荷载试验在桥梁检测中的应用解析论文_赵鑫1,谢超2,张伟3

荷载试验在桥梁检测中的应用解析论文_赵鑫1,谢超2,张伟3

贵州顺康路桥咨询有限公司 贵州省贵阳市 550000

摘要:桥梁在常年的使用中,难免会出现一些或大或小的问题。为了保障公路桥梁的运行安全,有必要对其结构性能进行科学的判定,这就离不开荷载试验。文章首先对荷载试验进行了概述,然后分别分析了动载试验和静载试验在公路桥梁检测中的具体运用。

关键词:荷载试验;桥梁检测;应用

1 荷载试验概述

作为一种重要的公路桥梁检测方法,荷载试验不但十分可靠,而且直观。当公路桥梁的运行状态不明确时,就需要运用荷载试验对公路桥梁进行科学有效的评定与检测,以确定公路桥梁的安全运行。通常来说,进行桥梁公路荷载试验的方法有两种,一种是静载试验,一种是动载试验。其中,动载试验就是为了使桥梁结构产生振动而使用某种相关的激振手段,然后检测桥梁结构的各种相关参数,其中包括固有频率、振型以及行车响应等,最终使桥梁的行车性能和桥梁结构的刚度得以测定。而静载试验则是在桥梁公路上施加静力荷载影响,以此检测桥梁结构指定部位的相关参数应变,其中包括静力、位移和裂缝等,然后通过相关推测,判断桥梁公路在此影响下的工作状态和使用性能。进行静力荷载试验时,应当从零开始加载,直至预定的静力荷载。为了保证加载的顺利完成,一般都要使用重力,或者其他的专业加载设备。静力荷载试验是应用最广,同时也是最基础的公路桥梁荷载试验,这主要是由于在现实中公路桥梁结构承受的通常都是静力荷载,其中桥梁自身的重量也包括在内,而且在设计计算阶段,也往往把行驶的车辆产生的荷载也作为静力荷载看待。对公路桥梁结构进行动力试验之前,也应当进行静力荷载试验,进而测定出公路桥梁结构的相关参量。因此,对于公路桥梁结构特性的了解和掌握,静力荷载试验 是一种重要而且有效的途径与方法。

2 荷载测试的对象

(1)桥梁的操作设计和操作的资料并不完备;(2)桥梁设计方案不切合要求标准;(3)桥梁施工完成后,运营操作时出现了较为严重的病害情况,所以对其荷载能力体现出了极为严重的作用;(4)桥梁的质量条件很好,并且其在运营时的荷载能力也比较强大,然而相关的操作人员并不满足于这样的境况,他们想要深层次的提高该桥梁的荷载能力;(5)另外一些特殊荷载能力要求的桥梁。

3 桥梁检测中荷载试验的应用

3.1 动载试验

3.1.1 跑车类型的试验

跑车类型的试验的操作,是在桥梁上重点采取汽车在桥梁上运行时,其施加于桥梁结构强迫性振动效应,以及激励后车辆行驶后,振动减退情况实施相应的测试和操作。

3.1.2 跳车类型的试验

跳车类型的试验是一种冲击性的试验,此类试验主要是指汽车在跨过高度为15cm的跳板后,其对汽车附加重量,给桥梁结构带来的衰减振动作用的测算,从而较为合理的解析桥梁振动的性质和类别,最终确定桥梁的冲击指数等相应数据。

3.1.3 脉动类型的试验

在桥梁桥面上对汽车行驶,以及其他因素不具有周期性干扰影响作用的情况下,或者是在无风和地面等微振环境因子作用下,桥梁自身受到激励特性,主要是平稳的各态经由宽带的随机激励形式,固有的频率附近振动是决定桥梁结构的主要力量,而此时可通过脉动类型的测试来完成桥梁固有频率的确定。

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3.2 静载试验

3.2.1 选定静态试验中内力或者是位移的操控

通常情况下荷载试验的孔道,在外观检测中操作水平较差和存在很大的缺陷,有时还会出现较为严重的病害,以及对计算受力极为不利的孔道和墩等。不同类型的桥梁需要采取不同的加载性试验,例如对于筒支梁的桥梁架构,其所涉及的领域主要是操控截面,和内容为主梁跨中截面正弯矩以及挠度或者是梁端斜截面的剪力等;而对于连续梁的梁桥结构,其所要操控截面和内容为支点负弯矩、边距梁端剪力、边跨1/4L正弯矩和挠度以及中跨正弯矩及挠度;而对于悬臂梁的桥梁结构,其主要操控的截面及内容为支点负弯矩、梁端剪力锚固跨最大正弯矩和挠度、挂孔主梁跨中弯矩以及挠度、悬臂端挠度;对于拱桥的桥梁结构,其主要的操控截面及内容为拱脚弯矩、1/4L(3/8L)弯矩以及挠度、拱顶弯矩以及挠度;另外对于钢架桥的桥梁结构,其主要的操控截面及内容为墩底弯矩、墩顶水平的位移、边跨1/4L正弯矩及挠度、中跨正弯矩及挠度;对于悬索桥的桥梁结构,其主要的操控截面及内容为塔脚截面内力以及主缆内力以及主缆内力等具体项目;对于斜拉桥的桥梁结构,其主要操控的截面为内容索力、塔脚内力、塔顶水平位移、支点沉降以及中跨弯矩和相应的挠度等具体项目。

3.2.2 确定试验的荷载

在确定试验荷载的操作之前,需要做的就是要把桥梁结构策划中或者是期望荷载中操控截面出现的最为不好的值实施测算,接着把合值当作截面操控荷载,与此同时把其荷载作用力实行测算;然后在允许的试验条件中,挑选和控制荷载相似的荷载量,借助于其对内力作用作为衰弱的荷载进行测算,从而确定最后的荷载试验。为了达到试验效果中试验荷载结构主要操控截面效应和策划荷载效应相一致,可借助于试验荷载效率系数来对其表示,对其的系数范围把控在0.80~1.05当中。

3.2.3 剖析评价静载试验的结果

桥梁结构中主要涉及的评价指标为校验系数η。通常情况下的校验系数η指在某一点,静载试验的数值与理论计算的数值之间的比值。而当η为1的情况时,表明静载试验的数值与理论计算的数值全部一致且符合;而当η小于1的情况下,则表明该桥梁结构工作性能较为良好,并且其具有安全储备的效能;而当η大于1情况出现时,则表明该桥梁结构工作性能较差,没有足够的安全储备的效能与之相配备。一般条件下,当桥梁结构不同时,其校验系数也不尽相同。例如,钢筋混凝土板桥其应变校验系数为0.20~0.40的范围,挠度校验系数为0.20~0.50的范围;钢筋混凝土梁桥的应变校验系数为0.40~0.80的范围,挠度校验系数则为0.50~0.90的范围;而预应力混凝土桥其应变校验系数为0.60~0.90的范围,挠度校验系数为0.70~1.00的范围;当圬工拱桥应变校验系数为0.70~1.00的范围,则挠度校验系数为0.80~1.00的范围。

结束语

在公路桥梁检测中,荷载试验是一种十分重要且有效的方法,其在评估公路桥梁结构承载力方面发挥着巨大作用。而荷载试验工作本身比较复杂,试验结果的准确性直接影响着对公路桥梁性能的判定。因此,要求荷载试验人员不但要有扎实的理论知识基础,还要有丰富的现场施工经验,以此才能为公路桥梁的检测提供可靠的评估依据。

参考文献:

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[4] 王方鑫.桥梁荷载试验检测在桥梁养护中的作用[J].南方农机,2017,48(14):80,103.

[5] 黄进军.桥梁规范汽车荷载效应比较研究[D].湖南:长沙理工大学,2008.

论文作者:赵鑫1,谢超2,张伟3

论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期

论文发表时间:2018/7/16

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