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)

1 荷載試驗(yàn)的概論和作用

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。

2 靜載試驗(yàn)

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)。

3 動(dòng)載試驗(yàn)

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。

3.1 脈動(dòng)試驗(yàn)

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。

3.2 強(qiáng)迫振動(dòng)試驗(yàn)

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)。

4 結(jié) 語(yǔ)

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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