对桥梁荷载试验的浅谈

摘要：桥梁荷载试验主要包括静载试验和动载试验，本文简述了桥梁荷载试验的主要内容与方法,将目前桥梁荷载试验的现状进行了概括,对桥梁荷载试验进行了综合评价。

关键词：桥梁、荷载试验、静载试验、动载试验

中图分类号：C33 文献标识码：A 文章编号：

随着我国公路桥梁的不断发展,新建桥梁越来越多,同时既有的许多桥梁亦逐渐进入了养护维修阶段，按照交通部的规定,必须对新旧桥梁进行承载能力鉴定，即对桥梁进行荷载试验。桥梁荷载试验一般通过对桥梁调查和检算，按照《试验方法》的检测要求，确定试验项目、加载方案、测点布置、观测方案、安全措施等内容。在制定试验方案时，还应充分考虑在试验过程中可能出现的问题和相应的防范措施与处理方法，使试验计划切实可行。

一、静载试验

1.试验目的

静载试验是将试验荷载静止停止在桥上预定的位置，测的一些控制截面的应力、应变及其挠度，根据这些试验数据来判断桥梁在静载作用下的工作状态的一种试验方法。通过静载荷载试验，可以了解试验桥跨结构的控制截面在最不利荷载作用下最不利位置的应变分布情况、应变与荷载效率的关系、实测值与理论计算值的对比情况。通过分析在最不利试验荷载作用下试验桥跨控制截面挠度观测情况，评价结构的整体刚度。

2、试验准备

由于荷载试验非常复杂,试验前应做充分的准备工作,它直接关系到我们试验的成败与否,关系到我们的试验是否能够取得理想的数据,否则接下来的工作只能是徒劳。荷载试验准备主要包括材料、人员和技术的准备。在进行荷载试验前应该列出一个清单，筹备好本次荷载试验所需的材料，安排好本次荷载试验人员，最好是将各项工作落实到个人，并留出一两个富余人员，以防临时意外只需。技术准备工作主要是确定一个荷载试验方案。在进行荷载试验前应选择好试验跨，选好了试验跨之后,我们要在有限的试验跨上取得有代表性的测试值,必须精心规划加载方案。静载试验一般都是先用有限元软件来模拟桥梁的受力状况，静载试验一般有一两个主要内力控制截面，此外根据桥梁具体情况可设置几个附加内力控制截面。

3、试验步骤

①首先将加载汽车过地磅称重后，排列于引桥上，距被测试桥跨一定距离之外。②其次正式加载前，三辆加载车辆并排缓慢地来回二次对全桥进行预压，然后非工作人员退场，待一切工作安排就绪，各试验量测仪表读数调零，进行第一次空载读数，同时记录试验的气温。③然后正式实施试验加载，每个试验载位采用偏置进行加载。试验加载汽车按试验方案分级加载。每个载位满载后，记录该时刻的气温。每级汽车荷载驶入指定的区域就位后，稳定15分钟记录加载后开始试验观测第一次读数，间隔10分钟再记录加载的第二次读数，两次读数差均小于前次读数增量的10％时，认为结构变形已趋稳定。此时所记录的数据为试验实测数据。④最后该桥试验的载位满载完成后进行一次卸载，稳定20分钟后观测应变数据，待应变数据稳定后，量测挠度。测量完成后，记录该时刻的气温。

4、试验数据

静载试验的目的主要是获取应变和挠度数据。应变和挠度的测点布设在前面所述荷载试验方案阶段主要内力控制截面与附加控制截面,同时根据上部结构的横截面形式在每一个控制截面上又要选取一些有代表的测点,用以反应整个控制截面的受力状况。试验中主要使用的仪器有数据采集仪、振弦式应变计、裂缝宽度测量仪水准仪、百分表等等,有时候由于现场条件的限制我们无法直接使用仪器测试出我们想得到的参数,这就需要根据我们测试人员的经验,采用一定的措施使用现有的仪器测出我们想要的数据。在现场测完数据后，回去应好好整理，将测出的数据与方案里面有限元软件计算出的数据进行对比，并分析原因。

5、试验安全

在试验加载过程中，为了确保桥梁的安全，防止试验荷载对桥梁造成损伤，在发生下列情况应终止加载试验：①控制测点应变值已达到或超过理论计算的控制应变值时。②控制测点变位（或挠度）超过规范允许值时。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时。

二、动载试验

1、试验目的

为综合评定桥梁结构目前的实际承载能力和判断桥梁实际营运状况，有必要对该桥梁进行动载试验检测，测定桥梁在移动冲击荷载下的动力特性（振型、频率、阻尼系数）及动力响应（振幅、冲击系数）等，以便对结构承载能力作出全面、客观的评价。

2、试验内容

动载试验主要用于综合了解结构自身的动力特性以及结构抵抗受迫振动和突发荷载作用的能力，以判断结构的实际工作状态，同时也为使用阶段结构评估积累原始数据。桥梁结构的动力特性，如固有频率、阻尼系数和振型等，只与结构本身的固有性质有关，是结构振动系统的基本特征。另一方面，桥梁结构在实际动荷载作用下，结构各部位的动力响应，如振幅、动应力、动位移、加速度以及反映结构整体动力作用的冲击系数等，不仅反映了桥梁结构在动荷载作用下的受力状态，也反映了动力作用对驾驶员和乘客舒适性的影响。

3、试验步骤

动载试验对拟通过脉动试验、行车试验、跳车试验和制动试验测定桥梁作为一个整体结构在动力荷载作用下的受迫振动特性和结构的自振特性，以评价大桥的最大动力响应，分析结构有无较大缺陷。动载试验是采用一台一定载重的汽车，按如下步骤进行动载试验：①在桥面上，汽车分别以20km/h、30km/h、40km/h的行驶速度进行跑车使桥梁产生受迫振动，量测桥梁的振动频率和振幅。②在桥面上，汽车以20km/h的行驶速度进行跑车，在跨中紧急刹车使桥梁产生受迫振动，量测桥梁的振动频率和振幅。③试验跨的跨中位置，汽车从约15cm高的垫木上后轮自由下落对桥梁进行的激励振动，量测桥梁的固有振动频率和阻尼。④在桥梁无车辆通行时，桥梁受环境自然激励，量测桥梁的固有振动频率。

4、试验数据

动载试验时，桥上的振动信号由布设的加速度传感器予以测量，通过导线连接，将振动信号经过滤波器、放大器和积分器送至数据采集器，并由计算机进行数据采集和记录，然后再通过专用分析软件进行分析，得到桥梁的固有频率、阻尼和振型。对于比较简单的结构,只需结构的一阶频率,对于较复杂的结构动力分析,还应考虑第二、第三及更高阶的频率。桥梁固有频率可以直接通过测试系统实测记录的功率谱图上的峰值、时域历程曲线或其自相关图上确定。桥梁结构的阻尼特性一般由对数衰减率或阻尼比来表示,可由时域信号中的振动衰减曲线求得。一般桥梁结构的基频是动力分析的重要参数。传感器测点的布置根据不同的结构形式,通过理论分析后确定。

三、综合评估

桥梁静载试验的荷载效率应符合方法中对基本荷载试验规定的要求，其试验结果可用于桥梁承载能力的评价。最大级试验荷载作用下的所有工况的挠度校验系数满足方法的要求。试验所有最大挠度点和所有最大应变点的相对残余均满足方法的要求。满足前面方法中的要求，才能判别结构变形规律和应变状态是否正常，结构强度、刚度及抗裂性是否满足设计荷载标准要求。桥梁动载试验应与同类桥梁相差不大，要根据以往的测试经验分析是否在正常范围内。

四、结束语：桥梁检测是一项复杂而细致的工作,应把理论和实际充分结合起来,要做好检测工作,这样我们才能取得满意的数据，才有可能做出准确的评估。

五、参考文献

[1]谢开仲,曾倬信,王晓燕，《桥梁工程检测技术研究》，广西大学学报(自然科版),2003

[2]徐日昶,王博仪,赵家奎，《桥梁检验》，人民交通出版社,1989

[3]宣纪明，沈福兴，《桥梁检测技术研究及工程运用》，桥梁建设，2007