技术落后、年久失修的旧桥。一般这种桥梁都不能满足现代运输发展的需要，在实际运营中很容易发生事故，所以，一定要进行荷载试验，保证桥梁的正常使用。

4.荷载试验检测

4.1静载试验

4.1.1静载试验原理

承载能力评定荷载一般有包括:标准汽车、挂车或履带车、人群荷载和需要通行的特种重载。产生控制截面最不利内力的评定荷载，常作为静力试验荷载。但内于客观条件的限制，实际采用的试验荷载往往会与评定荷载有所不同。为保证试验效果，常采用等效荷载试验的方法。等效试验荷载通常有可行式车辆和重物直接加载两种。当采用重物直接加载时，要注意避免加载设备与桥梁共同承载而形成“卸载”现象。试验荷载布置应使结构处于某种实际可能的最不利的工作状态。根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》JTG/T J21-2011)的建议，桥梁荷载试验一般采用基本荷载。其中，静力试验荷载的效率系数计算公式为:

式中:Sstat。为试验荷载作用下检测部位变位或力的计算值;S为设计标准荷载作用下检测部位变位或力的计算值(不计动力系数);8为设计取用的动力系数。

为了保证试验的有效性，必须使测试截面的试验荷载效率系数〕0.95 0确定加载位置与加载工况的原则是:用最少的加载车辆达到最大的试验荷载效率，同时，应考虑简化加载工况，缩短试验时间，在满足试验荷载效率的前提下，适当合并加载工况，依据某一检验项目为主，兼顾其他检验项目。

4.1.2静载试验的一般程序

桥梁结构的静载试验分为三个阶段:桥梁结构的考察和试验方案设计阶段、加载试验与观测阶段和测试阶段的分析与总结阶段。

(1)桥梁结构的考察和试验方案设计阶段

该阶段的工作是顺利进行桥梁荷载试验的必要条件。应根据试验的目的和要求，具体考察桥梁结构的设计图纸、文件、资料，进行必要的理论分析和计算，补充必要的材料力学性能试验。

(2)加载试验与观测阶段

在充分准备的基础上，按照预定的试验方案，对结构施加荷载，通过各种测试的仪表机具进行观测。该阶段是桥梁结构静载试验的核心，直接关系到整个试验的成败。

(3)测试结果的分析与总结阶段

通过加载测试后，将得到的大量观测数据和资料加以整理与计算，井按照科学的方法进行分析，最后得出科学的结论。

4.1.3静载试验注意事项

(1)试验时荷载分级(视具体情况采用2一4级)施加并分级卸零。加载方式为单次逐级递加到最大荷载，然后逐级卸到零级荷载。

(2)现场试验中，应对重要的测点数据与理论值及时进行分析比较。

(3)为了尽可能地减小加载试验中结构残余变形的影响，静载试验加载到位后，关闭汽车发动机，持续5min以上，待数据完全稳定后记录。每次卸载后至下一次加载的间隔时间均不少于5min。

(4)动载试验采二用载重车，相邻试验的间隔时间应超过10min。

(5)现场试验加载中，应对结构裂缝状况进行监测，观察裂缝的发展状况，判断结构对荷载响应。卸载后，再次对裂缝状况进行观测，查看裂缝是否闭合。

(6)当加载过程中发生下列情况时，应立即终止加载:

①控制测点应力值达到或超过弹性理论按规范安全条件反算的控制值;②控制测点变位(或挠度)超过规范允许值;③由于加载，使结构裂缝的长度、缝宽急剧增加，新裂缝大量出现，缝宽超过允许值的裂缝大量增多，对结构使用寿命造成较大的影响;④实测挠度曲线分布规律与计算值相差过大或实测挠度超过计算值过多;⑤发生其他损坏，影响桥梁承载能力或正常使用时。

4.2动力载试验

4.2.1关于桥梁动力荷载试验的目的和项目

关于桥梁的动力荷载试验的目的就是测定桥梁结构当中的动力特性，即桥梁结构的自振频率、振型以及阻尼比等桥梁结构模态参数，在测定桥梁结构当中的动荷载作用之下的强迫震动响应，就是桥梁结构当中的动位移、动应力以及冲击系数等.在通过动载的试验以及理论分析来进行了解桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态，从而来判断以及评价桥梁结构的承载能力和使用的条件，并且分析桥梁病害成因并掌握其变化规律，同时也分析了桥梁病害对桥梁各项性能的影响.对桥梁静力荷载试验的结果进行结合，并且对桥梁的质量来做出一个合理的评价，以此为桥梁在运营过程中以及管理改造时能够提出科学的依据，在根据测试目的的不相同，可以把桥梁动力荷载的试验主要分为三部分，一是桥梁的脉动试验；二是桥梁的跳车试验；三是桥梁的跑车试验等。

目前，由于检测技术的发展及检测设备的更新，可以近似的检测出桥梁结构的振动频率、冲击系数等动力参数。桥梁动载试验中振动频率的测试方法有环境脉动激励试验和激振器强迫振动试验，冲击系数的测试方法为车辆冲击试验。

(1)环境脉动激励试验

环境脉动激励试验和附近激励源的类别、特性是相关的。很多桥梁附近环境的激励源都难以确定，有时甚至存在多个激励源，所以，理论一般是环境脉动激励输入接近随机白噪声。通过振动信号分析，不需要使用笨重激振的设备，就可以得出结论。尤其适用于超大跨桥梁结构检测使用。

(2)激振器强迫振动试验

桥梁使用激振器强迫振动时较多，但试验需要中断交通，而且检测周期过长，所以，很少真正应用于实际检测中。不过这种检测方式具有较高的精度，对桥梁动力特性可以全面的把握。

(3)车辆冲击试验

车辆冲击试验可以根据车辆激励方式不同，进行不同的跑车试验、跳车试验和制动试验。通过跑车的制动和跳车模拟试验，可以对桥梁不同工况下的冲击系数进行分析。车辆与桥梁的冲击作用，作用机理复杂，通过车辆冲击的试验，可以得出桥梁冲击系数。桥梁冲击系数可以作为桥梁设计中重要的参考系数。跑车的试验、制动的试验和跳车的试验都可以得出冲击的系数，而这些冲击系数往往有很大的区别，各系数代表的实际含义也各不相同，通过实际的检测，冲击系数值和车速、桥梁类型、实际路面的情况这些外部环境都有很大关系。研究人员一般进行跑车的试验，都要进行多次、反复的试验，这种试验方式，可以有效减少随机发生的各种误差，对于试验中发生的各种情况，要做好理论的分析和理解，对试验中出现的各种现象也要及时把握分析，综合得出检测结果。

结束语

通过外观检测是不能准确判断桥梁的实际工作状态，只有采用荷载试验法对外观检查不理想的桥跨进行检测。通过数据对比，得出结论，判断桥梁结构的承载能力及实际工作状态。

参考文献

[1]李建波.公路桥梁检测中荷载试验的应用[J].工程建设与设计,2011,08:137-140.

[2]肖天,韩建刚,高洪波.某公路桥梁承载能力荷载试验评定分析[J].山西建筑,2012,17:222-224.