公路桥梁检测中荷载试验的应用

公路桥梁检测中荷载试验的应用

张四宝

安徽省路桥试验检测有限公司 安徽合肥 230000

摘要：荷载实验是评价桥梁安全性能的无损检测方法，为桥梁正常运行与加固改造提供科学依据。阐述常用的荷载检测方法，并对桥梁静动荷载实验数据处理及指标评定进行分析，对荷载试验在滨湖桥工程项目的应用进行总结。

关键词：公路桥梁；检测；荷载试验

引言

《公路养护技术规范》（JTG H10—2009）要求，必须对修建的桥梁进行鉴定，桥梁结构在荷载作用等因素影响下，会产生不同程度的损伤，对桥梁结构进行安全性检测非常重要。对新建桥梁的检测评估，对事故处理方法不当等原因出现病害的桥梁需进行鉴定，为桥梁竣工验收，提高桥梁建设水平积累科学的数据资料。

一、工程概况

某公路通道桥在机场高速北K4+490.5km处，横穿其现况地方路，桥梁中线与被交道路成90°夹角，此桥梁的长度为28.68m，桥梁宽度40.6m。公路桥梁上部分结构采用混凝土空心板，下部结构使用重力式桥台，承台与钻孔灌注桩相连。此公路的桥梁承台有4个，其承台的长宽高分别为20.25、5.6、2m。承台的材料是C30混凝土，一个承台约占222.6m³，承台的钢筋重量是15.3t，其采用直径为16、22、28型号钢筋。此工程通过载荷试验对桥梁的质量进行检测。

2载荷试验的简述

1)对公路桥梁项目而言，载荷试验主要是针对在其运行中出现的不确定情况进行检测，经过分析不确定的情况有助于及时规避风险。通常载荷试验分为静载试验和动载试验，静载试验指在公路桥梁上增加静载荷，再检测公路桥梁的结构和运行状况，得出施加静载荷对公路桥梁的影响结果；动载试验与之相同，仅是施加在公路桥梁上的载荷是移动的载荷，通过实验得出公路桥梁的实际性能。

2)对于结构较为复杂的公路桥梁，工作人员可建立有限元模型实现对公路桥梁检测的效果，而模型的构建便是在对公路桥梁进行现场测量后，根据测定的数据及有关设计图纸构建的模型。

当然，构建的模型也具有一些缺点，是因为模型中的数据较为理想化，当实际测量值与模型计算值不符时，工作人员应及时修改有限元模型，实现模型计算值与载荷试验的结果相同。

3)一般需要载荷试验的公路桥梁通常包含新修建并竣工的公路桥梁与使用中的公路桥梁，并且具有下列情况才需要进行载荷检测：施工设计的资料比较缺乏；完工的公路桥梁质量不合格或者是某些部分不符合规范要求；新建成的公路桥梁产生病害；竣工后的公路桥梁达不到设计人员的要求标准；具备特殊承载力的公路桥梁。

3载荷试验中选取对象

旧桥通常是载荷试验的对象，有些新竣工的桥梁有时也需要检测，所以载荷试验对象的选取标准如下：①施工资料短缺、桥梁设计存在缺陷；②公路桥梁施工不合规范，导致质量不达标；③交工后，经过一段时间后发生严重的问题，影响桥梁的承载力；④公路桥梁的施工质量和运行情况均良好，然而要求提高其承载力；⑤某些要求较高的特殊载荷的公路桥梁，还存在一部分桥梁因为需要加固、修复或者是改建等原因对其进行检测。

4载荷试验在公路桥梁的应用

4.1动载试验

1)在对公路桥梁状况进行检验时，常采用动载试验检验其受力及振动分布状况，分析得到的数据，可以了解公路桥梁的实际行车性能及本身结构强度状况，根据不同检测要求，动载试验具体可分为跳车试验、跑车试验以及脉动试验等三种试验。

2)在检测公路桥梁时，跑车试验是指车辆在公路桥梁上行驶时，其产生对桥梁结构的振动和桥梁的承载力以及在车辆离开后振动减弱的条件下测试，跑车试验是较为常用的试验方法，可全面检测公路桥梁状况；跳车试验指在公路桥梁行驶过程中车辆形成的冲击力作测试，当车辆经过预定高度后采取制动措施，然后再检测公路桥梁的结构状况，从而完成跳车试验的检测效果；脉动试验是在没有外力作用于公路桥梁时，包含在没有汽车的干扰力也不存在风力和地面振动等情况，在平稳的情况下，对公路桥梁的结构以及其性能和频率进行的测试。

4.2静载试验

公路桥梁的检查中也常常使用静载试验，其用于检测公路桥梁中部分固定位置的受力以及内部结构有无出现改变。具体实施中，将静载荷施加到公路桥梁中指定的位置，进而观察桥梁在此静载荷下发生的具体变化，对取得的数据信息进行统计分析，可以得出公路桥梁最为精准的使用性能以及结构状况。静载试验被广泛地应用于公路桥梁的检测中，并且也是最为基础的检测方法，因为公路桥梁的自身便是其结构承受的重量，同时加上施加的静载荷，因此，可以得出对公路桥梁结构的精准判断。

1)在选择静载试验的内力或者位移时，应在检测外观的基础上，选择公路桥梁问题较多、病害严重、施工质量较差、受力计算最不利的孔。常见的几种主要公路桥梁桥型的试验截面和内容如表1所示。

表1 几种主要桥型的加载试验截面及内容

2)制定出精准的静载试验的载荷。在对公路桥梁进行静载试验前还需确定精准的载荷，确定载荷是静载试验的前提条件。一般情况下，通过公路桥梁的结构或者是超出预期载荷性能的情况下确定所需要添加的载荷，采用计算结果的最大值作为基础值，同时截面控制载荷值选用合值，再计算其对载荷内力的影响情况。然而，在对试验载荷的确定时还需对试验载荷进行合理的分布和设计，从而确保检测得出的结果最为科学和准确。

3)分析和评价静载试验取得的结果。工程中常采用校验系数η作为对公路桥梁的评判标准。校验系数是具体检测部分的试验值与理论上的比。在校验系数η=1时，表明实际测得值完全符合理论计算值；当校验系数η＜1时，表明公路桥梁的结构具备良好的工作性能，具备安全性；当得到的比值η＞1，说明此公路桥梁不符合标准，其内部结构不达标，同时其缺乏安全储备。表2是公路桥梁中比较常见的校验系数。

表2 常见桥梁校验系数

5结束语

本文介绍了载荷试验，同时详细分析了动载试验和静载试验分别在公路桥梁中的应用情况，经过载荷试验检测公路桥梁后，可有效得到公路桥梁的振动性能以及结构性能，进而有助于规避公路桥梁超出负荷使用同时起到防范的效果，还有利于延长公路桥梁的使用寿命，期望本文的载荷试验研究能对国内公路桥梁检测提供一定程度上的帮助。

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