摘要：本文主要针对荷载试验进行研究与分析，在分析的基础上就静载试验和动载试验在公路桥梁检测中的具体应用进行解析。
关键词：公路桥梁；荷载试验；应用研究
我国交通建设飞速发展，公路网、铁路网迅速建成并被投入使用，在我国生产生活以及经济发展中的作用越来越显著。在我国技术不断成熟、生产生活要求不断提高的背景下，公路桥梁工程作为一项关系国计民生的基础工程，不断建设，在建设过程中对于安全性以及可靠性的要求逐渐提高。为保证公路桥梁建设的质量需要对其运营承载能力进行评价，一般通过荷载试验进行评估，但就公路桥梁检测中的应用有待于进一步研究。
1.荷载试验内涵
随着公路桥梁建设的不断发展，必须加强安全性和可靠性的检测，其中荷载试验作为重要的检测方法被研究应用。当公路桥梁运行状态出现问题或者不明确的时候，就可以在其中应用荷载试验进行检测与评定，来分析公路桥梁建设和运行的安全性。在荷载试验的应用中主要有两种检测方法，包括静载试验和动载试验两部分。通过静载试验，测定桥跨结构在试验荷载作用下的控制截面应力和挠度，并与理论计算值比较，对实际结构的使用性能和工作状态做出评价。[1]通过动载试验，测定桥梁结构在试验荷载作用下的动态响应，评估实际结构的动力性能。[2]全面评估结构性能及使用状态是否满足设计要求，为桥梁运营的安全性提供技术依据，并为今后桥梁的维护和管理提供原始资料。
2.荷载试验对象的选定
对于公路桥梁结构的检测而言，对公路桥梁的交（竣）工验收，在役桥梁和进行技术改造后的桥梁均需进行荷载试验。另外需要检测的桥梁主要包括这样几种情形：
首先是缺乏相应基础资料的公路桥梁工程，而且桥梁出现质量问题，需要对其进行评估和检测并给出相应的文字性资料。
其次是一般公路桥梁工程完成之后，出现了相对比较严重的病害问题，这些问题直接导致公路桥梁工程出现质量问题，需要进行荷载试验进行质量评价。
另外是对于施工质量比较好的公路桥梁工程，为进一步提高其承载能力，也需要对其当前的承载能力进行评价分析，需要进行荷载试验检测。
除此之外，对于桥梁建设的某些特殊情况也需要进行荷载试验评价，比如对于桥梁的修复、改进或者加固过程而言，需要进行荷载能力的检测，通过检测了解桥梁结构的具体情况以便于后期工作的进行。
3.静载试验及其在公路桥梁检测中的应用
3.1选定静载试验内力或者位移控制
对于静载试验而言，首先需要进行外观检测，在此基础上进行受力的检测。一般针对施工质量比较差或者存在一定病害的公路桥梁进行检测。进行静载试验时，常按表1[3]选取控制截面。
表1 不同结构类型桥梁试验控制截面及测试内容
3.2加载方案的制定
在进行静载试验之前，需要对公路桥梁的情况进行实地考察和调研，包括桥孔、桥墩等部位的信息进行统计分析，在此基础上进行加载方案的确定。在静态加载试验过程中还必须要保证试验孔选择的科学性、合理性，需要考虑众多影响因素，首先是桥孔以及桥墩的质量问题，如果其存在质量问题就会出现较多的缺陷，同时也会引发病害问题。其次，还必须要考虑其中桥孔或者桥墩的受力问题；另外还需要评价桥孔和桥墩施工的方便性，是否能够方便的进行脚手架的搭建，是否能够科学方便的进行试验孔和试验墩的设置，保证各项检测建设科学性的同时来进行试验工作。前期工作以及方案的制定，直接影响了试验工作是否能够顺利进行，而且对于检测结果的准确性也具有比较显著的影响。为保证静载试验的准确性，不仅仅需要确定科学的方案，还需要配备相对经验丰富的工作人员来进行施工，真正起到静载检测的作用。
3.3加载与观测
确定了加载方案之后，需要确定观测项目。一般在桥梁观测中需要全面考量，将最大挠度、压应力等项目涵盖其中。一般桥梁因为荷载往往会导致两种变形，不仅仅会因为桥梁的总体结构状况变化发生总体变形，而且会因为局部状况变化而发生局部变形。
在桥梁静载试验的加载与观测中，常需考虑以下因素[4]：
在确定观测项目的时候需要考虑测量部位的选择和测点布置，首先对于测点布置而言，需要保证测点数量科学合理、测点位置具有代表性，能够满足计算分析的具体要求。
其次，应该进行试验仪器以及观测方法的确定，由于测量方法的不同对于实验仪器的要求也往往具有差异。一般需要通过经纬仪、全站仪以及精密水准仪等仪器来进行光学位移的测量，另外还往往需要在其中引入挠度计、位移传感器以及百分表等实验仪器进行测量。应变测量中往往需要应变片、钢筋应力计等测量仪器进行应力的测量，不同的实验仪器对于应力的测量也往往采用不同的手段和方法进行。
最后，对静力荷载试验的分析研究中需要从理论探索的方向进行，在理论分析的基础上对静载实验数据整理进行计算评估。对于静载实验最终得出的指标包括两部分，一部分是分析桥梁结构的状况，通过规定的允许值和检测的实际值来进行反映；一部分指标来反映桥梁结构性能，往往通过理论计算值和测点实际值的对比分析得出。
4动载试验及其在公路桥梁检测中的应用
4.1动载试验方案确定
目前，由于检测技术的发展及检测设备的更新，可以精确的检测出桥梁结构的振幅、自振频率、冲击系数、阻尼比等动力参数。桥梁动载试验中自振频率的测试方法有环境脉动激励试验和激振器强迫振动试验；振幅、冲击系数的测试方法为车辆跑车试验；阻尼比的测试方法为车辆跳车试验及制动试验。[5]需要对公路桥梁运行状况进行分析，根据实际状况选择合适的试验方法。
4.1.1环境脉动激励试验
环境脉动激励试验和附近激励源的类别、特性是相关的。很多桥梁附近环境的激励源都难以确定，有时甚至存在多个激励源，所以，理论一般是环境脉动激励输入接近随机白噪声。通过振动信号分析，不需要使用笨重激振的设备，就可以得出结论。尤其适用于超大跨桥梁结构检测使用。
4.1.2激振器强迫振动试验
桥梁使用激振器强迫振动时较多，但试验需要中断交通，而且检测周期过长，所以，很少真正应用于实际检测中。不过这种检测方式具有较高的精度，对桥梁动力特性可以全面的把握。
4.1.3车辆冲击试验
车辆冲击试验可以根据车辆激励方式不同，进行不同的跑车试验、跳车试验和制动试验。通过跑车的制动和跳车模拟试验，可以对不同工况下桥梁结构的振幅、冲击系数、阻尼比进行分析。。
4.2分析和测定动载试验数据
一般在进行公路桥梁的动载试验时候，需要通过频域分析以及时域分析等分析处理方法来测定分析公路桥梁结构的动力特性。频域分析主要是对得到的公路桥梁动载试验数据进行数字化分析与处理，在这一过程中需要引入变换针，以此来进行公路桥梁结构频率的分析评价。时域分析主要是对时程曲线进行测量和分析，在分析测试的基础上得出关于公路桥梁的振型、阻尼以及冲击系数等相关测试。在进行时域分析的时候还必须进行相应实体试验，并在实体试验基础上对基频进行解析，最终得出公路桥梁承受结构的动刚度。一般对于结构相对比较简单的公路桥梁结构只需要进行一阶频率的测试。对于结构相对比较复杂的公路桥梁结构而言，往往需要进行二阶甚至更高阶频率的测试。然后将测试值与实际值进行对比评价，当测试值小于理论值的时候，说明公路桥梁结构具有较大的实际刚度，说明公路桥梁结构处在正常运行状态。当测试值大于理论值的时候，说明公路桥梁结构的刚度较小，公路桥梁存在质量问题，容易发生公路桥梁开裂等病害。
在进行公路桥梁动载测试的时候往往需要进行阻尼的测定，公路桥梁结构阻尼特性也往往会受到阻尼比以及对数衰减率的影响，因此在进行阻尼的测定过程中需要充分考虑这些因素。采用半功率宽带法结合测试体系软件进行测试分析。桥梁阻尼主要反应桥梁结构的耗能问题，桥梁阻尼越大说明桥梁耗能较大，一般桥梁阻尼越小说明桥梁结构可能存在裂缝等问题。
结论
在公路桥梁结构建设当中，需要充分考虑荷载问题，引入荷载试验方法十分有效，而且对于公路桥梁结构承载力评价具有重要意义。但是荷载试验在公路桥梁结构检测中的应用还需要进一步深入，保证试验结果的准确性，以此来准确评价桥梁结构的性能。
参考文献：
[1]王涛.公路桥梁检测中荷载试验的应用探析[J].科技风，2016（22）：63.
[2]俞敏明.公路桥梁检测中荷载试验的应用[J].建材与装饰，2016（38）：239-240.
[3]薛奎锋.公路桥梁检测中荷载试验的应用探讨[J].居舍，2017（20）：168.
[4]郝建东.荷载试验在公路桥梁检测中的运用研究[J].智能城市，2018，4（01）：102-103.
[5]李建波.公路桥梁检测中荷载试验的应用[J].工程建设与设计，2011（08）：137-140.
论文作者:朱思蓉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
标签：桥梁论文; 荷载论文; 公路论文; 结构论文; 阻尼论文; 测试论文; 评价论文; 《基层建设》2018年第26期论文;