浅谈桥梁实验新方法研究

龚瑞霞

摘要：桥梁试验主要是指荷载试验。荷载试验就是通过对桥梁施加额外的荷载，以使桥梁在外载荷作用下产生相应变形或振动。通过观测桥梁在载荷下的应变和振动情况来分析桥梁结构的力学模型和运行状况，并结合理论计算来分析桥梁的极限承载能力和结构安全度。本文首先分析了桥梁荷载试验存在的局限性，并针对桥梁荷载试验需要全桥中断交通，而这在实际操作中会带来很大不便这一问题，提出了无需中断交通就可进行的桥梁试验新方法。

关键词：荷载试验;中断交通;静载试验

一、何时要进行桥梁荷载试验

1.桥梁验收时使用

首先设计建造桥梁时，会根据当地的车流量情况来确定所建桥梁的承载能力。桥梁建成验收时，需要进行荷载试验验证桥梁是否复合设计标准和使其次，需要根据桥用要求;梁荷载试验的结果分析桥梁的实际动、静力特性，为桥梁的维修养护提供依据;此外，桥梁验收时的荷载试验也可以和理论分析进行对比，为桥梁结构的理论设计、优化施工积累经验和资料。

2.旧桥鉴定时使用

一般当桥梁的病害检测和结构演算分析不能确定桥梁是否能够安全运行时，需要进一步进行荷载试验。通过荷载试验来验证结构演算结果，如果符合，则可以确定桥梁的安全情况;同时，荷载试验也为桥梁的维修加固提供了依据。

3.定期安全监测和养护时使用

为保证桥梁的安全性和可靠性，必须对现有桥梁进行定期的维护和保养，而荷载试验可以准确评估桥梁安全状况，为桥梁的加固和养护方法提供指导。

二、传统的桥梁荷载试验及存在的问题

根据对桥梁加载形式的不同，橋梁荷载试验可以分为静荷载试验和动荷载试验。所谓静载试验，就是在桥梁无使用，无运动载荷的条件下，对桥梁施加静载荷，测量桥梁结构参数的变化，如挠度、应力、变形、裂缝等。通过对这些参数进行分析，可以全面了解桥梁的强度、刚度和抗裂性能等。静载实验法是评估桥梁承载能力的可靠方法，静载实验法所使用的力学原理和计算方法与设计桥梁时所使用的相同，具有简单易接受的优点。而动载实验可分为两类，一类是令专用的试验车以不同的速度通过桥梁，以对桥梁结构施加振动激励，并通过测量得到桥梁在受迫振动情况下的特征参数，最终根据这些参数来判断桥梁的安全性能和动力性能;第二类则是不通过专用车辆施加激励，而是利用环境因素自由激励来进行测量，同样可以得到桥梁的振动特征参数。

1.传统的荷载试验方法主要用于新建桥梁的验收，多以静载实验为主。对桥梁施加静载荷，通过将桥梁在静载荷作用下的应变与理论计算得到的应变相对比，来分析桥梁的设计是否合理，施工是否符合规范，质量是否达到要求。但是这种方法只适用于新建桥梁，而对于不能获取足够的信息的老桥不适用。

2.传统的载荷试验需要很多专用加载设备，需要消耗大量的人力物力，成本很高。对于一些小型桥梁，很难承受这样的高成本测试。

3.传统的荷载试验因为要用专用设备对桥梁加载，不能有车辆通过产生干扰，因此必须较长时间中断桥梁交通，这对于一些流量非常大的主干道桥梁是根本无法实施的。

三、无需中断交通的桥梁试验

本文提出的无需中断交通的桥梁试验方法可以用于旧桥的检测。在现行的《公路旧桥承载能力的鉴定方法》中，旧桥的技术鉴定应包含3方面的内容：（1）桥梁的现状检测，（2）结构检算，（3）荷载试验。这三方面的内容是一个统一的整体，他们之间相互关联、相互补充、相互印证。在进行旧桥技术鉴定时，首先要对桥梁的现状进行检测，包括测绘桥梁的结构图纸，实际测量桥梁主要结构件的强度，测量桥梁主体结构的形变量，以及观察各个部件是否出现裂缝等损坏，综合分析以上因素，力求对桥梁的工作状况作出准确的推测。其次，要根据第一步检查测绘得到的结果进行建模分析及结构检算，计算出桥梁实际结构的极限抗力以及组合内力，以此判断出当前桥梁的实际承载能力。在传统的实验方法中，完成了以上两步后需要对桥梁进行静载荷载试验，并根据荷载试验的结果来调整前面检算的方法和参数，修正理论计算，以便得到尽可能准确的模型和参数，最终确定桥梁的承载能力和安全性能。

在旧桥的技术鉴定中，现状检测是基础和重点，结构检算是关键和核心，荷载试验只是对结构检算的验证。在该标准中，把荷载试验放在最后一步，是因为按照静载实验的要求，需要对桥梁施加结构检算算出来的桥梁可承受的最大载荷，以此来验证桥梁工作的可靠性和结构特性。对旧桥施加如此大的载荷无疑会增加试验的风险，因此必须在进行完第一步的现状检测和第二部的结构检算得出桥梁所能承受的极限载荷后才能进行。这样一来，增加了旧桥检测的成本，且仍旧很难降低检测风险，往往会造成对旧桥的保守评价。

本文提出的桥梁检测方法，无需中断交通，在桥梁正常通车的情况下，测量桥梁的载荷反应。这样做既没有附加风险，而且可以最真实的反应出桥梁正常工作时的情况。该方法利用随机通过的车辆作为对桥梁的激励源，采集桥梁结构在通过车辆激励下的振动信号，通过对受迫振动信号的分析得出桥梁的动力特性和动力响应特性，包括桥梁的固有频率、动应力、动位移、阻尼和动力系数等。通过将实验结果与结构检算结果的对比分析，可以保证结构检算结果的正确性，对桥梁的使用情况作出准确估计，而不需要进行风险很大的极限荷载测试。

四、结束语

无需中断交通的桥梁测试方法是在大量实践测试中不断总结和摸索的方法，避免了传统荷载试验成本高，且需要完全中断交通的缺点，也不会因为对桥面施加接近极限的外载荷而带来桥体损坏的风险。但是应该注意到，由于使用本方法测试的实例还不多，没有积累足够的数据资源供分析参考，所以仍需要不断完善，在大量实验各种桥梁后总结出一套完整的实验方法和专家数据库系统，这样可以使得实验结果的分析更为准确。

参考文献：

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