桥梁荷载试验技术教学改革研究

陈孔亮 王小蔚 曾庆响

摘 要：针对桥梁荷载试验技术的课程教学情况，探讨了荷载试验技术教学的不足以及原因。结合企业的实践经验，以人才培养以及检测技术提升为目的，提出桥梁荷载试验技术教学改革的方法，通过改善量测技术、优化教学试验方案，夯实相关的基础理论以及与企业联合培养等教学改革措施，能有效培养学生的创新能力以及实践意识，提升教学效果，为相关课程教学提供参考借鉴。

关键词：桥梁;荷载试验;检测技术

随着经济与基础设施建设的快速发展，大规模的桥梁工程进入服役使用，为保障桥梁的安全运营，现对桥梁检测技术以及检测人员提出了更高的要求。桥梁的承载能力和结构安全是桥梁结构正常服役的关键，但由于交通量的增大、重型汽车的增加或者自然环境的影响，我国现役部分桥梁的劣化程度较严重，桥梁检测成了结构功能和安全服役的重要保障和重要手段，通过检测可以及时了解到桥梁的运营状况，为桥梁维护及加固等工作提供必要保障，从而确保桥梁结构安全服役。桥梁检测是桥梁专业未来发展的一个重要方向，而荷载试验技术为桥梁检测技术的关键内容，因此通过本教改研究，探讨提升检测人才培养质量的方法，为相关课程教学提供借鉴。

1 荷载试验的重要性

1.1 荷载试验目的

桥梁荷载试验[1]是通过对桥梁结构[25]进行加载试验，了解桥梁结构在试验荷载作用下的工作性能，从而对新建以及既有桥梁结构的承載能力和使用性能做出客观的评价，并总结受力规律。对承载力不足的桥梁，采取针对性措施提升桥梁使用寿命，并及时检修加固桥梁以降低安全隐患，为桥梁结构的管理养护维修提供科学依据。

1.2 测试内容的综合性

桥梁荷载试验测试包含静载测试以及动载测试，静载试验有控制断面的应力应变、挠度、支点沉降，以及梁体裂缝的出现和扩展情况试验项目;动载试验测定桥梁的受迫振动特性，测试内容包含桥梁结构的固有振动频率、阻尼比、振型等，可通过跑车、跳车、刹车等。通过这些测试内容，可从宏观的角度判断桥梁的整体刚度与使用性能。荷载试验的流程如图1所示，通过收集资料，建立有限元实桥模型进行分析，通过数据对比分析，检查是否满足规范要求，如数据不满足要求，则可能需要调整模型，调整模型后试验数据如果不满足，则有可能是该桥不满足规范要求，则需要进行下结论评估，提出相应评估意见。

如图1的试验环节中，有限元模型计算分析以及数据采集对比分析这两个环节是荷载试验教学的重点，如果这两项内容学生能够理解透彻，则荷载试验技术教学基本能达到预期的讲授效果。有限元模型计算涉及力学中的影响线的知识点，数据采集分析对比涉及应变计布置、位移点布置以及数据采集处理等内容。其中有限元计算的结果为理论结果，现场数据的采集为实测结果，这两个环节的数据需进行对比分析，若现场数据不能较好吻合理论数据，那就会导致检测的评估结果不能反映桥梁结构的实际工作状态，因此这部分内容的讲授要必须要通过现场试验环境才能达到预期的效果。

2 桥梁荷载试验技术的教学现状

2.1 教学内容不能与实践较紧密联系

荷载试验检测技术以前通常采用“以讲为主，其他方法为辅”的教学模式，这种教学模式已经较难调动学生学习的积极性和启发性。桥梁荷载试验部分内容涉及力学、桥梁工程、结构设计原理等课程的相关知识点，如果这些基础知识也不够扎实，那也难以将专业理论知识与实体工程紧密结合。此外，还要求检测人员具备一定的组织能力，已服役的桥梁的荷载试验检测过程中会涉及封闭交通，因此现场的试验流程需处理好，不然会导致检测时间过长和检测成本增加。

2.2 实践教学环节薄弱

受多方面的原因限制，本部分内容实践教学内容安排难度较大，造成了学生荷载试验实践锻炼机会较少等问题。实践教学的减弱，使学生在课内上接触的理论知识难以和工程项目相结合，对桥梁荷载试验的流程缺乏更深入的认识，这都影响到课程后续内容的讲授及相关教学环节的开展。与此同时，荷载试验的现场检测较难在课内实现，因为这有依赖于实际桥梁的检测以及实际的加载车等，这是目前较难实现的。图2为桥梁模型试验，图3为实桥试验，这两者差别较大。

2.3 量测技术相对落后

量测技术、仪器设备等是桥梁荷载试验的技术保障。在选用仪器时，应根据试验的要求来选用合适的仪器，科学客观地处理数据有助于准确地评价桥梁的实际状态和承载能力，实测数据还需进行多次测量，减少误差，有时还需根据具体情况对试验数据进行修正。目前仪器的更新较快，若干年前购买的仪器部分已经相对落后，这些仪器也较难满足现在检测技术的教学要求。因此，落后的教学仪器应及时更新，以保证课程的教学质量。

2.4 理论基础不够扎实

荷载试验测试所包含的理论较多，其中较复杂的内容有影响线加载以及结构动力学的相关知识，还有桥梁工程中的横向分布系数的计算等知识点，这些都是相对复杂的内容。若这些前期相应的知识点没有掌握好，那相应的教学效果就很难达到预期的目标。若仅仅逗留在掌握检测仪器使用的层面，那教学效果还难以进一步提高。因此，理论基础在荷载试验测试中是非常重要的，没有扎实的理论基础，就较难掌握多内容综合的知识点。

2.5 数据后处理方面较为薄弱

荷载试验结果的需要处理并整理成相应的报告。这部分内容的是教学中较为薄弱的环节，同时也是学生学习过程中的较为薄弱的方面。数据的后处理需要用到较多的专业知识，而且还涉及多种相关的软件，如Auto CAD、Excel以及图形处理软件等，因此这部分内容的教学有待提高。

3 桥梁荷载检测技术的教学改革

3.1 改善量测技术