静载试验在公路桥梁检测中的作用分析

罗云灿

摘要 准确评估桥梁结构的稳定性能够为后续公路桥梁的改建、养护工作提供依据。静载试验是检测公路桥梁稳定性的重要方法，通过理论计算值可以对公路桥梁的使用性能和实际运营状态进行一个较为准确的评估。文章针对静载试验在公路桥梁检测中的作用进行研究。从桥梁静载试验的基本原理、静力载荷试验理论及方法等方面进行分析后，提出静载试验在公路桥梁检测中的作用要点。

关键词 公路桥梁;桥梁结构;静载试验;结构评估

中图分类号 U446 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）13-0074-03

0 引言

公路桥梁在投入使用的过程中，会受到各种自然灾害的损伤，比如地震和水灾都会造成公路桥梁的荷载不当而出现严重超载现象，从而引发严重的交通安全事故。因此，该文从公路桥梁静载试验的基本原理进行分析，并针对静力载荷试验理论及方法进行以下探讨。

1 公路桥梁静载试验流程及内容

1.1 工作流程分析

公路桥梁静载试验包含以下工作内容：

（1）前期调查，主要针对公路桥梁的结构进行全面的调查分析。

（2）通过前期调查内容及分析结果制定相应的试验方案并进行加载与观测。

（3）根据检测得到的数据进行分析与总结[1]。

1.1.1 桥梁结构前期调查、分析阶段

该阶段工作内容可保证后续试验工作能够顺利完成，是试验开展的前提条件，在前期准备工作中需要工作人员将有关桥梁结构的资料进行收集整理。如公路桥梁结构的施工记录文件、设计文件、监理记录文件、维修养护记录文件等，通过相关资料可帮助试验人员了解公路桥梁的运营情况。另外，需要整理统计现阶段桥梁结构的检查情况，如桥面的排水情况、平整度及裂缝的缝补情况等[2]。分析公路桥梁结构检查现状能帮助检测人员对公路桥梁进行全面的宏观判断，通过理论计算与分析了解公路桥梁的设计及适应荷载效应计算，最后制定对应的试验方案。

1.1.2 加载和观测

该阶段是试验工作中最为关键的内容，主要通过桥梁结构健康分析数据对桥梁结构的健康情况进行判断。

1.1.3 数据分析、总结

试验的最后阶段，针对试验中收集的所有数据进行整理分析，根据我国对公路桥梁的规范要求来对公路桥梁进行评定，生成桥梁静载试验报告[3]。

1.2 公路桥梁静载试验测试内容

确定好静载试验方案之后，需要考虑对公路桥梁结构造成不利影响因素的部分进行试验。根据我国公路桥梁实际运营情况来看，导致其发生结构变形的主要因素有：梁的转角、挠度、水平位移等。影响公路桥梁结构发生局部变形的主要因素有：桥梁出现了纤维变形、裂缝等 [4]。在试验过程中操作人员主要需要检测以下几个方面：

（1）梁结构控制截面的最大应变以及荷载变化规律。

（2）不同等级荷载作用力下，检测桥梁结构的沿桥轴线分布曲线以及最大竖向挠度;观察桥梁结构是否存在裂缝及裂缝是否发生扩展，具体需要观测桥梁结构出现裂缝的具体位置以及裂缝的间距、宽度、长度以及方向变化情况。

（3）观测桥梁支座的沉降、压缩以及墩台转角、位移情况。

（4）若公路桥梁的类型比较特殊，如斜拉桥、悬索桥，则需要测量吊索的索力以及主缆表面的温度[5]。

2 静力载荷试验方法分析

对公路桥梁进行静载试验时，选择直接施测法，其应用原理是将静止的荷载直接作用于桥梁结构的指定部位上，静力荷载需要忽略荷载本身的动力响应，其本身属于一种简化分析法。通过开展静力荷载试验，利用相关响应设备来检测桥梁各个检测点的应变情况和位移情况，可判断出公路桥梁结构在预定荷载作用下的实际工作状况。

对新建的公路桥梁结构的检测方法有两种：

（1）对新建桥梁结构的验收检测，通过检测来判断公路桥梁结构设计是否合理，施工是否符合要求，判断公路桥梁的极限承载能力，为公路桥梁后续的运营提供参考。试验结果是评价公路桥梁施工项目质量水平的重要指标。

（2）针对一些复杂结构或新型的公路桥梁，通过静力荷载可以明确公路桥梁结构在正常运营状态下的实际承载能力，将理论计算结果与设计方案进行核对，帮助工作人员确定桥梁的承载能力，促进公路桥梁计算理论的发展[6]。

2.1 试验孔道的选取与试验控制截面选定

开展公路桥梁静载检测时，需要平衡好桥梁的性能以及试验时间、费用、环境限制等客观因素之间的关系，实现检测目标需要将试验流程进行简化。在选取试验孔道的时候需要结合公路桥梁形式特点以及外观结构，如当公路桥梁为多孔结构或者跨径相统一的时候，可以选取2个具有一定代表性的孔跨来进行试验，在试验孔道选取的时候需要注意以下几点：

（1）选取孔跨的受力最不利部位。

（2）孔跨施工质量较差，且在进行外观检查时存在较多缺陷部位或出现混凝土剥落情况较为严重的部位。

（3）所选取的孔跨最好是能够方便搭建一个临时結构建筑物或方便安置检测设备和加载设备的部位。

选择控制截面时，需要根据检测内容进行调整，满足其极限承载力的条件下能反映出公路桥梁结构最不利承载的状态，选取的控制截面尽量要少，若桥梁本身的形式结构比较简单，则可以多选取1～2个控制截面。桥梁本身的结构比较复杂，如钢架桥，可以根据实际情况增加。在进行检测前，若发现桥梁损伤较为严重且已经进行过修复，需要先进行计算再确定控制截面，现阶段常见的桥梁类型及控制截面选取原则如表1所示。

2.2 荷载大小确定、加载步长、布置控制

静力荷载试验中对荷载值的确定需要建立在相关理论计算基础上，确定加载部位以及荷载分级内容，检测荷载值都属于测评值，需要保证与试验控制荷载相同。由于设备的限制两者间会存在一定误差，为保证检测结果准确性，需通过采取静载试验效率系数来确定和控制。试验荷载的效率计算公式和加载流程如图1所示。

式中，Ss——静力荷载的作用下通过加载条件来对应控制截面内力或者进行变形计算效应值;S——控制荷载在同一控制截面上所产生的截面内力以及发生形变最不利效应计算值;μ——根据规范取用的冲击系数值;η——静力试验效率[7]。

确保静力试验检测能够按时进行，需要确定加载值、应变值以及形变值之间存在的函数关系，荷载步长通常情况下不低于4步，参与试验的车辆数量较少，原则上也不可低于3步。使用承载架进行加载，通过逐步加载的方式来将承载架加到最大值后再卸载，利用车辆进行加载处理则需要通过增加车辆数量的方式来进行。遇到结构损害较为严重的情况，且损坏程度已经达到危桥级别，则需要减少加荷载步长[8]。

正式开展加载前需要进行预加载试验，预加载试验类似于演练工作，通过预加载试验来排除正式试验时可能会遇到的各种技术问题，避免在正式试验时再次发生。针对部分新修建桥梁，通过开展预加载试验可以保证其整体结构都处于一个工作状态，确保后期的试验结果能够更加准确。

为减轻温度对试验结果造成的影响，试验时间最好选择温度相对变化幅度较小的凌晨0：00—5：00左右，如果出现检测困难或检测仪器安放困难的情况下可将试验放在白天进行。进行前必须做好对应的温度补偿措施或遮光处理措施，单步长不超过30 min。

荷载试验必须严格按照流程进行，遵循从大到小、从粗到细的试验基本原则，做好应对突发情况的准备。在加载过程中测试点的形变值小于理论计算值的时候需要对发生裂缝的部位进行观察，出现下面几种情况需要立刻停止加载：

（1）当加载达到一定的步长范围时，检测点发生了剧烈变化或者有持续增大的趋向。

（2）测试点的应变值超过了理论计算值和规定范围时。

（3）在加载阶段中混凝土结构发生裂缝范围超过了控制范围。

（4）桥梁的墩台位移超过了允许范围值。

（5）涉及其他影响桥梁结构承载力以及正常使用问题时。

3 公路桥梁静力载荷试验要点分析

3.1 做好试验前准备

桥梁静载试验工作需要耗费大量的时间和资金，为避免浪费人力、财力，正式开展试验前做好充分的准备。对涉及所有静载试验设备和所有图纸进行全面检查，保证各项试验设备的齐全性和图纸准确性。静载试验必须严格按照图纸来设置应力片位置，需要对图纸进行全面的审核。做好相关人员的调配，保证静载试验可以顺利开展。

3.2 科学设置试验测点

试验结果数据是否可靠，主要取决于试验人员在选择试验测点的时候是否科学合理，试验人员在选取试验测点前必须进行全面的分析和检查，对试验現场进行调查分析后再确定合适的试验测点，确保所有试验测点都能准确反映出公路桥梁的结构状态。选取试验截面时，须考虑截面的面积大小以及所选择的试验测点数量是否合理，如在设置箱梁结构侧面的时候，选取的试验测点要尽可能地在小箱梁结构之上。

3.3 保证荷载加载可以有序开展

正式静载试验时，须注意全面提升荷载加载工作的质量及水平。检测人员必须全面掌握荷载的各种加载方式，通过对公路桥梁的全面分析来选择荷载加载方式保证试验的可靠性。荷载加载作业前必须检查各类辅助材料和物品是否齐全，所有的辅助性材料和物品是否具备相应的性能。试验人员必须对辅助性材料和物品进行全面把控，保证在试验过程中能够调整加载压力，提升检测数据的准确性。

3.4 加强结果分析

试验结束后对所得试验结果进行全面分析，根据目前我国对公路桥梁工程建设的标准和要求，在完成荷载试验后要对检测得到的相关数据和结果进行全面分析和对比。通过实际分析结果判断桥梁结构是否满足车辆安全通行标准，其他的检测结果则需要按照国家对桥梁工程建设的规定和标准来进行检测。

4 结语

桥梁工程对我国的交通运输行业发展十分重要，其质量须依靠静载试验来进行鉴定。基于此，该文通过对公路桥梁静载试验的基本原理、静力载荷试验理论及方法、静载试验在公路桥梁检测的要点进行阐述分析，指出公路桥梁工程开展静载试验的工作流程、工作要点以及相关影响因素。测量人员可从试验前准备、科学设置试验点、荷载加载、结果分析等四个方面来提高公路桥梁工程静载试验工作的效率。

参考文献

[1]汤飞鹏. 静载试验在公路桥梁检测中的作用分析[J]. 科技资讯， 2021（31）： 67-69.

[2]周滋豪， 董深根. 静载试验在公路桥梁检测作用[J]. 黑龙江交通科技， 2021（10）： 242+244.

[3]胡静雯. 静载试验在公路桥梁检测中的应用探讨[J]. 青海交通科技， 2021（4）： 133-134+141.

[4]阚毓锋， 王天成. 静载试验在公路桥梁检测中的作用[J]. 居舍， 2021（6）： 48-49.

[5]李建楼. 静载试验在公路桥梁检测中的作用[J]. 工程建设与设计， 2021（3）： 208-209+212.

[6]钟慧琴. 静载试验在公路桥梁检测中的作用[J]. 中国高新科技， 2021（3）： 119-120.

[7]戴允胜. 静载试验在公路桥梁检测中的作用[J]. 科技创新与应用， 2020（31）： 175-176.

[8]张熹. 公路桥梁检测中荷载试验的具体运用分析[J]. 城市建设理论研究（电子版）， 2018（22）： 138.