路桥工程的试验检测技术

黄 燕，安建鑫，李 哲

(许昌华盛公路工程检测有限公司，河南 许昌 461000)

0 引言

近年来，路桥工程质量备受关注，为了保障车辆通行安全，需要重视路桥工程试验检测工作。路桥检测是指利用先进的检测仪器和技术工艺，检测路桥的使用性能、质量等。通过试验检测技术，可以及时掌握路桥工程的使用情况，找出病害问题，为路桥加固维修奠定良好的基础。为此，必须掌握路桥工程试验检测技术要点，规范检测工艺流程，只有这样才能让路桥工程质量有保证，提高工程的安全性，延长路桥工程的使用寿命。

1 路桥工程试验检测的作用

作为道路网中的重要一员，路桥工程是否通畅、行车是否安全极为关键。为此，必须做好路桥工程试验检测工作，目前，在路桥工程试验检测当中，重点在于检测桥梁上部承重结构、下部结构及桥面系等。上部承重结构往往检测项目的病害位置、范围大小、危害程度等，常见检测项目有表面病害，如混凝土蜂窝、孔洞、剥落等。变形位移检测时，重点检测是否存在结构变位，是否需要校核跨中挠度等。在桥梁上部承重结构表面裂缝检测当中，检测内容包括：斜裂缝、竖向裂缝、水平裂缝等。通过路桥工程试验检测，可以起到以下作用。

1)做好路桥检测工作，不仅可以详细了解路桥工程主体结构的实际情况，同时还可以掌握其上附属的构造物使用性能，能够准确判断病害的性质和严重程度，综合评估路桥工程的使用状态。

2)做好路桥检测工作，可以全面评估路桥工程当前的状态，能够根据评定结果，准确了解路桥工程的安全等级，科学评价工程的质量和承载能力，并提出相应的加固维修方案。

3)做好路桥检测工作，可以获取最新、最准确的路桥工程基础数据，并将其纳入到工程数据库当中，为后期维修养护提供客观、准确的数据补充，这对于路桥工程养护意义重大。

2 工程概况

某路桥改建工程，为四跨预应力混凝土连续梁桥，跨径布设情况如：33+45+45+33 m，采用单箱双室的箱梁截面，边腹板、中腹板分别采用斜腹板和直腹板。在确定墩顶斜腹板厚度时，需要重点考虑抗剪需求。当前本工程已通车运营多年，施工时，桥梁采取了满堂支架灌注法，经过多年行车荷载和自然因素的反复作用，桥梁承载力是否仍可满足安全状态需求是当前考虑的重点。为此，对本桥梁进行了动载试验检测，从而确定其承载力，确保工程质量。

3 动载试验概述

桥梁结构在很多外界动荷载作用下，会出现振动情况，如地震、风、车辆等。在桥梁结构中，振动分析是十分关键的一个检测重点，但影响桥梁结构振动的因素很多，为了更好地解决此类问题，需要进行动载试验。测试方向不同，则测试内容也会有所区别，测试方向为动荷载的动力特性时，测试内容则在力数值、方向和频率方面；若测试方向为桥梁结构的动力特性，测试内容则在阻尼比、振型和自振频率方面。通过动载试验，可以获取重要的参数。目前，在桥梁动载试验当中，所选用的试验方法很多，常见的有行车激振法、环境随机激振法、跳车激振法等。

1)行车激振法。按照既定速度，行驶中的汽车从桥面驶离后，桥梁结构仍存在一定余振现象，此时通过仪器设备获取余振信号，从而取得桥梁结构自振特性参数。该试验检测法，多用于较小尼阻的桥梁工程当中。同时，还需要与行车动力响应试验同时使用，确保试验的可行性。为了确保测量的余振信号准确，一般需要在不同车速下完成，也可以将障碍物布设到桥梁一些特征截面上，以此达到提高信号的目的。在行车激振法应用当中，不可避免需要计算冲击系数，冲击系数计算是指计算桥面无障碍行车下的动挠度时程曲线。跨径较小的桥梁，一旦出现直接求取法误差较大的情况，必须根据实际情况，利用数字低通滤波法获取最大静挠度、应变。若桥梁跨径过大，再加上受到现场条件因素的影响，可以通过检测仪器先确定动应变的时程曲线，随后按照曲线上的波形进行冲击系数计算。

2)环境随机激振法。也被称为脉动法，在采用该试验检测法时，需要管制交通，在无车辆通行的情况下完成。同时，对于桥梁周围也有严格的要求，不得出现其他振源，以此对某种激励下桥梁的反应进行准确测定，获取桥梁振动参数。在样本过长的情况下，能量很容易出现不均匀情况，此时应进行样本平均值计算。当需要试验检测的桥型属于较低自振频率时，比如悬索桥、斜拉桥等，所需的测试时间会更长，要求在30 min以上，这样才能保证检测结果准确、有效。若桥梁属于跨径较小的桥型，此类桥梁具有较强振动敏感性，可适当缩短检测时间。一般来讲，环境激振法多适用于大跨度柔性桥梁。

3)跳车激振法。将三角形垫块布设到桥面，将其作为障碍物。当汽车由垫块上通过后，车轮下落时，必定会对桥梁结构形成一定冲击，出现桥梁振动现象。此类试验检测法，多用于较大刚度的桥梁，也可以用于振动较小或不容易振动的桥梁。采用跳车激振法，若车辆重量不同，则所得到的检测结果也会存在很大差异，这种情况下，需要及时修正车身自重，从而确保检测结果的准确性。根据本工程实际情况，最终决定采取行车激振法进行桥梁动载试验检测分析。

4 动载试验方案及分析

在本次试验中，需要根据工程实际情况，配备合理的试验检测仪器设备，准确确定测试参数、量测范围和测试精度。在行车试验中，为检测汽车通行时，所产生的桥梁振动响应情况，在试验当中，采取不同车速进行分析，车速共分为5个档次，即10 km/h、20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h。根据工程试验要求，为了准确反映出桥梁的性能，可选取跨中截面作为本试验的测点。全桥测试加载工况为10-11轴跨中截面(C-C)、10-11轴1/4截面(D-D)并确定测点位置。通过试验分析，可获取行车时，各测点响应幅值、最大动位移、冲击系数具体如表1所示。

表1 不同行车速度下的动载试验数据

由此可见，在跨中和L/4测点中，当行车速度为50 km/h时，桥梁振动最大，即伴随行车速度的不断提升，桥梁振幅越来越大。同时，随着行车速度的提升，桥梁实测冲击系数也会随之增长，根据试验检测可知，当行车速度在30 km/h时，实测冲击系数为0.19，根据计算可得，不同车速下的实测冲击系数平均值为0.19，基本上与设计值相符。由试验检测结果可知，相比正常值，所得冲击系数较大，说明桥面平整度较差，在日常维修养护当中，需要注重桥面平整性，尽可能降低冲击效应。

5 结语

路桥是综合交通运输系统的重要组成部分，是衡量一个国家、一个地区经济发展水平的重要指标。随着交通量的持续增长，路桥项目里程和数量随之增多，路桥病害问题也愈加严重，甚至威胁到了人们出行的安全。为了保障路桥工程运营安全，必须重视路桥试验检测技术的合理应用，采取科学、有效的措施，提高路桥试验检测水平。本文基于具体案例，提出了动载试验法，并在全面了解动载试验法常用方法的基础上，结合工程实际，最终采用了行车激振法。在具体试验中，采取5类不同车速条件，具体分析了桥梁的最大振幅、最大动位移及冲击系数，相比正常值，所得冲击系数较大，要求重视桥面的平整性，采取有效措施提高桥面平整度，以此提高桥梁结构承载力，延长桥梁工程服务寿命。