姜 駿
(江西省交通設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,江西 南昌 330000)
在公路橋梁建設(shè)中,對(duì)竣工后的橋梁實(shí)施荷載試驗(yàn),是準(zhǔn)確反映公路橋梁實(shí)際承載能力的重要手段。荷載試驗(yàn)的組成部分主要是由靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)相組成,靜載試驗(yàn)注重測(cè)定公路橋梁的靜力荷載的情況,動(dòng)載試驗(yàn)主要是測(cè)定橋梁的動(dòng)力荷載情況,從而有效地觀察橋梁的結(jié)構(gòu),保證橋梁的運(yùn)行安全和可靠。進(jìn)行橋梁荷載試驗(yàn)的作用主要有以下作用:第一,提升橋梁建設(shè)的質(zhì)量。橋梁建設(shè)過(guò)程中必然存在諸多問(wèn)題,諸如施工技術(shù)文題、建筑材料問(wèn)題等,為了避免這些問(wèn)題影響公路橋梁的正確運(yùn)用,注重對(duì)公路橋梁的荷載試驗(yàn)尤為重要。第二,評(píng)定出公路橋梁的實(shí)際承載能力。運(yùn)用公路橋梁的荷載試驗(yàn)最主要的目的就是評(píng)定出橋梁的實(shí)際承載能力,從而更好地控制車(chē)輛行駛,避免因?yàn)檫^(guò)載情況導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)破壞。第三,體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用。
公路橋梁的靜載試驗(yàn)是檢測(cè)公路橋梁的最為有效的檢測(cè)方式,主要是通過(guò)靜力荷載對(duì)于橋梁進(jìn)行適當(dāng)碾壓,便于測(cè)出橋梁的各項(xiàng)基本指標(biāo),諸如受力的大小、橋梁彎曲程度等情況,便于有效地掌握橋梁的基本數(shù)據(jù),有效地保證橋梁安全和可靠。進(jìn)行靜載試驗(yàn)檢測(cè)必須做到以下兩點(diǎn):
第一,注重荷載試驗(yàn)觀測(cè)點(diǎn)的選定。在進(jìn)行靜載試驗(yàn)的過(guò)程中,觀測(cè)點(diǎn)的選用主要是選用外觀上有缺陷或者建造過(guò)程中質(zhì)量不好的位置,諸如存在腐蝕程度嚴(yán)重的部位、存在孔洞的部位、橋墩部位等,最為主要的是檢測(cè)橋梁中的承重部位。表1中列明幾種比較常見(jiàn)橋型的加載位置和內(nèi)容。
表1 幾種主要橋型的加載試驗(yàn)截面及內(nèi)容
第二,靜載試驗(yàn)的檢測(cè)方式和注意事項(xiàng)。靜載試驗(yàn)作為一項(xiàng)對(duì)公路橋梁的重要檢測(cè)方式,檢測(cè)的原則是必須在保證公路橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的狀態(tài)下加以合理的檢測(cè),不得破壞公路橋梁的完整性,不能影響橋梁的運(yùn)用和安全。所以,在進(jìn)行靜載試驗(yàn)的過(guò)程中,主要是采用等梯度加載,避免發(fā)生突發(fā)事件,而直接影響橋梁結(jié)構(gòu)的完整性。主要方式是在加載的過(guò)程中逐步增加一定的汽車(chē)數(shù)量,其中汽車(chē)的重量是作為加載等級(jí)的重要數(shù)據(jù)參考,當(dāng)達(dá)到最大的荷載時(shí)停止檢測(cè)并及時(shí)卸載相應(yīng)的汽車(chē)。在加載的過(guò)程中,增加荷載車(chē)輛時(shí)速應(yīng)該控制在5 km/h之內(nèi),這是因?yàn)檐?chē)輛速度過(guò)快容易產(chǎn)生振動(dòng)直接影響橋梁的結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響靜載試驗(yàn)的數(shù)據(jù)的正確性。在記錄的數(shù)據(jù)的過(guò)程中,應(yīng)該以橋體結(jié)構(gòu)受力變形達(dá)到穩(wěn)定作為記錄標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn),確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)處于正確可靠的狀態(tài),避免數(shù)據(jù)的不正確而影響橋梁的正常運(yùn)用。此外,測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定也是加載級(jí)別的臨界點(diǎn),便于及時(shí)進(jìn)入下一個(gè)加載級(jí)別,直到檢測(cè)出最大的靜載程度。同時(shí),在進(jìn)行荷載的過(guò)程中,還應(yīng)該注重檢測(cè)環(huán)境、氣候等方面沒(méi)有過(guò)大差異,避免因?yàn)橥饨缫蛩氐牟煌苯佑绊憳蛄航Y(jié)構(gòu)的變形,從而導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)的不一致性。當(dāng)達(dá)到檢測(cè)的最大安全值,應(yīng)該及時(shí)停止荷載試驗(yàn)并及時(shí)進(jìn)行汽車(chē)卸載,避免因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間負(fù)重而損壞橋梁結(jié)構(gòu)。
公路橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)載試驗(yàn)是與靜載試驗(yàn)相對(duì),是指在動(dòng)載的情況下,橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的不同的參數(shù)變化,諸如橋梁的頻率、阻尼和振型等模態(tài)參數(shù),從而更好地評(píng)定橋梁的承重力。進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的目的是通過(guò)公路橋梁的固有參數(shù),有效地掌握橋梁的動(dòng)力特性,從而有效地判斷出公路橋梁的工作狀態(tài),確定出橋梁的荷載能力。與靜載試驗(yàn)相比較,動(dòng)載試驗(yàn)不僅注重觀測(cè)點(diǎn)的位移變化,更加注重加速度、振動(dòng)等方面的數(shù)據(jù)變化,是對(duì)公路橋梁的動(dòng)態(tài)變化的重要手段。動(dòng)載試驗(yàn)主要是由脈動(dòng)試驗(yàn)和強(qiáng)迫振動(dòng)試驗(yàn)相組合。
脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程,前期的時(shí)候應(yīng)該在橋體上安裝高靈敏度的傳感器,有效地記錄橋梁長(zhǎng)時(shí)間的變化,諸如經(jīng)受風(fēng)吹雨打、人為破壞等情況引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)的數(shù)據(jù)變化并進(jìn)行波普分析。一般而言,橋體的振動(dòng)很大程度上是由于中低頻率振動(dòng)而引起的,若是振動(dòng)的相位與橋體固有的振動(dòng)出現(xiàn)相同和相近的情況,會(huì)導(dǎo)致橋體的振動(dòng)幅度有所提升,對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的影響較大。如果外界的振動(dòng)相位與橋體相反時(shí),橋體結(jié)構(gòu)的振幅相對(duì)較弱,對(duì)于橋梁的影響不大。
這種試驗(yàn)與脈動(dòng)試驗(yàn)相比,施加的頻率相對(duì)要高點(diǎn),主要是借助試驗(yàn)車(chē)輛開(kāi)展本次試驗(yàn),從而有效地檢測(cè)橋梁殼體結(jié)構(gòu)的繞度、扭轉(zhuǎn)、彎曲、剪力變化。強(qiáng)迫振動(dòng)試驗(yàn)主要是由兩種檢測(cè)方式組成,一種是剎車(chē)試驗(yàn)。剎車(chē)試驗(yàn)是運(yùn)用一輛載重的車(chē)輛駕駛到橋梁的中部或者四分之一的部位進(jìn)行剎車(chē),從而有效地觀察出觀測(cè)點(diǎn)的頻率和振幅變化,為了保證數(shù)據(jù)的正確性,重復(fù)兩次試驗(yàn)。另一種是跑車(chē)試驗(yàn)。跑車(chē)試驗(yàn)是指運(yùn)用 兩輛車(chē)重一樣的汽車(chē)并排行駛在路段中央,以10 km/h每遞增的速度梯度加以行駛,檢測(cè)橋體結(jié)構(gòu)在不同車(chē)速下的變化值,為了保證數(shù)據(jù)的正確性,重復(fù)兩次試驗(yàn)。
在生活實(shí)踐中,公路橋梁是重要的交通基礎(chǔ)建筑,對(duì)于人們的生活生產(chǎn)具有重要意義和作用。注重公路橋梁的荷載試驗(yàn)是保證橋梁運(yùn)用安全的重要手段,也是提升公路橋梁建設(shè)質(zhì)量的有效方式,對(duì)于交通事業(yè)建設(shè)的發(fā)展具有關(guān)鍵性的作用。
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