路桥检测中荷载试验的应用分析

路桥检测中荷载试验的应用分析

王敬轩

深圳市盐田港建筑工程检测有限公司

摘要：随着我国经济的快速发展，公路运输逐渐增多，加之管理和维护工作的不完善，尤其是一些超载车辆的数量逐年增加，致使路桥寿命期出现了不同程度的影响，影响路桥工程的耐久性，降低其承载能力。而为保证其在行驶过程中仍然保持足够的承载力，就必须对其进行动荷载试验，本文阐述了荷载试验的内涵及研究状况，并对路桥检测中荷载试验的应用进行了分析。

关键词：公路桥梁；荷载试验检测；应用分析

引言：荷载试验是对路桥结构进行测试的一种方法，即测试结构的实际工作状态，测量结构的自振特性，并对其进行动态响应，从而对实际结构的动态性能进行评价，从而使测试结果更加科学直观。这种测试方法的运用，对于判定整个结构是否达到承载要求具有重要意义，因而在工程实践中得到了广泛的关注。特别是在我国，大型桥梁工程的数量越来越多，如果承载力不够，很容易造成重大的损失。

   1、荷载试验内涵

随着我国路桥工程的发展，对其安全、可靠度的检验提出了更高的要求。在高速公路桥梁的使用状况存在问题或不清楚的情况下，通过对其进行测试和评价，对其进行安全评估。在实际工程中，常用的测试手段有静荷载试验和动荷载试验两种。采用静载实验方法，测量了桥梁在实验荷载下的受力和变形，并将其与理论结果进行对比，以评估其工作状况。采用动载实验方法，对路桥结构进行了动态反应测试，并对其进行了动态特性评价。对其性能、工作状况进行综合评价，为其运行安全提供技术基础，为以后的维修、管理提供原始数据（如图1）。

图1 荷载试验准备工作

2、荷载试验研究状况

    目前的荷载试验方法有静载和动载试验两种。静载试验是一种广泛的影响范围和可靠性的测试手段，它的主要应用于桥梁的检测和桩基的检测，是目前最可靠的现场测试手段。动载实验是对桥梁的自振性能、车辆动态荷载与桥梁的组合振动进行研究的一种方法。在路桥设计中，由于动载是影响桥梁寿命的一个主要因素，动荷载对桥面的附加动压，虽然其作用机制尚不完全明了，但对其破坏速度的研究对于桥梁的设计与维修具有重要的意义。桥梁结构的振动周期（或频率）与其刚度之间存在一定的联系，因此，在设计时，要尽可能地使振源（车辆）的振动频率与桥跨结构的振动频率相等或相近，从而对路桥的正常工作产生不利的影响[[1]]。

      近年来，随着我国静载和动载设计不断发展，随着其结构的不断变化，其安全性也越来越受到人们的关注。在混凝土拱桥、自锚式悬索桥、系杆拱桥等多种桥型中，荷载实验已被广泛地应用于各种类型的桥梁中，它的发展趋势是现代化的测量设备和高精度的数据采集，并将其与无线通信技术相结合，并与现场实际情况相结合，实现了静态和动态荷载的综合评价。

    3、路桥检测中荷载试验的应用

    3.1 公路桥梁检测中的动载试验

    对路桥结构进行分析的一个重要方面是对其进行振动分析。由于桥梁的复杂应用会对结构的振动产生一定的影响，因此，在实际应用中，往往要采用理论和实验相结合的方法来解决，而对这种问题的研究主要是采用动载测试。桥梁的振动特征（振型、频率）是衡量其承载能力的一个重要指标，同时也是对其工作性能进行判别与分析的一个重要指标。

根据不同的用途，桥梁结构动载试验可分为生产验证和理性探究测试。在一般情况下，大多数的动荷载实验都是在实际的建筑工地上进行；在实验室内，可按要求进行结构模型试验，在此期间，可采用激振器及大型地震台架，对风洞内的动力载荷进行检测。路桥动载试验的一般程序与静载试验基本相同，还要经过准备、试验、分析、总结几个阶段，采用某些激振法对路桥结构的动荷载试验，并对其固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、行车响应等参数进行测量，进而判定其整体刚度、行车功能。

    3.2静载试验在公路桥梁检测中的应用

静载试验是路桥检测的又一种方法，它的主要检测部位包括桥梁结构的受力状况，结构变化情况等。将静载作用于桥梁的静止部位，在静态状态下，通过观察桥梁结构及受力状况的变化，对其进行全面的分析，以确定其承载能力、变形及正常工作状况，从而明确其结构的作用（如图2）。

图2 桥梁检测

 3.2.1拟定加载方案

    试验人员在进行静载试验之前必须对试验桥孔、桥墩等进行试验，以便确定加载方案的合理性和科学性。在进行试验孔径的选取时，应综合考虑以下因素。首先，桥梁的洞口或桥墩存在着质量问题，往往会引起一系列问题。其次，对桥梁孔板和桥墩的应力计算尤其不利。在进行记录时，可以方便搭建脚手架，并设置测量点。选用的实验孔洞和实验墩是否合理、科学。这不仅会影响到实验的顺利进行，还会对结构的性能产生很大的影响，因此，在进行试验时，必须要有经验的工程师来进行[[2]]。

    3.2.2确定出正确的静载试验荷载

   在确定试验荷载时，首先在预期设计荷载中计算出路桥的结构，然后在最坏情况下构造的内力进行控制。把这些数据结合起来，得到的截面控制荷载就是得到的数值，并对此断面的内力所受的影响进行了准确的计算；在实验条件允许时，对最不利的内力载荷进行了求解，以便准确地判断试验的结果。

为了确保试验结果的准确性，可以将试验结果中的控制荷载与公路桥梁在设计时的作用效果相符，通常采用试验荷载效率系数，以其近似度表示，其系数为0.80-1.05。

   3.2.3静载试验结果分析与评价

    在对路桥静荷载试验结果进行评估和分析时，常用的方法是用效验系数来表达，而实际用系数则是某一种公路桥梁结构的静态荷载测试时，其理论计算值与实际测试值的比率。如果该数值小于1，则表示所检查的路桥项目能够稳定、安全地运行；如果这个数值超过1，则表示在实际运行中，可能存在着安全隐患和安全隐患。另外，对于不同结构类型的桥梁，其应力和变形效验系数也是不同的。例如，对于钢筋混凝土桥梁，它的变形检验因子为0.50-0.90，而应力检验因子为0.40-0.80。

    4、桥梁动力荷载试验在工程中的分析

在工程实践中，常将静载和动载结合起来，并采用相应的功能模式。在具体的测试中，它主要包括以下几个方面：

第一步是进行动载试验。本文从以下几个方面着手：一是制订一套完整的试验方案，确定跑车的频次、重量、间距等，并根据不同的设置基础，选取合适的模型和参数。其次，在试验过程中，要保证数据采集和试验设计的一致性，并且采用多个不连续的方法，可以得到多种不同的数据模式；最后，在评估时，要依据有关的模式系统来选择事宜。

第二种是静载试验。静载试验既要评估路桥的状况，又要根据其试验结果，为以后的维修和加固工作提供理论基础。因而，对测试要求、测试过程、测试参数和测试数据的采集提出了更高的要求。在具体的实验中，我们可以将其分成三个阶段。首先，建立一个标准的负荷值。通过观察、超声波检测等方法，结合工程实际，对桥梁的施工水平和质量进行了预测。试验比是按设计荷载进行比较的。通常，如果没有明显的问题，试验荷载应为其标准荷载的120-150%。同时，在保证结构安全性能的前提下，必须保证标准荷载不能超出设计极限承载力。其次，在不同的检测断面上进行相应的试验传感，并根据标准荷载的大小，对荷载效率系数进行调整，以0.8-1.1为基准，在此基础上设置不同的参数。最后，建立了桥梁荷载探测的主要指标，利用相关数据对桥梁荷载进行评估。应变系数为0.2-0.4；变形系数为0.2-0.5；混凝土的变形因子为0.6-0.8等；目前，常用的探测模式是交叉普遍性的。此功能可以真实反映出路桥在各种参数下的整体荷载水平，并可确定各分项的减少参数，为以后的因子分析和实际维修加固提供参考。

结束语

    总之，目前我国正处于路桥工程建设的高峰时期。因此，为了保证工程的施工质量，路桥在投入运行后是否能达到人们的要求，必须对其进行检验。目前，采用加载实验对其进行测试，取得了很好的效果，具有很好的推广应用价值。

    参考文献：

    [1]涂多见．公路桥梁检测中荷载试验的应用浅析［J］．科研，2019，（10）：6.

    [2]刘波，赵魁魁．公路桥梁检测中荷载试验的应用剖析［J］．建筑建材装饰，2017，（15）.