分析公路桥梁荷载试验检测的方法

唐承福

(贵州省交通建设咨询监理有限公司)

1 荷载试验作用与分类

1.1 桥梁荷载试验目的

一般来说，桥梁荷载试验可以分为静载和动载两个试验，两种试验可以相互结合，得到相对全面的数据分析。桥梁荷载试验时对桥梁工作状态的一种最直接的检测手段，一般的荷载试验的目的如下。

(1)监控施工的质量

在数以万计的新建桥梁和某些工程施工中，必然会遇到各种各样的问题，例如地质、水文、建筑材料和施工技术。为处理随时可能发生的突发情况和保证建筑工程的质量，往往会有第三方全程监控。在工程竣工后，质量验收单位还会进行荷载试验，用来检测桥梁结构的整体和局部之间的受力情况是否满足设计要求，并以此作为评定工程优劣的主要参考依据。

(2)估算桥梁实际承载力

某段公路和局部桥梁中，由于风化现象和某些外部力量损伤，又因为设计的荷载偏低，超重现象严重等原因，因为缺乏必要的保养措施，公路桥梁的整体安全性有待考察(参见表1)，有必要重新进行荷载试验来分析得到桥梁构件的损伤程度及实际承载能力下降的幅度，也是进行旧桥加固维修的重要根据。

表1 近六年全国危桥基本情况

(3)在桥梁建造中新技术的引用

在桥梁施工过程中，一些新工艺、新结构和新材料往往会运用其中，这些新技术尚不能直接利用理论知识来分析判断其力学性能和其他材料的兼容性，这就需要通过荷载试验实际确认这些材料、结构和工艺是否能达到理论和预期目的，这些荷载试验数据也可作为这些新技术的实测数据，为更好的利用这些新技术。

2 静载试验

桥梁的静载试验是指通过静力荷载作用下测量桥梁的各项基本指标，包括各控制面的受力大小和弯曲程度，它是检测桥梁工作状态最直接有效的方法之一。

2.1 荷载试验观测点的选定

测量点往往取外观上有缺陷或者建造过程中质量不好的位置，一些旧桥腐蚀破损严重的孔或者是桥墩，尤其是承受力量最大的支撑点，表2 给出几种常见桥型的试验加载位置和内容。

表2 几种主要桥型的加载试验截面及内容

2.2 荷载加载方式和注意事项

对于静载试验中一个重要的原则就是不能因为这次静载试验而破坏桥体的结构稳定性，从而影响桥梁的安全性和今后使用状况。所以在静荷加载中采用的等梯度加载以防止桥体结构形成意外损伤。加载通过增加一定重量的汽车数量作为加载等级，荷载汽车逐级上升，达到计算的最大安全荷载时一次卸载，每次增加荷载车辆时，车辆的时速不应超过5 km/h，避免因为车辆震动照成桥梁结构的微小震动。每次加载完成后或者卸载后到从各个观测点观测记录数据的时间各有不同，这取决于桥体结构受力变形达到稳定相对快慢，只有当桥梁结构稳定后，这个时候读取的数据才是最有效的。

当测量点的数据趋于稳定后，得到的数据作为最后数据，这时即可进入下一个加载级别，或者进行最后的卸载。进行静荷加载时应选取气温变化不大和桥体温度基本稳定不变的时间段来实行。当最大变形点超过允许安全值时，应立即停止荷载试验，及时卸载，以确保桥体安全。

3 动载试验

桥梁结构动载试验是通过测定桥梁结构在动载作用下引起的不同参数的变化，分析桥梁的频率、阻尼和振型等模态参数进行桥梁承载力评定。桥梁动力特性是评定桥梁承载能力状况的重要参数。这些参数是桥体的固有参数，可以真实反映桥体的动力特性。

动载试验通过测定桥体受迫振动和荷载突然加大时的动力学特征，来实时判断桥体的工作状况和最大的荷载能力。与静载不同，动载需要不仅需要观测位移变化，还需要掌握加速度以及振动频率的变化，所以需要在观测点放置加速度和振动频率传感器来实时了解桥体的动态变化。动载试验可以通过做脉动试验和强迫振动试验来得到相关试验数据。

3.1 脉动试验

脉动检测是一个长久的过程，前期需要在桥体上安装高灵敏度的传感器，长时间记录桥体受自然风、水还有人为活动中引起的结构上的振动，然后进行波普分析，桥体这些轻微振动一般是由中低频率振动所造成的，当外界振动的相位与桥体固有的振动相位相同或者接近时，桥体就会吸收外界的激励加强自己振动幅度，相当于吸收了外界的能量。当为界的振动相位与桥体相反时，桥体就有相当一部分能量被抵消，结构的振幅就下降。通过分析环境激励的变化对桥体的振幅影响大小，可得到桥体在该环境激励下的振型。桥梁动载观测点如图1 所示。

图1 传感器布载点

3.2 强迫振动试验

强迫振动试验施加的频率相对于脉动试验的自然频率更高些，通过试验车辆进行动力测试，检测壳体结构的绕度、扭转、弯曲、剪力变化。强迫振动试验可分为刹车试验和跑车试验。

(1)刹车试验。

利用一辆载重一定的汽车行驶至桥体中部和四分之一处刹车，测量个观测点的频率和振幅变化，重复一次。

(2)跑车试验。

采用两辆车重一样的汽车并排行驶在路段中央，每次以一定的速度梯度行驶，分别为10、20、30、40、50、60 km/h 测量桥体结构在不同车速下的变化值，且要多次进行平行试验。强迫振动试验内容

4 结 语

通过查阅这些旧桥的历史文献，判断现阶段的桥梁的的损坏程度是否超过预期，来结合现阶段的交通荷载情况确定是否需要进行交通限流，来保证桥梁的整体安全性。

［1］宋一凡.公路桥梁荷载试验与结构评定［M］.北京:人民交通出版社，2002.

［2］徐仲民.公路桥梁静力荷载试验技术研究［J］.公路交通科技.

［3］冯玮.荷载试验在桥梁结构评定中的应用［J］.中国水运，第10卷第5 期.