摘要：伴隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活水平也得到了相應(yīng)的提高。社會中關(guān)于安全方面的問題越來越被重視，安全問題不僅關(guān)系到生命安全還有財產(chǎn)安全。公路橋梁一直以來都是我國交通網(wǎng)中的重要部分，隨著我國公路橋梁的快速建設(shè)，使得我國交通運輸業(yè)在高速發(fā)展，成為了經(jīng)濟發(fā)展的基本保障。公路橋梁的使用年限很長，要面對的自然環(huán)境因素也很復(fù)雜，加上公路橋梁可能因為施工不規(guī)范，導(dǎo)致質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問題，發(fā)生了越來越多的公路橋梁事故。因此除了日常的維護(hù)修養(yǎng)之外，為了行車安全，進(jìn)行定期的檢測尤為重要，進(jìn)而確保公路橋梁的穩(wěn)定運行。本文中我們對公路橋梁檢測中的荷載試驗進(jìn)行簡單的分析研究。

關(guān)鍵詞：公路橋梁;檢測;荷載試驗;應(yīng)用分析

Application Analysis of Load Test in Highway & Bridge Detection

Zhi-Bo Wang*

China Railway No.9 Group Engineering Testing Co.， Ltd.， Shenyang 110000， Liaoning， China

Abstract： With the rapid development of society and economy， people’s living standards have also improved accordingly. Safety issues in society are becoming more and more important， which is not only related to life safety but also property safety. Highway & bridge have always been an important part of China’s transportation network. With the rapid construction of highway & bridge in China， the rapid development of China’s transportation industry has become a basic guarantee for economic development. The service life of highway & bridge is very long， and the natural environmental factors to be faced are also complicated. In addition， highway & bridge may have problems of substandard quality due to construction irregularities. More and more highway & bridge accidents have occurred. Therefore， in addition to routine maintenance and cultivation， it is particularly important to conduct regular inspections for driving safety， thereby ensuring the stable operation of highway & bridge. In this paper， the author carry out a simple analysis and research on the load test in highway & bridge inspection.

Keywords： Highway & bridge; detection; load test; application analysis

一、前言

由于我國的經(jīng)濟發(fā)展需要，對于基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展也是最好的時機，公路橋梁是基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展的基本。公路橋梁的質(zhì)量關(guān)系到其承受能力，對于人們來說直接跟生命財產(chǎn)安全相關(guān)。通常來說公路橋梁在長時間的使用情況下，承載能力會發(fā)生不同程度的變化，這些變化極有可能進(jìn)一步發(fā)展下去造成重大的安全事故，所以需要定期對公路橋梁進(jìn)行安全方面的檢查，提高橋梁的安全性。荷載試驗是較為理想的檢測辦法，該試驗較為繁瑣且細(xì)致，對于技術(shù)方面的要求相對要高一些，同時還需要其他方面的知識，通過荷載試驗進(jìn)行的檢查試驗具有較高的說服力，在各行業(yè)中的認(rèn)可度也較高。荷載試驗對于公路橋梁的受力情況有一個較為直觀的評價，更有利于檢測公路橋梁的受力性能。

二、荷載試驗的分類

荷載試驗是檢測公路橋梁質(zhì)量的重要試驗方法，能夠客觀可靠的展示結(jié)果。在正常的情況下，荷載試驗由靜載試驗和動載試驗兩個方面的內(nèi)容構(gòu)成。靜載試驗主要是增加公路橋梁的靜載，以便更好地檢測公路橋梁結(jié)構(gòu)，確定荷載試驗對公路橋梁結(jié)構(gòu)的影響，檢測其撓度和應(yīng)變情況[1]。通過理論值與實測值在相似條件下的對比分析，以結(jié)果數(shù)據(jù)系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)，更可靠地評價公路橋梁的實際情況和承載力。在對實際公路橋梁進(jìn)行承載力評估時，面對復(fù)雜的公路橋梁結(jié)構(gòu)，需要結(jié)合相關(guān)理論進(jìn)行計算。先建立出模型結(jié)構(gòu)，最后找到問題的所在，從而公路的修復(fù)和橋梁的加固提供可靠的保障。

動載試驗主要是通過模擬公路橋梁在使用中能夠承受的壓力、沖擊力和共振力。這些力來自于過往車輛和自然環(huán)境等因素，在這種狀態(tài)下檢測到公路橋梁結(jié)構(gòu)的變化和對外力的抵抗力[2]。通過動載試驗，可以更好地檢測在用公路橋梁的實際使用性能，了解公路橋梁的特點，掌握公路橋梁受力情況的變化，合理調(diào)整公路橋梁的使用和承載，保證公路橋梁的安全。

靜載試驗可以檢測橋梁構(gòu)造的工作狀態(tài)和性能。動載試驗可以評價結(jié)構(gòu)的實際受力性能（如表1所示）。

三、荷載試驗的目標(biāo)選擇

進(jìn)行荷載試驗的目標(biāo)對象一般都是建設(shè)時間較長的老舊橋梁。因為這些公路橋梁投入使用的時間比較長，所以這些公路橋梁的相關(guān)數(shù)據(jù)往往丟失或者需要重新監(jiān)測，最后根據(jù)實際的信息數(shù)據(jù)對老舊公路橋梁進(jìn)行對應(yīng)的修復(fù)或者加固工作。除此之外某些特殊情況的新建公路橋梁也需要荷載試驗進(jìn)行檢測，例如：第一，設(shè)計材料和施工材料不足的橋梁;第二，當(dāng)時施工時因為各種原因造成橋梁質(zhì)量差，最初的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到規(guī)定要求;第三，公路橋梁在使用的過程中發(fā)現(xiàn)了嚴(yán)重的病害，影響承受能力;第四，運行過程中沒有任何問題，施工質(zhì)量良好，資料齊全，但是想要在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行提高公路橋梁的承載能力;第五，采用了新型工藝或者技術(shù)的橋梁，由于新型技術(shù)和工藝的效果沒有得到應(yīng)有的驗證，所以對它們的檢測不可或缺[3];第六，針對特種車而建造或者改造的特殊公路橋梁。

除了以上所說的情況之外，也有部分橋梁由于修復(fù)、改進(jìn)或者加固等特殊原因，甚至是為了驗證工程的效果所以需要做檢測工作，對公路橋梁進(jìn)行測試或檢驗性質(zhì)的荷載試驗。

四、公路橋梁檢測中荷載試驗的應(yīng)用

（一）動載試驗在公路橋梁檢測中的應(yīng)用

在公路橋梁檢測中，動載試驗主要作用是用來檢測橋梁在使用過程中受力的變化情況，從中獲得公路橋梁的相關(guān)性能和結(jié)構(gòu)強度數(shù)據(jù)。根據(jù)試驗要求的不同，可分把試驗內(nèi)容分為沖擊試驗、激振器強迫振動試驗和環(huán)境脈動激勵試驗。

1. 車輛沖擊試驗

車輛沖擊試驗可按照車輛激勵方式的不同分為跑車試驗、制動試驗、跳閘試驗。跑車測試是指在公路橋上駕駛汽車，測試車輛運行過程中公路橋梁結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)和行駛后振動衰減狀況，是動載試驗中檢測公路橋梁受力強迫振動下對結(jié)構(gòu)和性能試驗方法。跳車試驗主要用于監(jiān)測車輛沖擊下公路橋梁結(jié)構(gòu)的變化和沖擊。試驗內(nèi)容是在跨越高度大于15cm的跳板后啟動試驗車。在這種情況下，測量橋梁結(jié)構(gòu)的衰減振動來測量路橋梁，在附加汽車質(zhì)量情況下的衰減振動，確定橋梁的沖擊系數(shù)，從而分析出橋梁結(jié)構(gòu)的振動性質(zhì)。在試驗中模擬車輛的實際作用，有效的掌握橋梁實際承受能力更工作特性。

2. 激振器強迫振動試驗

激振器強迫振動試驗中需要的儀器多，在進(jìn)行試驗時還需要申請專門的交通中斷，并且試驗的周期較長，因此該試驗很少應(yīng)用在公路橋梁荷載試驗中。但是該試驗可以激起橋梁的大幅度震動，獲得的參數(shù)全面且精度較高，可以更加全面的掌握橋梁動力特性，因此激振器強迫振動試驗對于新型橋梁的結(jié)構(gòu)仍然具有特殊的意義。

3. 環(huán)境脈動激勵試驗

環(huán)境脈動激勵試驗主要是指在公路橋梁上沒有車輛行駛，或其他因素帶來周期性的干擾力或環(huán)境因素。公路橋梁的激勵是穩(wěn)定的，經(jīng)歷了寬頻帶隨機激勵，以及結(jié)構(gòu)響應(yīng)的主攜量，從而通過脈動測試確定結(jié)構(gòu)的固有頻率。環(huán)境脈動激勵輸入與周圍激勵類別相關(guān)，不同的激勵源會因為產(chǎn)生原因的不同，導(dǎo)致頻帶范圍和幅度大小的不同。比如說汽車引起的脈動幅度大小不超過0.2m/s2，頻帶范圍在0～80Hz;而風(fēng)荷載的頻帶范圍則是0～10Hz。很多橋梁現(xiàn)場的環(huán)境激勵源難以確定，因為可能會存在多個激勵源的影響。因此在理論分析中，往往會把環(huán)境激勵輸入近似的看作是隨機噪聲。

（二）靜載試驗在公路橋梁檢測中的應(yīng)用

在公路橋梁檢測中，靜載試驗是另一項主要的試驗。靜載試驗是公路橋梁的基礎(chǔ)試驗，對于橋梁結(jié)構(gòu)而言，其承載能力主要是靜載，橋梁結(jié)構(gòu)所承受的靜載主要來自橋梁的自重，因此橋梁的靜載能力對橋梁穩(wěn)定性起著重要的作用[4]。為了保證檢測結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，需要通過設(shè)置多點來進(jìn)行檢測，檢測的內(nèi)容相對較多，必須把所有對象進(jìn)行重點檢測，像所測結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定等等，這些性能會對工程的正常運營有著重要的影響。由于對所有的橋梁全部進(jìn)行檢測是不現(xiàn)實的，所以它所面對的主要目標(biāo)還是那些出現(xiàn)了不良現(xiàn)象，或者出現(xiàn)不良現(xiàn)象前兆的公路橋梁。通過對這些橋梁進(jìn)行監(jiān)測找到問題所在，繼而加固橋梁。

1. 靜載試驗的準(zhǔn)備階段

靜載試驗開始前，首先應(yīng)根據(jù)公路橋梁要求的檢測內(nèi)容和橋梁周圍環(huán)境制定合理的試驗方案。根據(jù)試驗過程中涉及的細(xì)節(jié)和條件，制定詳細(xì)計劃、規(guī)范試驗所需的設(shè)備和材料。在選擇試驗技術(shù)人員和施工人員時，應(yīng)選擇有經(jīng)驗的人員，以確保試驗的準(zhǔn)確性和安全性。提前做好公路橋梁相關(guān)資料的查閱來保證在實驗中對橋梁結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)情況有足夠的了解。技術(shù)人員在進(jìn)行公路橋梁試驗前，要確定公路橋梁靜力荷載試驗孔的選擇。在進(jìn)行選擇時，結(jié)構(gòu)對稱的公路橋梁選擇具有代表性的孔進(jìn)行實驗，同時也應(yīng)該選擇不利點進(jìn)行實驗檢測[5]。在搭建試驗支架和放樣工作中，進(jìn)行公路橋梁靜力試驗支架搭建時，根據(jù)現(xiàn)場的情況選擇簡單的搭建辦法，完成搭建工作后進(jìn)行橋梁和加載位置的放樣試驗，并且要準(zhǔn)備好照明安全、儀器以及通訊設(shè)施的準(zhǔn)備工作。

2. 進(jìn)行安全準(zhǔn)備

提前針對可能在靜載試驗中可能出現(xiàn)的安全問題。應(yīng)事先采取相應(yīng)的預(yù)防措施，設(shè)置專門的安全負(fù)責(zé)人，通過合理布置安全設(shè)施，保證試驗過程中工作人員的安全問題。試驗計劃中應(yīng)明確反映安全防范措施和事故應(yīng)急預(yù)案。

3. 確定試驗荷載

為了保證試驗成功，在試驗前試驗荷載的確定也是靜載試驗的必要準(zhǔn)備。對試驗公路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計或控制斷面產(chǎn)生的不利值的計算，總和被視為截面控制的荷載。確定荷載試驗時荷載分布應(yīng)排列整齊合理，以保證試驗檢測數(shù)據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性[6]。在測試之前要對荷載進(jìn)行大致預(yù)估，為了保證預(yù)估的準(zhǔn)確性，需要在最不利的情況下進(jìn)行計算內(nèi)力值，通過所得數(shù)據(jù)對荷載進(jìn)行控制，得到對于的截面內(nèi)力數(shù)據(jù)。這樣通過控制荷載，使得整個實驗在可控的情況下完成。實際加載與設(shè)計的荷載通過系統(tǒng)進(jìn)行表達(dá)，一般這個數(shù)值被限制在0.8～1.0的范圍內(nèi)。

4. 選擇試驗的控制截面

一般來說橋梁的檢測對象，往往是那些看起來有問題和受力出現(xiàn)不良狀況的目標(biāo)，為了能夠得到它們在靜載試驗情況下的數(shù)據(jù)，有必要針對不同的情況選擇不同的辦法進(jìn)行測試。在測試施工質(zhì)量得不到保證的橋跨和橋墩時，計算受力是一個很復(fù)雜的過程，再加上結(jié)構(gòu)類型的差異，因此需要選擇不同的實驗內(nèi)容和截面[7]（如表2所示）。

5. 靜載試驗的結(jié)果和分析

對于靜載試驗數(shù)據(jù)的分析和整理主要是從理論探索的方向進(jìn)行的，也是對公路橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)評價和對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析的過程。橋梁機構(gòu)靜載試驗計算有兩個指標(biāo)：一是有關(guān)規(guī)定的允許值，二是檢測點的實際值進(jìn)行對比分析，是根據(jù)控制測點實測值和理論計算值進(jìn)行對比分析。在進(jìn)行公路橋梁的評價過程中，通常都是相關(guān)的系數(shù)來控制。該系數(shù)是某個測點的實測值和理論值之間的對比值，如果系數(shù)為1的話，那兩者之間相同;如果系數(shù)小于1，說明公路橋梁運行狀態(tài)良好，并具備一定的安全儲備;但是如果這系統(tǒng)大于1的話，那就說明存在問題，性能較差或是沒有安全保證，需要進(jìn)行加固改造[8]（如表3所示）。

五、結(jié)語

綜上所述隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，公路橋梁行業(yè)也在不斷壯大。為了保證公路橋梁的運營安全，確保人們的出現(xiàn)安全，需要加大對于公路橋梁的檢測力度。從目前的實際情況來看，公路橋梁的荷載試驗工作艱苦又繁瑣，需要檢測人員具有非常高并且牢固的理論知識和豐富的實踐經(jīng)驗，除此之外還要具備提高自身學(xué)習(xí)能力不斷學(xué)習(xí)的意識，只有這樣才能確保公路橋梁試驗檢測工作的可靠與準(zhǔn)確。

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通訊作者：王智博，男，漢族，1989年1月，就職于中鐵九局集團(tuán)工程檢測試驗有限公司，現(xiàn)為公司橋隧結(jié)構(gòu)室工程師，本科。研究方向：工程實體檢測技術(shù)。