荷载试验在公路桥梁检测中的运用研究

周关艺，卢旭阳

［中大检测（湖南）股份有限公司，湖南 长沙 410000］

1 荷载检测在公路桥梁检测中的应用范围

在实施公路工程桥梁荷载测试工作中，应该根据测试技术运用的具体实施环节，对技术运用方面的功能性加以完善，从而使得在桥梁建设项目测试工作中，通过荷载试验检测可以更加合理地发现在桥梁施工项目建设中存在的技术问题。一般情形下，对于新建桥梁项目均需要进行荷载试验，尤其是特殊结构的桥梁项目及大跨径桥梁；特殊结构及大跨径桥梁在施工过程中会用到新的施工工艺及新的施工技术，而通过荷载试验能验证桥梁成桥后的承载能力是否满足设计要求。载检测技术的使用进一步减少了长距离桥梁施工中可能出现的设计问题。然而，在发展长距离桥梁施工中，加强技术施工中新技术的采用，可以有效地提高工程施工进度。与传统技术相比，新技术的应用和开发时间较短，这导致人们对具体应用中效果的控制产生了一些怀疑。因此，在长距离桥梁施工中采用了严格的质量控制和检测技术，以确保新施工技术的应用取得良好效果[1]。

2 高速公路桥梁检测中荷载测试应用

2.1 荷载试验检测准备

在对桥梁进行成桥荷载试验过程中，想要进一步提高荷载试验检测结果的精度及准确度就必须在试验检测的每一个阶段进行质量管控，尤其是在荷载试验准备阶段及荷载试验加载阶段。荷载试验准备阶段首先进行试验跨的确定，然后根据设计图纸通过midas 进行建模计算，最后按照计算结果在桥梁现场进行加载前数据采集点的布置。荷载试验过程中，试验跨的选择、试验数据采集点的布置都必须严格按照方案进行质量控制并合理的进行检测，同时在试验过程中只有保证采集数据的有效性才能更家客观的反映桥梁的实际工作状况[2]。因此在对桥梁进行荷载试验时必须要根据桥梁实际情况对检测试验跨及检测加载进行优化，选择具有代表性的试验跨开展检测。

2.2 荷载试验检测平台的确定

具体检测实施操作中，应该针对荷载检测点孔位的合理设置，在检测开展中通过试验放样和支架工作合理规划，进一步提高桥梁试验中荷载方面数据测出的精确性，在进行桥梁施工项目荷载检测中，为了在荷载检测开展中更好的采集检测数据，就要对检测点开展支架放样的操作，在进行支架放样搭建过程中应该针对施工结构中具体的地形结构特点，因地制宜开展搭架。搭架方式在选择方面也应该充分的考虑到不同影响因素。搭架位置选择完成之后应该通过采样点和孔位的选择，将放样开展流程进行有效的施工设计，确保在加载控制中位置和测试点的选择准确，在荷载测试完成之后，将最后施工阶段检测开展中的照明、器材和设备以及通信、安全防护措施的配套工作开展检查。

2.3 荷载试验的内力控制

在桥梁工程施工项目实施建设中，想要更进一步的提升施工项目开展的品质，就需要对工程质量管理检测中荷载测试方面的技术应用加强管理，在荷载试验检测中，测试应用一般都不会对项目施工质量监控效果比较好的桥梁试验跨进行检测，在具体的试验检测中还需要根据项目施工中存在明显受力问题的项目施工阶段进行荷载测试方面的方案设计，在具体方案设计中需要根据外观问题比较明显的桥梁工程，针对具体的结构问题状况，设计出比较合理的荷载试验检测。同时在测试中还需要根据桥梁工程项目具体的结构性特征，采取相应的测试，使得在荷载测试中，数据处理方面可以实现很大的准确性。在具体的桥梁项目荷载试验数据测试中，对简支梁桥的荷载试验测试中，需要根据桥梁的最大弯矩以确定桥运行中最具体的桥梁荷载试验检测方案[3]。而在对连续结构型桥的荷载试验测试中，则需要根据桥梁的边跨及中跨最大正弯矩及墩顶最大负弯矩确定具体的桥梁荷载试验检测方案。

3 桥梁项目荷载检测中检测点选择

桥梁工程项目在施工品质管理中，通过对建设项目施工管理质量控制措施的有效运用，以提升工程项目建设过程的总体品质，在控制工程质量中通过合理的施工措施以实现最大工程效益，同时还要确保在施工技术应用中具体措施可以更有效地对施工质量检测技术进行保护。对测试技术应用进行了标准化的管理，在监控工程建设质量中，通过测量桥梁工程建设中最具体的负荷数据，以提升桥梁施工项目建设整体强度。同时为使得测试技术应用于可以更全面地反映项目施工中最具体的问题，还需要在测试数据准确度方面进行进一步提升的工作，为了提高桥梁荷载测试数据准确度，还需要在测试开展中通过对数据检测的采集点进行，根据施工项目特性的差异将对测试技术点的合理分配进行了选择。在测试中为更好地增加测试监控技术的精细程度，就会从所有监控点的取样中选择较多的着重测试点位，在具体测试现场施工进行中，就不能同时对全部的测试点进行着重监测技术应用，所以在测试中就需要针对项目施工方面具体情况的构造特征，以及项目设计主要方面的工程质量管理特点，对项目施工中的构造稳定性以及施工强度需求较大的环节增加着重测试数据的收集，总的来说，在桥梁荷载管理专项测试进行中，就需要针对工程项目设计进行以及施工中具体情况的建设进行环节，对注重荷载工程质量管理特点的桥梁发生不良状况进行统计，在测试进行中针对重点存在问题的路面进一步增加重点测试技术手段的运用。在测试中必须保证技术应用能够提高测试效率，并且在测试中尽量避免全路段测试的现象。在全国桥梁工程建设项目检查中，通过重点针对化的检查来迅速地找到建设项目施工中出现的问题，并有效解决[4]。

4 案例分析

金沙江乌东德水电站建设征地交通工程龙街大桥及接线工程是金沙江乌东德水电站库区的一项淹没复建工程，替代被淹没的龙街码头的交通功能。桥位位于云南省元谋县盐水井村，距下游乌东德电站大坝水面距离约109.3km。大桥横跨金沙江，左岸接姜驿公路，右岸接黄江公路。设计桥梁总长为671m，桥宽9.5m。其中，主桥桥型（120+220+120）m 连续刚构，引桥设计为五跨40m 预应力混凝土先简支后结构连续T 梁。

4.1 静载试验

在开展全面装载测试之前，宜用二辆以上载重测量车辆在各跨中开展横桥双向对称的预装载测试，预装载测试中每一装载部位持荷时限以不低于十分钟为宜。预加载的主要目的就是，一方面是使实验结构步入正常工作状态，另一方面也可以检验整个测试体系和实验机构能否管理工作正规[5]。预加载必须卸到零负荷，并在实验结构得到足够的零荷修复之后，才可开始真正加载试验，而真正加载试验则按照装载工作序号逐步实施，在顺利完成前一组序号的装载管理工作之后，首先应使实验结构得到足够的零荷修复，之后方可开始下一编号的装载管理工作。

先在箱体上确认相应检测地点定位，然后经过研磨找平，清洗完毕后，再粘贴上电阻型的反应膜片，最后接通信息传送线并将所有检测地点编号接到相应测量系统。连接线路联机后，完成试调工作，并检验各测量元器件是否是处在正常的状态，无误后开始执行预压，进而检验测量元器件是否是处在正常的状态。实验中为了尽可能减少对非弹性变形的影响，必须首先完成预压，之后再正式加载。在某一级加载完毕之后，发动机的熄火状态维持了2min 以上，待数据完全固定之后再完成记录；在卸载后的2min 以上，再完成残余数据。通过测试，在各种工况下测试截面校验系数均低于1.0 时，相对残余变位法不超过20%的技术要求[6]。在测试过程中，在各工况测试截面的校核系数低于1.0 时，相对残余应力不超过20%的设计要求。在测试过程中，构件结构未发生异响、混凝土破裂等异常情况，且测试完毕后对主梁表观进行了观测，也未出现受力裂纹的产生。

4.2 动载试验

动力荷载测试按照现场的检测状况酌情选择了脉动测试、无阻碍行驶实验和跳车检测三种主要内容。脉动试验测试的重要工作项目是桥跨构造的自激震动特性频谱。而对于无阻碍行驶实验测试，在路面无其他阻碍的状况下，用一台载货车辆（总重约400kN）以30km/h、40km/h、50km/h 的车速通过桥跨构造，以测量桥梁主桥在行驶时车辆负载影响下形成的动力反应，测量的重要工作项目是桥跨构造的自激震动特性频谱和撞击系数。跳车试验是在桥面上无什么其他阻碍的状况下，使用时，用一台（总重约400kN）试验车从标高为7cm 的三角垫木突然落下，因而对大桥造成撞击效应，引起大桥的横向式震动。测出此时大桥跨中的最大动应变。刹车试验是在桥面无什么其他阻碍的状况下，使用时，用一台（总重约400kN）试验车，以20km/h 的最高车速经过桥跨结构后，在跨中部位采用的应急刹车，以测出在此过程中桥控制截面的最大动力反应。

根据大桥的结构特征确定了测点布局，自振动频率测点选择在桥梁一阶振动幅度最大的跨中布置了竖向振动拾震器。桥截面动应力试验通过在梁体混凝土表面贴电阻型应力膜片，再配合动态应变仪输出的方式加以测定，并由电子计算机记录。本桥的动应力试验断面位置参照了静载荷试验测试断面。

主桥自振特性的测量使用了环境激励法，从预压自振特性数据及分析方法中可以发现：主桥跨结构的竖向基频实测数值远多于理论值，表明构件的实际总体刚性远超过了理论强度。

本文笔者选择了一个重约400kN 的加载小车正常行驶，并通过对在30km/h、40km/h 和50km/h 的无障碍设计行车，以及在10km/h 跳车下的测试桥梁冲击系数和激振响应进行分析得到结果：①行车冲击系数（1+u）在1.031~1.037 之间，最大为1.037，相应速度约50km/h。②10km/h 速度进行跳车试验，跨中跳车冲击系数（1+u）的峰值点为1.23。③20km/h 速度进行刹车试验，实测冲击系数（1+u）为1.090；无障碍行车下，实测撞击系数（1+u）明显等于规范计算值的1.050，表明行驶特性良好表明行驶特性良好；而实际跳车及刹车时冲击系数明显高于规范计算值，表明跳车及刹车时对地面结构响应的放大效果更加突出[7]。

4.3 荷载试验结论

荷载测试前曾在现场对大桥结构进行了检查，大桥的实际构造状况与相关工程设计图纸相符合，外观工程质量较好，且没有明显的受力裂缝产生，该桥结构满足开展荷载测试的技术要求；龙街大桥各工况的荷载测试效率均在0.85~1.05 左右，其测试结果基本可以体现结构的技术状况；本桥各工况主要测试了控制截面挠性、残余应力校测系数、相对残余变位预测值，满足《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01—2015）的要求；在测试过程中，结构并未出现异常状况，在测试完毕后通过桥检车对主桥表观结构进行了观测，并未发现受力裂纹产生；龙街大桥的测试大跨径结构实际总体刚性超过了理论强度；无障碍行车下，其实测的冲击系数（1+u）小于《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01—2015）的计算上限值[8]。

5 结语

在桥梁建造工程中，为保证工程建设中质量管理方面的负荷力数据满足国家标准，必须在工程建设进行中以及项目检测工作中，优化负荷数据的测量方式。同时要在施工测试技术应用中，对荷载能力测试的方法进行针对化的设计优化，在提升工程项目的总体施工品质中，还需要通过将施工环境周边的环境影响因素进行了分类的管理，通过选用合理的施工方式提升整体施工品质，对各个不同施工阶段进行了科学合理的荷载测试，从而使得工程项目整体施工品质满足了规范要求。