黃 燕，安建鑫，李 哲

(許昌華盛公路工程檢測(cè)有限公司，河南 許昌 461000)

0 引言

近年來(lái)，路橋工程質(zhì)量備受關(guān)注，為了保障車輛通行安全，需要重視路橋工程試驗(yàn)檢測(cè)工作。路橋檢測(cè)是指利用先進(jìn)的檢測(cè)儀器和技術(shù)工藝，檢測(cè)路橋的使用性能、質(zhì)量等。通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，可以及時(shí)掌握路橋工程的使用情況，找出病害問(wèn)題，為路橋加固維修奠定良好的基礎(chǔ)。為此，必須掌握路橋工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)，規(guī)范檢測(cè)工藝流程，只有這樣才能讓路橋工程質(zhì)量有保證，提高工程的安全性，延長(zhǎng)路橋工程的使用壽命。

1 路橋工程試驗(yàn)檢測(cè)的作用

作為道路網(wǎng)中的重要一員，路橋工程是否通暢、行車是否安全極為關(guān)鍵。為此，必須做好路橋工程試驗(yàn)檢測(cè)工作，目前，在路橋工程試驗(yàn)檢測(cè)當(dāng)中，重點(diǎn)在于檢測(cè)橋梁上部承重結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)及橋面系等。上部承重結(jié)構(gòu)往往檢測(cè)項(xiàng)目的病害位置、范圍大小、危害程度等，常見(jiàn)檢測(cè)項(xiàng)目有表面病害，如混凝土蜂窩、孔洞、剝落等。變形位移檢測(cè)時(shí)，重點(diǎn)檢測(cè)是否存在結(jié)構(gòu)變位，是否需要校核跨中撓度等。在橋梁上部承重結(jié)構(gòu)表面裂縫檢測(cè)當(dāng)中，檢測(cè)內(nèi)容包括：斜裂縫、豎向裂縫、水平裂縫等。通過(guò)路橋工程試驗(yàn)檢測(cè)，可以起到以下作用。

1)做好路橋檢測(cè)工作，不僅可以詳細(xì)了解路橋工程主體結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，同時(shí)還可以掌握其上附屬的構(gòu)造物使用性能，能夠準(zhǔn)確判斷病害的性質(zhì)和嚴(yán)重程度，綜合評(píng)估路橋工程的使用狀態(tài)。

2)做好路橋檢測(cè)工作，可以全面評(píng)估路橋工程當(dāng)前的狀態(tài)，能夠根據(jù)評(píng)定結(jié)果，準(zhǔn)確了解路橋工程的安全等級(jí)，科學(xué)評(píng)價(jià)工程的質(zhì)量和承載能力，并提出相應(yīng)的加固維修方案。

3)做好路橋檢測(cè)工作，可以獲取最新、最準(zhǔn)確的路橋工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并將其納入到工程數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，為后期維修養(yǎng)護(hù)提供客觀、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)補(bǔ)充，這對(duì)于路橋工程養(yǎng)護(hù)意義重大。

2 工程概況

某路橋改建工程，為四跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，跨徑布設(shè)情況如：33+45+45+33 m，采用單箱雙室的箱梁截面，邊腹板、中腹板分別采用斜腹板和直腹板。在確定墩頂斜腹板厚度時(shí)，需要重點(diǎn)考慮抗剪需求。當(dāng)前本工程已通車運(yùn)營(yíng)多年，施工時(shí)，橋梁采取了滿堂支架灌注法，經(jīng)過(guò)多年行車荷載和自然因素的反復(fù)作用，橋梁承載力是否仍可滿足安全狀態(tài)需求是當(dāng)前考慮的重點(diǎn)。為此，對(duì)本橋梁進(jìn)行了動(dòng)載試驗(yàn)檢測(cè)，從而確定其承載力，確保工程質(zhì)量。

3 動(dòng)載試驗(yàn)概述

橋梁結(jié)構(gòu)在很多外界動(dòng)荷載作用下，會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)情況，如地震、風(fēng)、車輛等。在橋梁結(jié)構(gòu)中，振動(dòng)分析是十分關(guān)鍵的一個(gè)檢測(cè)重點(diǎn)，但影響橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)的因素很多，為了更好地解決此類問(wèn)題，需要進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)。測(cè)試方向不同，則測(cè)試內(nèi)容也會(huì)有所區(qū)別，測(cè)試方向?yàn)閯?dòng)荷載的動(dòng)力特性時(shí)，測(cè)試內(nèi)容則在力數(shù)值、方向和頻率方面；若測(cè)試方向?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，測(cè)試內(nèi)容則在阻尼比、振型和自振頻率方面。通過(guò)動(dòng)載試驗(yàn)，可以獲取重要的參數(shù)。目前，在橋梁動(dòng)載試驗(yàn)當(dāng)中，所選用的試驗(yàn)方法很多，常見(jiàn)的有行車激振法、環(huán)境隨機(jī)激振法、跳車激振法等。

1)行車激振法。按照既定速度，行駛中的汽車從橋面駛離后，橋梁結(jié)構(gòu)仍存在一定余振現(xiàn)象，此時(shí)通過(guò)儀器設(shè)備獲取余振信號(hào)，從而取得橋梁結(jié)構(gòu)自振特性參數(shù)。該試驗(yàn)檢測(cè)法，多用于較小尼阻的橋梁工程當(dāng)中。同時(shí)，還需要與行車動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)同時(shí)使用，確保試驗(yàn)的可行性。為了確保測(cè)量的余振信號(hào)準(zhǔn)確，一般需要在不同車速下完成，也可以將障礙物布設(shè)到橋梁一些特征截面上，以此達(dá)到提高信號(hào)的目的。在行車激振法應(yīng)用當(dāng)中，不可避免需要計(jì)算沖擊系數(shù)，沖擊系數(shù)計(jì)算是指計(jì)算橋面無(wú)障礙行車下的動(dòng)撓度時(shí)程曲線。跨徑較小的橋梁，一旦出現(xiàn)直接求取法誤差較大的情況，必須根據(jù)實(shí)際情況，利用數(shù)字低通濾波法獲取最大靜撓度、應(yīng)變。若橋梁跨徑過(guò)大，再加上受到現(xiàn)場(chǎng)條件因素的影響，可以通過(guò)檢測(cè)儀器先確定動(dòng)應(yīng)變的時(shí)程曲線，隨后按照曲線上的波形進(jìn)行沖擊系數(shù)計(jì)算。

2)環(huán)境隨機(jī)激振法。也被稱為脈動(dòng)法，在采用該試驗(yàn)檢測(cè)法時(shí)，需要管制交通，在無(wú)車輛通行的情況下完成。同時(shí)，對(duì)于橋梁周圍也有嚴(yán)格的要求，不得出現(xiàn)其他振源，以此對(duì)某種激勵(lì)下橋梁的反應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，獲取橋梁振動(dòng)參數(shù)。在樣本過(guò)長(zhǎng)的情況下，能量很容易出現(xiàn)不均勻情況，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行樣本平均值計(jì)算。當(dāng)需要試驗(yàn)檢測(cè)的橋型屬于較低自振頻率時(shí)，比如懸索橋、斜拉橋等，所需的測(cè)試時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，要求在30 min以上，這樣才能保證檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確、有效。若橋梁屬于跨徑較小的橋型，此類橋梁具有較強(qiáng)振動(dòng)敏感性，可適當(dāng)縮短檢測(cè)時(shí)間。一般來(lái)講，環(huán)境激振法多適用于大跨度柔性橋梁。

3)跳車激振法。將三角形墊塊布設(shè)到橋面，將其作為障礙物。當(dāng)汽車由墊塊上通過(guò)后，車輪下落時(shí)，必定會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)形成一定沖擊，出現(xiàn)橋梁振動(dòng)現(xiàn)象。此類試驗(yàn)檢測(cè)法，多用于較大剛度的橋梁，也可以用于振動(dòng)較小或不容易振動(dòng)的橋梁。采用跳車激振法，若車輛重量不同，則所得到的檢測(cè)結(jié)果也會(huì)存在很大差異，這種情況下，需要及時(shí)修正車身自重，從而確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。根據(jù)本工程實(shí)際情況，最終決定采取行車激振法進(jìn)行橋梁動(dòng)載試驗(yàn)檢測(cè)分析。

4 動(dòng)載試驗(yàn)方案及分析

在本次試驗(yàn)中，需要根據(jù)工程實(shí)際情況，配備合理的試驗(yàn)檢測(cè)儀器設(shè)備，準(zhǔn)確確定測(cè)試參數(shù)、量測(cè)范圍和測(cè)試精度。在行車試驗(yàn)中，為檢測(cè)汽車通行時(shí)，所產(chǎn)生的橋梁振動(dòng)響應(yīng)情況，在試驗(yàn)當(dāng)中，采取不同車速進(jìn)行分析，車速共分為5個(gè)檔次，即10 km/h、20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h。根據(jù)工程試驗(yàn)要求，為了準(zhǔn)確反映出橋梁的性能，可選取跨中截面作為本試驗(yàn)的測(cè)點(diǎn)。全橋測(cè)試加載工況為10-11軸跨中截面(C-C)、10-11軸1/4截面(D-D)并確定測(cè)點(diǎn)位置。通過(guò)試驗(yàn)分析，可獲取行車時(shí)，各測(cè)點(diǎn)響應(yīng)幅值、最大動(dòng)位移、沖擊系數(shù)具體如表1所示。

表1 不同行車速度下的動(dòng)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由此可見(jiàn)，在跨中和L/4測(cè)點(diǎn)中，當(dāng)行車速度為50 km/h時(shí)，橋梁振動(dòng)最大，即伴隨行車速度的不斷提升，橋梁振幅越來(lái)越大。同時(shí)，隨著行車速度的提升，橋梁實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)也會(huì)隨之增長(zhǎng)，根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)可知，當(dāng)行車速度在30 km/h時(shí)，實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)為0.19，根據(jù)計(jì)算可得，不同車速下的實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)平均值為0.19，基本上與設(shè)計(jì)值相符。由試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果可知，相比正常值，所得沖擊系數(shù)較大，說(shuō)明橋面平整度較差，在日常維修養(yǎng)護(hù)當(dāng)中，需要注重橋面平整性，盡可能降低沖擊效應(yīng)。

5 結(jié)語(yǔ)

路橋是綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分，是衡量一個(gè)國(guó)家、一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要指標(biāo)。隨著交通量的持續(xù)增長(zhǎng)，路橋項(xiàng)目里程和數(shù)量隨之增多，路橋病害問(wèn)題也愈加嚴(yán)重，甚至威脅到了人們出行的安全。為了保障路橋工程運(yùn)營(yíng)安全，必須重視路橋試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的合理應(yīng)用，采取科學(xué)、有效的措施，提高路橋試驗(yàn)檢測(cè)水平。本文基于具體案例，提出了動(dòng)載試驗(yàn)法，并在全面了解動(dòng)載試驗(yàn)法常用方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)際，最終采用了行車激振法。在具體試驗(yàn)中，采取5類不同車速條件，具體分析了橋梁的最大振幅、最大動(dòng)位移及沖擊系數(shù)，相比正常值，所得沖擊系數(shù)較大，要求重視橋面的平整性，采取有效措施提高橋面平整度，以此提高橋梁結(jié)構(gòu)承載力，延長(zhǎng)橋梁工程服務(wù)壽命。