动静荷载试验在桥梁检测中的应用

动静荷载试验在桥梁检测中的应用

冯之杰

关键词：桥梁结构；动静荷载试验；桥梁检测

引言

为了保障我国经济的持续发展，拆除桥梁在进行改造重建是一个巨大工程，且将需要投入大量的人力、物资、财力，同时在改建的过程中也会对环境产生影响，因此，为了减少在桥梁建设的资源浪费，同时也做到对桥梁建设的质量保证，对当前存在的桥梁进行最大价值的利用，必须通过科学、高效的桥梁检测手段来对桥梁进行改造、修复、加固，进而提升其承载力和运输质量。本文就针对当前我国在桥梁检测的过程中对动静荷载试验的实际运用进行分析探讨。

一、在桥梁检测中应用动静荷载试验的作用

桥梁检测的目的是为了最大化实现当前存在桥梁的价值，桥梁检测中最关键的动静荷载试验部分是最为科学、高效的评估方法，通过动静荷载试验可检测出当前桥梁整体结构的动力特点，通过对动静荷载试验的有效应用，目的是以最佳的技术手段对当前桥梁进行加固、质量提升、改善，不单单可以提高其运输能力与承载力，同时对交通的干扰也得到明显地减少，将桥梁的预防灾害能力得到提升、建造成本得到有效控制、同时对交通运输也提供了重要保障，桥梁结构结合自身的振动频率等相关参数，通过动力荷载作用产生一系列的振动响应，进而具备一定的动力、位移力、承载能力等，动力荷载试验结合试验原理来评估桥梁工程的实际工作质量，进而为判定桥梁承载能力、运输能力、使用寿命等提供可靠依据，同时也可对桥梁当前存在的漏洞、不足的原因进行分析，明确桥梁存在不足对自身使用质量产生的影响，通过参考动力荷载试验得到的相关数据，对桥梁的整体质量进行有效判定，为完善桥梁构造、运营管理等提供可靠依据。

二、动静荷载试验的原理及其应用

1.动力荷载试验原理

国家当前已有的桥梁结构大部分为线性体系，基于自身结构特性，结合人群、车辆、自然风力等动力，通过荷载作用而产生震动，在试验的过程中，检测人员会将桥梁的振动模式以函数的形式记录并呈现，然后将其记录的数据以时间段划分为组，经过专业的处理、分析进而通过科学的计算得出桥梁的振动平均值。在桥梁检测中应用动静荷载试验时，为确保试验数据的科学性、可靠性，桥梁质量评估部门专门引进了先进的检测仪器、数据采集设备、数据分析设备，最大化避免试验数据受到外界因素的影响。荷载试验过程中，获取参考数据的方法为：

1.1安置数据采集设备

专业的评估测试人员将采集设备合理分布在桥梁结构的各个位置，进而确保获取数值的全面性、准确性、完整性。

1.2整理、分析关键数据

检测人员将获取到的信息进行科学、合理的分组整理，将有效数据有效保留，进而通过数据分析设备计算出具体的桥梁性能参数。

2.静力荷载试验原理

桥梁检测中进行静力荷载试验的目的是检测桥梁结构的整体质量、获取桥梁的性能参数，其试验原理是通过在桥梁的指定位置发挥静力荷载的作用，此时对桥梁结构在使用过程中所产生的静力位移、静力下沉等进行评估，进而得到具体的试验数据，结合我国桥梁工程规范、质量要求等，对桥梁当前在使用过程中的性能、使用条件和质量进行分析评估，进而判定桥梁的使用条件和整体质量。静载试验的常见类型荷载参量如下：

几种主要桥型的加载试验截面及内容

桥梁类型控制校面内容

简支梁主梁跨中截面正弯矩及挠度、梁端斜截面剪力

连续梁支点负弯矩、中跨跨中正弯矩及挠度、边路1/4L正奇矩及挠度

悬臂梁支点负奇矩、悬臂梁挠度、挂孔主荣跨中号矩及挠度、梁端剪力

拱桥州青矩及挠度，1/4L（或3/8L）弯矩及挠度、拱脚奇矩

钢架桥中跨跨中正奇矩弯及挠度、边跨1/4L正弯矩及挠度、墩底弯矩

悬索桥加劲梁跨中正弯处及挠度、1/8L、3/8L内力及挠度、主缆内力

斜拉桥中跨跨中正弯矩及挠度、支点沉降、塔顶水平移、塔脚索力

3.动力荷载与静力荷载的试验差别

3.1动力特性差异

桥梁检测中在进行动力荷载试验时，桥梁所产生的振动会随时间变化而不断改变，但静力荷载试验时，桥梁所产生的振动不会因为时间变化而发生改变。

3.2动力效应差异

动力荷载试验过程中，桥梁所产生的动力效率较为明显，而在静力荷载试验的过程中，桥梁所产生的动力效应却十分微小。

4.动静荷载试验的主要运用

4.1动力荷载试验

动力荷载试验在桥梁检测的过程中的应用，可通过试验数据得到真实可靠的桥梁固有振动频率、受迫性振动特征、以及冲击系数、承受压力的程度等，测出桥梁在正常使用过程中的承载能力等，进而判定桥梁的工作质量、性能、使用寿命、使用条件等，结合工程测试的重点不同，动力荷载试验的方式、应用也不同，常见试验方式主要分为以下几种、检验参数如图：

常见桥梁校验系数

桥梁类型应交（应力）校验乐数绕度效验系数

钢筋混凝土板桥0.20-0.400.20-0.50

钢筋混凝土梁桥0.40-0.800.50-0.90

颁应力混凝土土桥0.60-0.900.70-1.00

圬工拱桥0.70-1.000.80-1.00

4.1.1冲击试验

测试人员在桥面进行汽车冲击试验，准备大致15cm的高跳板，然后专业人员驾驶汽车匀速压过，在此过程中获取汽车冲击压力下桥梁结构的振动数据，结合理论数据来判定桥梁结构的冲击系数，为分析桥梁结构的振动性能提供可靠参考。

4.1.2脉动试验

在进行脉动试验时，首先要确保桥面无外来动力影响（如车辆行驶、人群经过、暴雨狂风等灾害），以此为基础，在周边环境正常的情况下，检测并分析判定桥梁结构的固有振动频率。

4.1.3车辆行驶试验

车辆行驶试验（跑车试验）可获取桥梁结构的强迫振动响应特征以及震动衰减特征。在桥面有汽车行驶的情况下，通过车辆在桥面的行驶来测量桥梁结构产生的强迫振动响应，同时检测其在车辆行驶过后的振动衰减特征。

4.2静力荷载试验：

在桥梁检测中应用静力荷载的试验目的是，通过静力荷载作用，检测桥梁当前的实承载力以及性能状况，因此，在对新型建造的桥梁进行静力荷载试验时，要选择桥梁结构的薄弱点作为试验位置，可结合桥梁既有的荷载试验点，选择桥梁结构在设计施工过程中使用条件较差、缺陷较大、受力性能差的位置进行荷载试验。而在对破旧的桥梁进行检测评估的过程中，应综合桥梁受害情况、使用情况来选择缺陷影响较大的塌陷孔、凸起的墩作为进行荷载试验的位置。

在桥梁检测进行荷载试验的过程中，需有专业的测试人员来操作高科技设备，确保采集、分析数据的真实性。数据采集设备的工作过程：通过利用桥面、桥体不同方位安置的传感器实时有效的采集桥梁的位移数据、加速信号等，然后通过屏蔽导线来传递信号调用采集系统，进而进行数据采集并将其进行安全存档，然后通过仪器对所存档的数据进行整理，将有效数据提取出并进行分析，进而得到桥梁工程相关的性能参数。

三、结束语

本文通过对动静荷载检测的试验原理进行简单阐述，结合其在桥梁检测工程中的实际应用，对其试验过程、试验步骤、试验目的进行了逐步分析，进而探讨动静荷载试验对桥梁结构进行动力、受力检测的过程中产生的试验效果。桥梁的动力、承载等性能的维护改善对其使用条件、使用寿命、交通运输安全等会产生重要影响，且桥梁检测的过程中，动静荷载的试验在利用高科技设备、技术等方面较为复杂具备一定难度，需要通过不断的试验来完善试验方法，全面提升动静荷载试验的有效性，为桥梁检测提供科学、高效、可靠的参考数据，为改造完善高质量、高运营的桥梁工程提供有效保障。

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