论文部分内容阅读
摘要：桥梁工程的质量关乎人们的生命安全，所以，要及时的了解桥梁工程的承载力，桥梁荷载试验是桥梁承载力评价中最有效、最直接和最有说服力的方法。本文就桥梁荷载试验的步骤及要点展开分析与讨论。
关键词：桥梁；荷载试验；步骤；要点
中图分类号：K928文献标识码： A
引言
我国是一个桥梁大国，桥梁的数量众多，规模巨大，但是，在桥梁工程使用的过程中受到台风、地震、雨雪、阳光、冰冻等外界因素的影响及冲击荷载，随着时间的不断推移，这些外界因素给桥梁工程带来不同程度的损伤，给人们的交通安全带来了巨大的隐患，为了检验桥梁工程的承载力，掌握及了解桥梁工程的工作性能，为桥梁工程的正常运营，对桥梁工程进行相应的加固改造和养护管理提供依据，就必须对桥梁工程进行鉴定试验。另外，桥梁工程的承载力受到越来越多人们的关注，所以，在新建的桥梁工程质量能否达到桥梁设计和规范的要求，就必须对其做相应的评估测试，而评估最有效的方法就是桥梁工程荷载试验。
一、桥梁荷载试验分类
根据桥梁工程试验荷载作用的性质，桥梁工程荷载试验可分为静载试验和动载试验。
（一）静载试验
桥梁工程静载试验是将静止的荷载作用在桥梁上的指定位置，测试桥梁工程的静力应变、静力位移、裂缝等参量，从而推断桥梁工程在荷载作用下的工作性能及使用能力，可以有效的对桥梁工程进行维修与加固，促进桥梁工程行业的快速发展。
（二）动载试验
桥梁工程动载试验是利用某种激振方法激起桥梁工程的振动，测定桥梁工程的固有频率、振型、阻尼比、动力冲击系数、行车响应等参量，从而判断桥梁工程的整体刚度、行车性能等，可以有效的发现桥梁结构中存在的问题，并及时的解决，保证桥梁工程的安全运行，促进桥梁工程的快速发展。
二、桥梁荷载试验
（一）静载试验
1.静载试验的测试内容
对桥梁结构进行荷载试验能够检验桥梁设计与施工质量，判断桥梁结构的实际承载能力，验证桥梁结构设计理论和设计方法，桥梁结构的自振特性及结构受动荷载作用产生的动态反应测试研究等工作。
2.前期准备
桥梁工程试验前，需做好充分的准备，要求尽可能地收集设计与施工资料，这也是为确定加载方案、布置测点以及后期测试数据对比分析做准备。收集的资料包括结构的设计资料、结构的施工资料以及有些桥梁结构尺寸变化的数据资料，如:拱轴线的变形、墩台和拱顶沉降观察资料等。收集资料的同时，应对桥梁试验现场进行勘察:了解试验桥梁有关的设计、施工、监理和养护等问题；了解试验桥梁的现状、周围的环境条件和试验条件等。实桥调查也包括对试验桥梁的外观检查，通常可以根据桥型确定調查的要点，如梁桥的检查要点有:跨中区域的裂缝、挠度；端部的剪力缝；主梁连接部位的状况；构件的外观质量等等。
3.拟定加载方案
①选择合适的加载孔(墩)，它关系到所做的试验是否能够比较准确地反映此部分结构以及整个桥梁结构的性能，需要丰富的现场试验经验。
②明确桥梁荷载试验的目的，如对新建桥梁的竣工验收、旧桥承载能力评估或对改建加固桥梁的检测等。
③实桥静力荷载试验一般包括以下内容:结构的控制断面的挠度和变为，或沿桥长轴向的挠度分布曲线；结构控制界面最大应力(或应变)，或结构构件的实际应变分布；受试验荷载影响的所有桥梁支座、墩台的位移与转角，塔柱和结构连接部分的位变；钢筋混凝土结构裂缝的出现或扩展，包括裂缝宽度、长度、间距、位置、方向和性状以及卸载后的闭合情况。其他桥梁次结构构件的受力反应。
4.试验方法
试验方法包括荷载的考虑、测点布置、仪器选用以及具体的测试步骤，并列出一张试验工况表。
对于荷载一般选用载重车辆，必须要记清楚车辆的种类、吨位、数量以及车辆的轴距、轴重和总重等信息。
在桥上布置测点需要根据试验的目的和要求，考虑桥梁体系的受力特点，结合测试技术的可行性和操作性。
选择相应的仪器设备并注意仪器的精度、数量等。
工况流程表必须清楚列出工况序号、加载方式、测试的内容以及时间间隔等内容。
（二）动载试验
在桥梁工程动力特性是评估桥梁工程工作性能和进行桥梁动力分析的重要参数，桥梁工程在生命周期内将不可避免地承受外界的荷载，如交通荷载、风等动力作用等而产生相应的振动。桥梁工程动载试验较静载试验更接近于桥梁工程的实际使用状态,可更有效地把握桥梁工程的实际运营性能。桥梁工程动载试验属于模态测试问题,一些桥梁工程研究人员希望通过对桥梁工程动态特性，如频率、振型的分析而识别出桥梁工程的损伤情况。但就目前的桥梁工程荷载试验技术水平而言,可以比较精确地测量并识别桥梁工程整体结构的低阶振动频率,对于桥梁工程振型则相对难以准确测量；而直接利用测得的整体桥梁工程结构动力特性来识别桥梁工程的局部损伤属于力学中的反问题,对于复杂的大跨桥梁工程结构,在桥梁工程荷载试验技术上难度很大。需要指出的是,桥梁工程管理人员更迫切希望知道的是桥梁工程损伤后的可靠性和承载能力以及是否需要采取相应的维护或者加固措施,且很多桥梁工程损伤状况可通过目测即可确定。因此,对于桥梁工程损伤的识别问题可能并非如此必要与迫切。
桥梁工程的动载试验按桥梁受激励方式的不同可分为以下三类:车辆冲击试验、环境脉动激励试验、激振器强迫振动试验。
三、荷载试验的要点
（一）在理论计算的过程中，桥梁计算模型与实际桥梁的真实状态应一致。
（二）收集资料的过程中应注意了解整个桥梁在施工、监控的过程中所发生的一系列影响桥梁的所有因素。
（三）在实桥调查的过程中，相当于对桥梁整体的技术状况有一个初步的判断，然后根据具体的情况制定相应的加载方案以及测试要点。
（四）减少或消除外界因素的对桥梁荷载试验的干扰。
（五）加载过程中，应注意关键点的应变或位移，随时观察结构薄弱部位的开裂等状况，一旦发现超出检算的控制值时应立即停止加载。
（六）对加载或卸载时间应严格控制，因为大型结构的变形稳定是一个缓慢的过程。
（七）对加载仪器设备的精确度以及准确性进行定期的核查，确保试验数据的真实可靠性、准确性。
四、荷载试验研究发展方向
综上所述可知,桥梁工程荷载试验科研人员虽然在桥梁荷载试验研究方面做了大量的基础工作,并已建立了利用桥梁工程荷载试验结果评价桥梁工程的承载力，但在实验中还存在很多细节问题，还需要做很多工作:
（一）精确评估桥梁工程实际承载能力。
（二）校验桥梁工程的力学模型并加以修正。
（三）校验桥梁工程的可靠度模型并加以修正。
我们所说的桥梁工程力学模型问题主要是指荷载的非结构部件参与受力的问题及荷载的横向分布问题，通过桥梁工程荷载试验更精确的评估桥梁工程的实际承载力并判断桥梁工程是否需要加固或者维修，桥梁荷载试验的研究结果在实际的桥梁工程中具有重大的意义，此外，在桥梁工程荷载实验中，许多新型快速的桥梁检测传感器、检测技术的开发应用也是国内桥梁工程荷载试验中外常见的研究发展方向之一。
五、结束语
在桥梁工程中，荷载试验结果在桥梁工程承载力测试中有着至关重要的作用，就我国现阶段而言，桥梁荷载试验中存在的问题就是如何更有效的利用桥梁工程荷载试验得到的数据识别桥梁工程结构的损伤和承载力的水平，并有效的提高桥梁工程的承载力和桥梁工程的寿命，知道桥梁工程结构的维修与养护，对于桥梁工程荷载试验的发展与完善具有推动作用，促进桥梁工程行业的快速发展。
参考文献：
[1]潘木森.大跨度钢桁拱桥荷载试验研究[D].西南交通大学,2011.
[2]田俊.基于荷载试验的桥梁附属构件工作机理分析[D].长安大学,2012.
[3]白雨.大跨度系杆拱桥荷载试验研究[D].西南交通大学,2012.
[4]尹彬彬,李金涛.荷载试验检测技术在桥梁技术状态评估中的应用[J].中国建材科技,2011,05:10-14.
关键词：桥梁；荷载试验；步骤；要点
中图分类号：K928文献标识码： A
引言
我国是一个桥梁大国，桥梁的数量众多，规模巨大，但是，在桥梁工程使用的过程中受到台风、地震、雨雪、阳光、冰冻等外界因素的影响及冲击荷载，随着时间的不断推移，这些外界因素给桥梁工程带来不同程度的损伤，给人们的交通安全带来了巨大的隐患，为了检验桥梁工程的承载力，掌握及了解桥梁工程的工作性能，为桥梁工程的正常运营，对桥梁工程进行相应的加固改造和养护管理提供依据，就必须对桥梁工程进行鉴定试验。另外，桥梁工程的承载力受到越来越多人们的关注，所以，在新建的桥梁工程质量能否达到桥梁设计和规范的要求，就必须对其做相应的评估测试，而评估最有效的方法就是桥梁工程荷载试验。
一、桥梁荷载试验分类
根据桥梁工程试验荷载作用的性质，桥梁工程荷载试验可分为静载试验和动载试验。
（一）静载试验
桥梁工程静载试验是将静止的荷载作用在桥梁上的指定位置，测试桥梁工程的静力应变、静力位移、裂缝等参量，从而推断桥梁工程在荷载作用下的工作性能及使用能力，可以有效的对桥梁工程进行维修与加固，促进桥梁工程行业的快速发展。
（二）动载试验
桥梁工程动载试验是利用某种激振方法激起桥梁工程的振动，测定桥梁工程的固有频率、振型、阻尼比、动力冲击系数、行车响应等参量，从而判断桥梁工程的整体刚度、行车性能等，可以有效的发现桥梁结构中存在的问题，并及时的解决，保证桥梁工程的安全运行，促进桥梁工程的快速发展。
二、桥梁荷载试验
（一）静载试验
1.静载试验的测试内容
对桥梁结构进行荷载试验能够检验桥梁设计与施工质量，判断桥梁结构的实际承载能力，验证桥梁结构设计理论和设计方法，桥梁结构的自振特性及结构受动荷载作用产生的动态反应测试研究等工作。
2.前期准备
桥梁工程试验前，需做好充分的准备，要求尽可能地收集设计与施工资料，这也是为确定加载方案、布置测点以及后期测试数据对比分析做准备。收集的资料包括结构的设计资料、结构的施工资料以及有些桥梁结构尺寸变化的数据资料，如:拱轴线的变形、墩台和拱顶沉降观察资料等。收集资料的同时，应对桥梁试验现场进行勘察:了解试验桥梁有关的设计、施工、监理和养护等问题；了解试验桥梁的现状、周围的环境条件和试验条件等。实桥调查也包括对试验桥梁的外观检查，通常可以根据桥型确定調查的要点，如梁桥的检查要点有:跨中区域的裂缝、挠度；端部的剪力缝；主梁连接部位的状况；构件的外观质量等等。
3.拟定加载方案
①选择合适的加载孔(墩)，它关系到所做的试验是否能够比较准确地反映此部分结构以及整个桥梁结构的性能，需要丰富的现场试验经验。
②明确桥梁荷载试验的目的，如对新建桥梁的竣工验收、旧桥承载能力评估或对改建加固桥梁的检测等。
③实桥静力荷载试验一般包括以下内容:结构的控制断面的挠度和变为，或沿桥长轴向的挠度分布曲线；结构控制界面最大应力(或应变)，或结构构件的实际应变分布；受试验荷载影响的所有桥梁支座、墩台的位移与转角，塔柱和结构连接部分的位变；钢筋混凝土结构裂缝的出现或扩展，包括裂缝宽度、长度、间距、位置、方向和性状以及卸载后的闭合情况。其他桥梁次结构构件的受力反应。
4.试验方法
试验方法包括荷载的考虑、测点布置、仪器选用以及具体的测试步骤，并列出一张试验工况表。
对于荷载一般选用载重车辆，必须要记清楚车辆的种类、吨位、数量以及车辆的轴距、轴重和总重等信息。
在桥上布置测点需要根据试验的目的和要求，考虑桥梁体系的受力特点，结合测试技术的可行性和操作性。
选择相应的仪器设备并注意仪器的精度、数量等。
工况流程表必须清楚列出工况序号、加载方式、测试的内容以及时间间隔等内容。
（二）动载试验
在桥梁工程动力特性是评估桥梁工程工作性能和进行桥梁动力分析的重要参数，桥梁工程在生命周期内将不可避免地承受外界的荷载，如交通荷载、风等动力作用等而产生相应的振动。桥梁工程动载试验较静载试验更接近于桥梁工程的实际使用状态,可更有效地把握桥梁工程的实际运营性能。桥梁工程动载试验属于模态测试问题,一些桥梁工程研究人员希望通过对桥梁工程动态特性，如频率、振型的分析而识别出桥梁工程的损伤情况。但就目前的桥梁工程荷载试验技术水平而言,可以比较精确地测量并识别桥梁工程整体结构的低阶振动频率,对于桥梁工程振型则相对难以准确测量；而直接利用测得的整体桥梁工程结构动力特性来识别桥梁工程的局部损伤属于力学中的反问题,对于复杂的大跨桥梁工程结构,在桥梁工程荷载试验技术上难度很大。需要指出的是,桥梁工程管理人员更迫切希望知道的是桥梁工程损伤后的可靠性和承载能力以及是否需要采取相应的维护或者加固措施,且很多桥梁工程损伤状况可通过目测即可确定。因此,对于桥梁工程损伤的识别问题可能并非如此必要与迫切。
桥梁工程的动载试验按桥梁受激励方式的不同可分为以下三类:车辆冲击试验、环境脉动激励试验、激振器强迫振动试验。
三、荷载试验的要点
（一）在理论计算的过程中，桥梁计算模型与实际桥梁的真实状态应一致。
（二）收集资料的过程中应注意了解整个桥梁在施工、监控的过程中所发生的一系列影响桥梁的所有因素。
（三）在实桥调查的过程中，相当于对桥梁整体的技术状况有一个初步的判断，然后根据具体的情况制定相应的加载方案以及测试要点。
（四）减少或消除外界因素的对桥梁荷载试验的干扰。
（五）加载过程中，应注意关键点的应变或位移，随时观察结构薄弱部位的开裂等状况，一旦发现超出检算的控制值时应立即停止加载。
（六）对加载或卸载时间应严格控制，因为大型结构的变形稳定是一个缓慢的过程。
（七）对加载仪器设备的精确度以及准确性进行定期的核查，确保试验数据的真实可靠性、准确性。
四、荷载试验研究发展方向
综上所述可知,桥梁工程荷载试验科研人员虽然在桥梁荷载试验研究方面做了大量的基础工作,并已建立了利用桥梁工程荷载试验结果评价桥梁工程的承载力，但在实验中还存在很多细节问题，还需要做很多工作:
（一）精确评估桥梁工程实际承载能力。
（二）校验桥梁工程的力学模型并加以修正。
（三）校验桥梁工程的可靠度模型并加以修正。
我们所说的桥梁工程力学模型问题主要是指荷载的非结构部件参与受力的问题及荷载的横向分布问题，通过桥梁工程荷载试验更精确的评估桥梁工程的实际承载力并判断桥梁工程是否需要加固或者维修，桥梁荷载试验的研究结果在实际的桥梁工程中具有重大的意义，此外，在桥梁工程荷载实验中，许多新型快速的桥梁检测传感器、检测技术的开发应用也是国内桥梁工程荷载试验中外常见的研究发展方向之一。
五、结束语
在桥梁工程中，荷载试验结果在桥梁工程承载力测试中有着至关重要的作用，就我国现阶段而言，桥梁荷载试验中存在的问题就是如何更有效的利用桥梁工程荷载试验得到的数据识别桥梁工程结构的损伤和承载力的水平，并有效的提高桥梁工程的承载力和桥梁工程的寿命，知道桥梁工程结构的维修与养护，对于桥梁工程荷载试验的发展与完善具有推动作用，促进桥梁工程行业的快速发展。
参考文献：
[1]潘木森.大跨度钢桁拱桥荷载试验研究[D].西南交通大学,2011.
[2]田俊.基于荷载试验的桥梁附属构件工作机理分析[D].长安大学,2012.
[3]白雨.大跨度系杆拱桥荷载试验研究[D].西南交通大学,2012.
[4]尹彬彬,李金涛.荷载试验检测技术在桥梁技术状态评估中的应用[J].中国建材科技,2011,05:10-14.