基于荷载试验的桥梁结构安全性检测与评估研究

于太乐

摘 要 桥梁荷载试验其属于一种对桥梁使用安全性能进行测试的无损检测方式，其能够对于桥梁自身的结构设计和施工质量是不是能够满足预期目给出一个科学准确的评估，同时还能够对于桥梁自身的结构设计理论以及计算方法是不是合理进行论证，可以认识到桥梁自身的承载能力与实际的工作性能，通过这样的方式为桥梁的稳定运行、日常的养护管理以及加固改造提供一个科学的参照。

关键词 荷载试验;检测;评估;数值模拟

1桥梁荷载试验研究现状及发展趋势

桥梁荷载试验指的是基于荷载影响下，对桥梁自身结构的多个部分和整体相关响应参数去完成试验。并且把测试值和理论值完成对比，从而完成对桥梁具体承载能力以及安全状态的有效评估。桥梁荷载测试可以说是桥梁荷载承载力进行评估过程中比较直接同时也是比较有效和具备一定说服力的方式，因此一直都是相关研究人员进行研究的热点问题，并且已经越来越成熟。

桥梁荷载测试通常分为静态荷载测试和动态荷载测试。静载荷测试是指在桥梁的指定位置施加静载荷，以测试桥梁结构的静位移，静应变，裂缝等，从而在载荷作用下测试桥梁结构的工作状态和性能。评估。动载荷试验是采用某种激励方法来激发桥梁结构的振动，从而确定结构的动态特性[1]。

2荷载试验

次新街跨洛河大桥工程北起九都东路，南至规划军民东路，其中需修建一座跨越洛河的桥梁，河口宽度约620米。其间跨越滨河北路（现状道路）和滨河南路（规划道路）两条市政道路。包括北岸接线、北引桥、跨洛河主桥以及南侧立交桥，双向六车道。本文对其荷载试验进行分析总结。

2.1 静载试验方案

（1）试验孔和测试截面的确定。因为这一桥梁的主桥结构为预应力混凝土连续的刚构桥，所以挑选主桥的中跨，支点以及侧跨为0.4L将其当成是核心的控制测试部分将其使用在内力以及挠度。

（2）理论计算。运用Midas/Civil 2017去对当前桥梁结构给予分析。单幅桥横向完成3个车行道的设置，在对其进行计算的过程中运用汽—超20级车道的荷载，按3车道去进行布载，并且按照相关的规范去对横向折减，通过这样的方式让其可以与2车道计算结果进行相关的对比，选择其中的最大值，同时对于活载作用影响下出现的内力包络图进行设计后参照实际的车重使其能够在模型上进行相关加载计算。

2.2 测点布置

（1）应力测点布置。为了对于测试控制截面其本身的应力分布规律和实际的受力性能进行研究，应变测点要求完成以下的布置：箱梁底板里的应变测点需要沿着底板去完成横向的均布，共4个测点;腹板的需要与变测底板间隔10cm，并且沿着腹板去完成3个测点的布设。

（2）挠度测点布置。在截面桥面位置去进行对挠度测点的有效布置;每一工况加载完成后还要求对于全桥的纵向线形进行相关测量，测点布置在边跨和中跨的四分点处。

（3）各个工况加载方式。工况1与工况2：5、6号墩跨中截面正弯矩完成所需的加载试验，加载可以被分为6级，每一级的分级完成1辆加载车辆的加载。

工况3：5号墩支点截面负弯矩去进行加载，加载分为7级，每一级分级去进行1辆加载车辆。

工况4以及工况5：4与5号墩箱梁0.4L位置其自身的正弯矩去完成相关加载试验，加载分为6级，每一级分级进行1辆加载车辆的加载。

2.3 动载试验

（1）跑车试验测试方式以及测点布置。跑车试验测试截面一般都是跳着在活载的作用下桥梁结构其自身应变相比较大的截面，同时依照这一本桥弯矩包络图所具备的特点，车辆激励试验观测断面要求将其设置在中跨的一个跨中位置，车辆激励试验加载车运用的是一种静载试验加载车。

（2）脉动试验测试方法与测点布置。加速度传感器需要布置在桥面的两侧。

3结果分析

（1）挠度分析 。测量并收集主桥中跨，P5桥墩顶部附近的部分和侧边0.4L附近的部分的挠度和应变。统计数据表明，挠度校准系数在0.75至0.83之间，相对残余挠度在4.2至11.8%之间。测得的挠度值均小于理论挠度值。从比较中可以看出，测得的挠度值均小于理论挠度值，且挠度最大。表示主桥受力后可以恢复到初始状态，处于弹性工作状态正常使用。

（2）应变数据分析。在第一和第五工作状态之间，主桥试验跨度的试验跨度的相对残余应变在5.9至16.6%之间，并且相对残余应变满足《路桥承载力检查和评估》的要求。规定不超过20%。

（3）裂纹观察。在加固后将裂纹观察器布置在裂纹的位置，以观察在载荷测试过程中裂纹没有发展。

（4）时域波形分析。桥梁的三个跨度从东到西分布，每个季度有3個测量点，总共9个测量点，其中第四个点（即从东到西的第二个跨度的第一个测量点）是参考点。信号采集分为两个，第一个采集1、2、3、4（参考）5点，第二个采集b4（参考）6、7、8、9点。

（5）三向振动谱分析。在参考点附近布置了三个垂直传感器，以收集桥梁主桥的垂直，垂直和水平振动信号并执行频谱分析。其中，测量点编号1是垂直的，测量点编号2是纵向的（行进方向），测量点编号3是水平的。从图中可以看出，光标1和4的水平振动幅度（0.95 Hz和2.05 Hz）大于其他两个方向，这是桥梁的横向固有频率。光标2处的垂直振动幅度（1.2 Hz）大于其他两个方向，即桥的纵向固有频率;光标3、5、6、7处的垂直振动幅度（1.4Hz，2.5Hz，2.7Hz，3.8Hz）大于其他两个方向，这是桥梁的垂直向前第四固有频率。

（6）固有频率分析。实测桥梁主桥当前的振动频率为1.41Hz，理论计算值则为1.38Hz，实测值和理论值相差1.02倍，显示出桥梁主桥其自身的竖向动力刚度和当前的理论计算相一致。

（7）模式分析。使用Midas civil2017建立主桥梁的有限元模型，计算一阶垂直理论振动模式，并获得所测振动模式的拟合结果可以看出大桥主桥一阶竖向振动的测量结果与理论计算结果相近。

4结束语

随着我国经济实力的持续快速增长，交通运输业获得了持续的发展，桥梁结构作为当前交通运输不可或缺的纽带，其自身的安全性也成为人们非常关心的热点问题，所以桥梁安全性检测和评估已经成为对施工质量进行评价的标准，为竣工验收和运营过程中的管理和维修加固等提供所需要的参考依据。

参考文献

[1] JTG/TJ21-2011.公路桥梁承载能力检测评定规程[S].北京：人民交通出版社，2011.