关键词：市政桥梁：静载试验：动载试验
近年来，随着科技的快速发展，国家基础设施建设的规模越来越大，市政桥梁建设成就世界瞩目，桥梁建设技术也取得了巨大的进步。为了确保市政桥梁的安全使用，应当对其结构特性、工作状态等检测，验证其与使用要求、设计标准是否相符，这就需要进行桥梁的动静载荷试验。桥梁荷载试验是评价桥梁质量最直接、有效的方法。
一、工程概况及无损检测
1.1工程概况
某市政桥梁总长为90m，跨径组合为3×30.0m，采用预制预应力砼简支空心板，空心板采用C50混凝土浇筑，板高1.30m，宽1.49m，单幅单跨共设5片空心板，下部结构形式为双柱式桥墩、重力式桥台。
1.2无损检测
对该桥进行无损检测，无损检测的相关内容包括：超声回弹综合法检测混凝土强度，回弹法检测结构混凝土强度，混凝土碳化深度测试，钢筋保护层厚度测试。该桥梁体的混凝土强度推定值为35.7MPa，墩柱的混凝土强度推定值为38.9MPa；梁体所抽检部位钢筋保护层厚度对结构钢筋耐久性影响不显著，墩柱所抽检部位钢筋保护层厚度对结构钢筋耐久性影响不显著；梁体和墩柱混凝土碳化深度平均值与实测保护层厚度平均值的比值远小于0.5，评定标度为1，混凝土碳化深度对钢筋锈蚀影响轻微。该桥外观状况总体良好，仅空心板局部存在蜂窝麻面和竖向裂缝、防撞栏顶部栏杆普遍锈蚀等，需一般小修养护处理。
二、简析桥梁荷载试验的目的
2.1对桥梁结构设计的方法与理论进行验证随着科技的快速发展，市政桥梁工程中不断出现新工艺、新材料与新结构，这就需要利用荷载试验对其计算图式进行验证，新工艺能不能实现预期的目标、新材料与理论是不是相符。要想深入研究桥梁结构的理论问题，是离不开荷载试验所得数据的。
2.2对桥梁结构的真实承载能力进行判断如果旧桥局部构件产生损伤，使用时具有显著的病害，设计荷载的等级又相对比较低，这时就应当利用荷载试验对构件的受力性能与承载力降低情况、损伤情况等进行检测，得出其运营荷载的等级。旧桥荷载试验也是对设计进行加固、改建的依据之一。
2.3对桥梁设计、施工的质量进行检验在大中型桥梁或者一些特殊设计桥梁的建设施工中，一定会遇到各种各样的问题。为了确保市政桥梁的施工质量，应当对施工过程进行严格的监控。在完成施工后还应当对桥梁的承载力、受力性能等进行检测，验证其能否达到规范要求、设计文件中的标准，检测结果可以作为评估桥梁质量好坏的资料依据。
三、市政桥梁静动载试验研究
桥梁概况：该桥位于广西省境内，桥梁全长60m，跨径组合5x12.0cm，结构形式采用钢筋混凝土简支T梁。桥面总宽35.3m，桥面横向布置为4.0m(人行道)+5.0m(机动车道)+1．1m(花圃)+15.0m(机动车道)+1．1m(花圃)+5.0m(机动车道)4.0m(人行道)，双向四车道。桥梁横向分为3幅，单跨由22片T梁组成；单跨纵向共有4道横隔板，其厚度为20cm，高度为0.8cm。该桥设计荷载等级为城一B，人群荷载为3.5kN／m2。为了了解该桥的工作性能，检测其承载能力是否符合相关的要求，根据该桥的结构特点，选定2#一3#轴跨作为动静载试验的检测对象。
3.1静载试验
静载试验静力荷载试验通常分为鉴定荷载、验收荷载两大类。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在上述桥梁工程中进行的是鉴定荷载试验，其主要目的是检验桥梁结构的承载能力与设计要求是否相符，进而明确各个结构是否能够正常使用。静载试验的检测指标有：试验荷载下桥跨与桥墩的竖向位移、跨主要空间控制截面的静应变与静挠度。根据上述工程的特点，在本次静力荷载试验中采用对整桥结构进行现场加载方法。确定加载工况、位置的原则为：尽量利用最少的加载车辆达到最大的试验荷载效率，并对加载工况进行简化，在最大程度上降低试验的时间，并在确保试验荷载效率的基础上可以适当的合并加载工况，每个工况以一个检测项目为主，同时也兼顾其他的项目。
上述工程的静载试验在桥梁结构温度稳定、温度较为恒定的夜间开展。并且试验过程中除了测定试验荷载下结构的响应外，还应当测量各个结构表面的温度。
在静载试验结果的评定中，主要的指标有：①量测的残余变形值与量测的总变形的比值；②在对混凝土结构的耐久性、承载能力进行评定时，裂缝是非常重要的标志，可以通过评价受力裂缝出现、扩展的情况来对混凝土结构进行评定；③量测结构的最大变形或力的总值，该值不能够超过设计标准的允许值。
3.2动载试验
进行动力荷载试验主要是为了对桥梁结构的动力性能进行研究，在桥梁承载能力、运营情况的判断中，动力性能是非常重要的指标。比如在检测车轴荷载对桥梁动力作用的过程中，动力系数是非常重要一个参数，对桥梁的经济性、安全性有着很大的影响。对动力荷载下桥跨结构的响应进行研究，并探索其自振、及其与车辆动力荷载联合振动的特点，对其动力性能、固有振动特性进行检测，验证其能否满足相应的要求，进而为工程竣工阶段的验收工作提供相应的依据。
动载试验检测的内容主要为桥跨的阻尼比、自振频率以及动荷载作用下桥跨的冲击系数。通常动载试验可以分为无障碍行车试验、跳车试验以及大地脉动试验三种，后两者主要测定桥跨结构的固有模态频率、临界阻尼比以及振型；而无障碍行车试验主要是对梁体跨截面的冲击系数与加速度进行测定。
在动载试验结果的评定中，应当将和设计荷载相符的试验荷载产生的动力系数当做和理论动力数据对比的数据。在实际测量中应当确保桥梁结构最低的自振频率应当比标准限值大，其最大的振幅应当比标准的限值小。为了对桥梁结构受迫振动特性进行准确的评价，还应当充分了解桥面行车条件、试验荷载自身振动特点等产生的影响。每隔一段时间对桥梁进行一次检验，将连续2次检测的结果进行比较，可以得出结构的缺陷。倘若检测结果显示某桥梁结构的频率降低、刚度减小，则说明该结构产生了一定的破坏。
在测定桥梁结构振动响应的过程中，应当注意以下两点内容：1）确保信号的完整性，并保证具有充足的侧记长度。在上述桥梁工程中，环境随机激振，应当确保测记时间在20min以上；2）应当明确测量通道范围，测量过程中应当对振动信号的质量进行监视。
在上述工程的动力荷载试验中，动载测点布置时共设3个测点。利用有限元法对对该桥梁结构的基频进行计算，经计算得到简支桥梁结构的基频为37．39Hz。
结语:
静载试验能够对桥梁结构的承载能力进行有效评估，并且试验过程与结果非常直观。动载试验操作简便、耗时短、成本低、工作量小，并且不需要中断交通，所以被广泛应用。通过静动载试验对桥梁结构的健康状况进行评估，主要目的是检测桥梁结构，对交通条件、特殊气候下的桥梁运行的安全状况进行评估，进而为桥梁今后的管理养护提供指导。
参考文献:
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[4]杨昌民，张汉超，寇建敏．某城市桥梁静动载试验与数值模拟[J]．公路交通科技(应用技术版)，2017(O6)：368～371．
论文作者:谢立勋
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷19期
论文发表时间:2020/3/5
标签：桥梁论文; 荷载论文; 结构论文; 动力论文; 混凝土论文; 市政论文; 钢筋论文; 《建筑实践》2019年38卷19期论文;