桥梁静动载试验检测方法的应用技术分析

邱愉明

摘 要：桥梁结构除了会受到自然因素的影响还会受到人为因素的影响，桥梁结构的安全性一直重点关注的问题，加强对桥梁的检测目前已经成为了重要的研究课题。为此针对桥梁的检测，文章首先分析了对其进行研究的必要性，然后简单介绍了桥梁的外观检测内容及常用的桥梁检测技术，最后文章着重对桥梁的静载试验和动载试验检测进行了分析研究。

关键词：桥梁;静力荷载;动力荷载;试验检测

中图分类号：U446.1 文献标识码：A

0 前言

时代发展的过程中，科学技术水平也在随之逐步提高，人民对于生活质量以及生活环境也就提出了更高的要求。公路建设一直是我国的重点建设行业，桥梁作为道路的一部分，是公路建设的关键节点，也是安全出行的重要保障。由于桥梁工程长期暴露于外部环境中，其结构会受到自然环境及人为因素等多方面的影响[1]。同时由于汽车的数量在不断的增长，车辆的载重也在不断的提高，所以也就会对道路的运输能力提出更高的要求。车辆数量与载重的加大也就会加速桥梁构件与材料损坏，桥梁的承载能力也会随之降低、運营时间缩短，桥梁的安全受到威胁。因此就需要对桥梁进行检测，对桥梁的实际状况进行综合、正确的评定，掌握桥梁在使用过程中的实际工作状态，对可能出现的安全问题进行检查。我国目前已经意识到了桥梁检测的重要性，加大了对桥梁检测技术以及检测设备的研究，同时着手制定完善相关的规范，建立起健康监测系统，对桥梁展开检查和养护[2]。

1 桥梁外观检查与常用检测方法

1.1 桥梁外观检查

桥梁需要检测的项目众多，而桥梁外观检查和荷载试验则是其中最为重要的两个部分。通过对桥梁进行检测，能够评估桥梁的安全系数，判断运输量能否满足要求，与此同时还能对桥梁的养护以及维修提出更为合理科学的建议，从而提高其耐久性及运营时间。对桥梁运行状况及工作性能进行了解，首先需要对外观进行检查，对桥梁的受损情况先进行简单、快速、初步的判断，之后再对关键的部位与结构进行重点检测[3]。桥梁的检查需要具有系统性，检查的过程需要有次序，检查时要分部位进行。目前主要将外观检查分为桥面系、上部结构以及下部结构三个部分。桥梁的外观检查内容如下图1所示。

在桥梁外观检查中，首先需要观察桥面是否存在裂缝、渗漏水的情况，以及桥面的破损程度、出现的病害。在检查的过程首先需要判断桥面铺装的类型，混凝土桥面和沥青桥面之间所存在的病害差别也较大。之后是对伸缩缝的检查，通常采用目测的方法，观察伸缩缝的破损、变形、脱落以及漏水程度。伸缩缝受到破坏，其中主要的原因就是锚固件损坏、伸缩缝自身受到破坏以及接头部分的填筑材料不平整。然后需要对排水设施的完好程度进行检查，桥面排水设施一旦损坏就会导致路面形成大量的积水，一方面会在下雨时引起车辆滑移，另外一方面还会影响桥梁的耐久性。最后则是检查人行道与护栏是否有损坏，连接处是否有掉落。上部结构的检查主要是针对非正常变形、震动、摆动的观测。

1.2 桥梁检测常用方法

桥梁的检测目前常用的方法包括了无损检测、半损检测、综合检查以及荷载试验。针对混凝土强度及内部缺陷的检测主要应用无损检测法、半损检测法以及综合检测法。无损检测法对桥梁的损伤很小可以忽略不计，主要是通过运用声、温、光、磁以及射线等方式来对桥梁进行检测，评估混凝土强度、碳化深度以及内部钢筋的锈蚀程度[4]。其中混凝土强度的无损检测主要是通过回弹法以及超声-回弹综合法进行检测。碳化深度则是应用酸碱指示剂来测定，通过在测区凿出小孔，滴入试剂，根据实际试剂颜色的变化对碳化的深度进行判断。钢筋的锈蚀则主要是运用了电化学的测定手段，根据钢筋锈蚀电流与混凝土的电阻率来反映出混凝土的导电性，进而对钢筋的锈蚀程度进行评估。通常而言，所表现的电阻率越大，钢筋锈蚀的速度也就会越慢。几种检测方法相比较而言，荷载试验法能够更加客观的对桥梁的真实情况作出评估。荷载试验分为动载试验和静载试验两种形式，需要根据桥梁的实际状况以及要检测的内容来选择荷载方式。静载试验首先需要选定检测位置，在固定的位置处通过施加静荷载得到静应变、位移以及裂缝等数据。通过静载试验能够对桥梁的设计以及施工质量进行检验，对桥梁的设计理论以及计算方法进行验证。而动载试验施加的动力荷载，对桥梁所受到的冲击力以及振动影响作出评估，检测桥梁的振动参数以及动力特性。

2 静载试验

桥梁的静荷载试验是在桥梁特定的部位进行，通过施加静荷载从而获得桥梁结构的静应变、位移以及裂缝等参数，对桥梁的运行状况和承载能力做出分析。进行静载试验，首先需要对桥梁的整体结构进行观察，为试验提前做好准备工作。这个过程需要收集桥梁的设计资料，分析计算相关理论，制定试验计划，试验前现场工作准备。之后则是对桥梁的加载以及卸载，该步骤是整个试验过程的核心步骤，通过对桥梁结构进行加载来记录其挠度和应变等。最后一步则是对试验结果以及静载下的模型进行计算分析。

静载试验选择的过程中需要考虑到所选择对象的受力状态是最不利情况下的桥跨，且受损较为严重，同时还需要方便安装脚手架、布设测点、安全进行加载试验并观测。内力峰值通常都会出现在控制截面处，因此这也是静载试验中需要着重观察的位置。对于连续梁桥控制截面通常选在中跨跨中、中支点、近中支点的边跨跨中。测点的布设位置需要能够方便操作，通常选在桥梁结构的最大应变以及挠度处。对于加载的设备常用的就是重载汽车、重物加载以及专用加力架。在加载和卸载的过程中需要分级递加或者递减，在正式进行加载之前，首先需要进行预加载，通过预加载来对试验仪器进行调试，排除加载过程中可能存在的问题。而面对桥梁病害较为严重的情况，静荷载在加载的过程中应当尽可能的减少荷载的增加幅度。

根据荷载试验能够得到相关的实测值，而进行数值模拟能够得到相关的模拟数值，将两项数据进行对比，从而能够对桥梁的工作状态和性能进行简要的分析。将试验荷载作用下测量的弹性变位（或应力）值与模型在试验荷载作用下所计算出的变位（或应力）值的比值作为该测点的效应校验系数，当该系数等于1时，说明实测值与模型的计算值较为符合;当该系数小于1时，说明桥梁结构的工作性能较好;而当该系数大于1时，则说明该桥梁的工作性能较差，安全性较低。

3 动载试验

桥梁除了会受到恒载作用，此外还会受到动荷载的作用，其中主要包括了车辆荷载以及人群荷载、风荷载、环境因素影响等，其中影响最为频繁的因素是车辆荷载。因此在桥梁的设计、施工、运营、养护等各个阶段都需要进行动载试验进行验证评估。

所谓的动载试验，首先需要应用特殊的办法来引起桥梁产生振动，之后再通过仪器对桥梁结构的固有频率、加速度、动挠度、阻尼比等进行测定，从宏观的角度对桥梁结构的工作状况作出判定。与静载试验相似，动载试验也需要经过试验准备、进行试验以及对比总结三个阶段。桥梁进行动载试验的检测原理如图2所示。

自振、强迫振动与脉动是桥梁激振最为常用的方式。自振法加卸载过程较为突然，桥梁本身也会因此产生具有阻尼的自由衰减振动，通过此种方式获取桥梁衰减振动曲线。与自振法不同，强迫振动法是通过对桥梁施加不同振动频率的激振力，引发桥梁产生不同的强迫振动，进而评判桥梁的动力特性。脉动法需要借助相关仪器来获取桥梁的脉动图，通过脉动图来分析桥梁的结构特性。动载试验之前也需要进行相关的准备工作，封闭桥梁，减少车辆、人员等因素对试验产生影响与干扰。车辆会对桥梁产生动态形式的作用力，在这个过程中桥梁也会因此受到静应力与动应力的综合作用。

4 结语

综上，桥梁检测在桥梁运营及维护的过程中有着十分重要的作用，能够及时的对桥梁的运营状态做出评估，减小了安全隐患。文章对桥梁检测的必要性进行了简要的阐述，同时介绍了桥梁外观检查的方法和常用的检测技术，最后分别从静载试验和动载试验对桥梁检测进行了重点分析。

参考文献：

[1]咸胜城.桥梁静动载试验检测方法的应用技术[J].黑龙江科技信息，2016（36）：329.

[2]王云峰.在役预应力混凝土桥梁的静动载检测研究[D].安徽理工大学，2018.

[3]查日葵.桥梁静动载试验检测分析[J].安徽建筑，2019

（12）：217-218.

[4]史彩坤.动载试验在高速公路桥梁检测中的运用[J].工程技术研究，2018（2）：41-42.