李洪海
摘 要:橋梁現(xiàn)場荷載試驗具體表現(xiàn)為靜載試驗和動載試驗。橋梁試驗檢測技術(shù)主要有超聲波檢測技術(shù)、感應(yīng)檢測裝置、滲透測試技術(shù)、雷達檢測技術(shù)等等,但其檢測方法歸根到底還是現(xiàn)場荷載試驗。本文闡述了橋梁運行中主要病害,結(jié)合某橋梁工程,對橋梁靜載試驗檢測與橋梁動載試驗檢測進行了探討分析。
關(guān)鍵詞:橋梁;病害;靜載試驗;動載試驗;試驗檢測
基于各種因素的影響,在橋梁運營過程中,會出現(xiàn)各類病害,而做好橋梁試驗工作,能夠有效的對橋梁進行全面檢測,從而發(fā)現(xiàn)可能存在的問題,從而及時采取有效措施對其進行防治,避免病害的進一步發(fā)展而影響到橋梁的正常使用。
一、橋梁運行中主要病害的分析
橋梁運行中的病害主要有:(1)剝蝕。在橋梁通車使用的過程中,橋梁會遭到剝蝕現(xiàn)象。剝蝕主要是破壞路橋的路面。剝蝕現(xiàn)象包括路面的酥松起皮、剝落等。由于橋梁路面產(chǎn)生剝落,會導(dǎo)致空氣或者其他有害物質(zhì)進一步地對橋梁內(nèi)部進行破壞。根據(jù)不同的破壞原因,剝蝕分為風(fēng)化剝蝕、水質(zhì)侵蝕、凍融剝蝕這三種。(2)裂縫。橋梁結(jié)構(gòu)會在施工過程中以及運營通車的使用過程中,會出現(xiàn)各種不同的裂縫,這是因為砼材料的抗拉能力比較弱,比較容易產(chǎn)生裂縫。一般而言,裂縫的種類從安全角度可以分為安全性的裂縫和非正常裂縫;從結(jié)構(gòu)承載力方面可以分為結(jié)構(gòu)裂縫和非結(jié)構(gòu)裂縫兩大類。(3)砼碳化以及鋼筋銹蝕。鋼筋作為橋梁建設(shè)的主要材料之一,所以橋梁損壞最主要的原因還是鋼筋的銹蝕。橋梁在雨季經(jīng)常受到雨水的沖刷,其內(nèi)部材料鋼筋會被雨水進行銹蝕,銹蝕后會引起鋼筋的體積膨脹,導(dǎo)致砼的承受拉力加大而導(dǎo)致開裂。砼碳化到一定程度后,橋梁就會產(chǎn)生裂縫,從而影響到橋梁的使用壽命,也會影響到橋梁的安全信。(4)地基不均勻沉降。假如橋梁的地理位置處在一些地質(zhì)條件比較特殊的地區(qū),例如濕地或者山區(qū)。在這些地理位置比較特殊的地區(qū)建設(shè)橋梁時,施工人員要注意處理橋梁地基問題。假如不考慮到橋梁地基問題,后期橋梁受到地基發(fā)生不均勻沉降時,會嚴(yán)重影響到橋梁的安全,會導(dǎo)致橋面的開裂,嚴(yán)重時會引起橋體滑動下沉。
二、橋梁靜載試驗檢測的分析
結(jié)合某橋梁工程進行分析,某橋梁工程將要進行竣工驗收前,對其進行現(xiàn)場荷載試驗。
1、某橋梁靜載試驗方案分析。(1)測試截面。根據(jù)試驗?zāi)康牟⒔Y(jié)合現(xiàn)場條件,選擇第一跨跨中附近A截面為最大正彎矩及最大撓度控制截面;選擇第二跨A2墩支點附近B截面為最大負(fù)彎矩控制截面;選擇第一跨A2墩附近腹桿為最大軸力測試腹桿。(2)測點布置。A、B截面在混凝土頂?shù)装甯鞑贾?個靜態(tài)應(yīng)變測點,2根最大軸力腹桿各布置4個靜態(tài)應(yīng)變測點;A截面布置2個撓度測點。(3)加載設(shè)備。靜載試驗對各測試截面,遵照內(nèi)力等效的原則,按影響線布置試驗荷載,試驗采用4輛36t載重汽車。(4)加載方式。為研究該橋的整體受力性能,共設(shè)置2種加載工況。工況1:A截面最大正彎矩及B截面最大負(fù)彎矩的測試工況,測試應(yīng)力及撓度。工況2:鋼桁腹梁最大拉壓桿軸力的測試工況,測試?yán)瓑簵U應(yīng)力。
2、靜載試驗結(jié)果分析。(1)應(yīng)變測試結(jié)果分析。通過對試驗結(jié)果進行分析,滿載時各應(yīng)變測點的應(yīng)變實測值均小于理論值,變化趨勢一致,表明結(jié)構(gòu)強度滿足設(shè)計要求,且主要應(yīng)變測點的校驗系數(shù)介于0.73~0.99,相對殘余介于-8%~4%,滿足規(guī)范要求。(2)撓度測試結(jié)果分析。通過對主梁主要撓度測點的撓度實測值及理論值進行分析,滿載時各撓度測點的撓度實測值均小于理論值,表明結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計要求,且主要撓度測點的校驗系數(shù)為0.89、0.78,相對殘余為2%、3%,滿足規(guī)范要求。
三、橋梁動載試驗檢測的分析
1、橋梁動載試驗方案。橋梁測試一般要求靜載試驗,對于有特殊要求的橋梁還需進行動載試驗。動載試驗一般僅測試沖擊系數(shù)、自振頻率、振幅及動撓度等。(1)脈動試驗。在橋梁無車輛通行時,橋梁受環(huán)境自然激勵,量測橋梁的自振頻率。(2)強迫振動試驗。第一、跑車試驗。1輛36t的載重汽車分別以10km/h、20km/h、30km/h的速度勻速行駛過橋進行激振,測試橋梁的振動頻率和振幅。第二、剎車試驗。1輛36t的載重汽車以30km/h的速度勻速行駛至測試截面處實施緊急剎車進行激振,測試橋梁的振動頻率和振幅。第三、跳車試驗。1輛36t的載重汽車以20km/h的速度勻速行駛至試驗跨的跨中位置,汽車后輪從15cm高的墊木上自由下落對橋梁進行激振,測試橋梁的振動頻率和振幅。
2、橋梁動載試驗結(jié)果分析。(1)脈動試驗。通過采集各測點數(shù)據(jù),可得測試橋跨一階豎向反對稱振動頻率為4.737Hz,理論計算頻率4.13Hz,實測自振頻率大于理論計算值,說明結(jié)構(gòu)實際剛度大于理論值,滿足設(shè)計要求。(2)強迫振動試驗。通過采集各測點數(shù)據(jù),可得橋梁受迫振動的響應(yīng)測試結(jié)果,如表1所示。試驗結(jié)果表明:橋梁的動力響應(yīng)值均在正常范圍內(nèi);橋面整體行車較為平順,車輛通行舒適性較好;橋梁振動響應(yīng)衰減較快,結(jié)構(gòu)抗沖擊性能較好。
四、橋梁現(xiàn)場荷載試驗結(jié)果的分析
橋梁現(xiàn)場荷載試驗結(jié)果總結(jié)分析:(1)試驗荷載作用下各控制截面的撓度實測值均小于理論值,校驗系數(shù)滿足規(guī)范要求,說明試驗跨剛度滿足設(shè)計要求。(2)試驗荷載作用下各控制截面的應(yīng)力實測值均小于理論值,且變化趨勢一致,校驗系數(shù)滿足規(guī)范要求,說明控制截面強度滿足設(shè)計要求。(3)空間梁格模型具有較高的精度,能較好地模擬橋梁結(jié)構(gòu)受力情況,滿足設(shè)計要求。(4)各控制截面在試驗過程中及結(jié)束后,未發(fā)現(xiàn)有新裂縫產(chǎn)生,說明梁體抗裂性滿足設(shè)計要求。(5)橋梁實測自振頻率大于理論計算值,說明結(jié)構(gòu)實際剛度大于理論值,滿足設(shè)計要求;在動荷載作用下結(jié)構(gòu)整體工作性能良好。
結(jié)束語
現(xiàn)場荷載試驗檢測是目前進行科學(xué)研究、鑒定評價現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)工作性能的一種較為直觀的試驗研究方法,其與分析計算相結(jié)合,不僅可以發(fā)現(xiàn)和查找橋梁病害產(chǎn)生的原因,而且可以驗證理論分析的正確性,因此對現(xiàn)場荷載試驗檢測進行分析具有重要意義。
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