公路桥梁静载试验检测技术的研究
发布时间：2020-04-16
摘要：在道路交通运输中，公路桥梁是十分重要的组成部分，对于社会经济发展产生了重要促进作用。在道路桥梁使用过程中，通常由于自然、荷载等因素影响而使桥梁产生不同程度的损伤，进而使桥梁结构降低了耐久性与使用安全性，因此，加强评估桥梁结构状态对于桥梁安全具有关键性作用。在桥梁结构健康检测中，静载试验是准确、高效、无需较高成本的一种荷载试验方法，可直接加载桥梁结构实施检测，并对比分析理论计算值，可实现对桥梁结构使用状态的准确判断。本研究基于对静载试验检测技术的深入探讨，与具体工程实例相结合，较深入地研究分析了静载试验检测技术的有关内容，对于提高静载试验检测技术的应用效果具有一定的参考价值。
关键词：路梁试验检测;结构损伤;交通运输
1概述
随着不断发展的经济水平，为交通运输业创造了良好的发展机遇，日益扩大了公路桥梁建设规模。使桥梁成为道路交通中的不可缺少的一项重要内容，也作为连接道路的重要纽带。结合公路桥梁有关研究结果分析研究可知，建设完成正常使用的桥梁工程中，超过90%都是混凝土桥梁，由于受自然灾害及长期荷载的不利影响，在使用过程中桥梁通常产生降低结构安全性、耐久性等一些亟待解决的问题，甚至在经济方面造成较为严重的损失。为深入分析桥梁结构状态的有关情况，尽可能减少桥梁产生的“疲劳带病”状态，最关键的是要将桥梁结构健康检测工作做好。检测桥梁结构正常使用状态的工程中，静载试验检测技术作为一种非破坏性荷载试验检测技术最为直接有效，可使桥梁结构性能在静载作用下得到客观真实的反映，进而对桥梁实际承载状况准确掌握。因此，一定要对公路桥梁静载试验检测技术的应用予以必要的重视，进而提高公路桥梁检测技术水平，对于公路桥梁建设的可持续发展具有十分重要的促进作用。
2静载试验检测技术
桥梁静载试验技术主要是指将竖向压力、水平推力等逐级施加在桩顶部，随着时间推移对桩顶部的水平位移及沉降等发生情况进行观测，进而判定单桩竖向抗压或水平承载力的试验方法。应由试验人员严格遵循确定的试验方法及目的实施相关试验，试验中在桥梁结构指定位置应用已确定荷载对象，试验人员随后对静力应变、静力位移、裂缝及沉降等有关数据详细观测记录，对所得结果与有关规范要求进行比较分析，准确判断桥梁结构状态。
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3公路工程基本情况
某长度为164.8米的公路桥梁工程，桥梁为11.9米净宽，其上部采用预制预应力混凝土简支桥面连续T型梁结构，6×30.5米跨径，梁体混凝土达到C50设计强度。其下部采用双柱式桥墩结构，桥台应用钢筋混凝土建设，为客观准确地评价桥梁建设的整体质量，对其能够达到的最大承载能力进行验证，评价分析采用静载试验检测技术，主要作用为：一是采用桥梁静载试验检测技术评价桥梁整体刚度、强度及受力等状况，并对桥梁承载力是否符合设计要求进行验证。二是采用桥梁设计荷载计算分析桥梁实际承载力，在实际荷载作用下，再采用等效荷载等试验检测方式，对桥梁实际承载力进行检测。
4试验检测设备
公路工程试验检测应采用专业化的检测设备，数据质量应科学严格，检测具有比较严谨的过程，不能存在任何疏漏。因此，试验室对检测设备的检测能力的要求较高，检测人员要加强检测和校对检测设备，以确保抽样、检测数据符合试验要求。在试验室检测中检测设备是比较重要的工具，是试验室各项检测工作正常开展的重要基础。所以，试验室加强检测和校准检测设备，可提高公路工程试验检测数据的质量和精确性。在试验室中，专业化的检验设备，与其相符的使用方面内容，可获得更精确的试验数据和良好的试验效果。同时，试验室还应经常检测和校准检测设备，使检测设备能够保证较高的检测能力，也不会影响检测数据的精确度。
试验室应定期对检测设备进行核查，主要是针对全部检测设备的两次校准，以确保设备工作状态良好，不会发生任何异常情况。期间核查主要针对采用的检测设备通常需搬运和工作环境较为特殊时的检测设备，在期间核查检测设备完成后，试验室应分析核查数据的情况，核查数据发生的偏差较大时，应对使用的检测设备暂停，维修鉴定该设备，能够获得正常数据后，再继续使用，以保证获得比较精确的检测数据，以采取有针对性保养措施。
5试验检测标准及环境条件
对国家颁布实施的检测标准和检测方法应正确使用，在公路工程试验检测中，试验室以检测标准作为数据重要的支撑，全部检测数据结果以检测标准为重要支撑。试验室人员试验检测过程中，应保存好现场检测过程中的采样样品，对采样样品应用科学性最佳的检测设备相关试验检测工作，并针对样品与环境与规定检测标准的相符程度进行检测。
试验室在试验检测公路工程过程中，公路施工的实际环境对试验的要求相对较高，若试验室在检测过程中，气候、温湿度的检测产生了相应变化，与检测数据采集时的环境存在一定程度的差异，容易造成影响试验检测设备的问题，而获得的检测数据也将产生比较一定偏差。试验室试验检测公路工程过程中，检测环境中的空气对影响检测数据程度最大的一个因素。试验室人员应全面监控试验室检测环境，并详细记录有关监控数据，进而保障试验检测数据达到较高的准确性。
6静载试验技术分析
本研究结合静载试验检测技术，对公路桥梁采取应变测试、挠度测试等几种不同的测试方法，应用电阻应变片、万用表等一些实验工具。通常应在桥梁测量部位粘贴电阻应变片，经过测试可获得应变与应力之间存在的数据关系，进而对应力值进行计算。另外，在检测桥梁挠度过程中，采用百分表检测测试断面部位。结合桥梁工程建设情况，将桥梁第一跨内作为试验段，将跨中截面部位测试应变、挠度截面，以此分析静载试验相关数据。
6.1桥梁结构试验计算
根据桥梁结构有限元建模开展相关研究，针对桥梁荷载作用的试验，采用梁体横向分布系数准确计算桥梁各片结构的受力情况，根据刚接板梁法计算该桥梁上部结构截面的横向分布系数。
6.2桥梁荷载试验效率
根据公路I级加载，对荷载试验检测的效率进行确定。根据有关标准，可获得该桥梁试验检测荷载效率为1.04，符合0.96-1.04之间的规定值，说明试验检测加载与有关标准基本一致。
6.3试验检测情况
本桥梁主要分为偏载、对称加载两类加载方式，为确保在加载过程中桥梁结构的安全性，可按照3级分析加载，试验工况共分为0.81、0.91、1.01这3个，对称加载完成后，再按照100%偏载继续进行加载。
6.4试验检测结果及相关分析
6.4.1挠度的检验检测结果
在检验检测桥梁静载时，挠度校验系数η可对桥梁承载能力、工作状态等各方面的情况进行较为客观准确地评价，是所有指标中最关键的一个指标。根据有关规定可知，当η>1时，说明桥梁结构设计达不到较高的强度，不具有较高的安全性。
针对检验检测桥梁挠度测点的有关数据结果分析发现，桥梁中1#测点的梁跨中，受80%对称加载作用时，为-3.35实测值，-4.32理论值，0.76校验系数。90%对称加载作用时，为-3.88实测值，-4.88理论值，0.79校验系数。100%对称加载作用时，为-4.38实测值，-4.88理论值，0.79校验系数。100%偏载作用时，为-4.72实测值，-7.82理论值，0.62校验系数。受试验荷载作用的影响，受各种加载作用下，桥梁跨中截面实测值都低于理论值，表明桥梁结构符合刚度与设计要求。另外，挠度测点的检验系数η应处于0.62-0.82之间，都小于1，充分说明桥梁桥跨在未产生异常变形，结构与设计要求基本一致，桥梁上部结构表现出良好的受力状况。
根据有关要求，桥梁残余变位与总挠度之比α1不超过0.2，经1对比分析00%对称加载作用的相关结果可见，桥梁梁跨1#测点中，100%对称加载作用时，残余变位与总挠度之比为0.12，挠度与计算跨径之比为1/5814。100%偏载作用时，残余变位与总挠度之比0.02，挠度与计算跨径之比为1/13309。桥梁梁跨2#测点中，100%对称加载作用时，残余变位与总挠度之比为0.08，挠度与计算跨径之比为1/6609。100%偏载作用时，残余变位与总挠度之比0.04，挠度与计算跨径之比为1/6142。根据上述数据可知，α1可达到0.12的最大值，该数值未超出数据标准的相关规定，表明试验检测的桥梁跨上部结构与设计理论值基本接近，处于弹性状态。另外，根据以上数据结果显示，最大试验挠与计算跨径之比为1/5814，与有关规范规定基本一致，进一步证实梁承载能力达到设计要求，并表现良好的工作状态。
6.4.2桥梁应力的检验检测结果
对桥梁应力检测的具体结果为：80%对称加载作用时，为2.11实测值，2.66理论值，0校验系数。90%对称加载作用时，为2.16实测值，3.02理论值，0.71校验系数。100%对称加载作用时，为2.98实测值，3.35理论值，0.88校验系数。100%偏载作用时，为3.42实测值，4.79理论值，0.72校验系数。根据要求校验系数η≤1，能够发现检验检测桥梁应力过程中η应处于0.72-0.88之间，不超过1。因此，受检验检测荷载作用的影响，桥梁中各梁片具有较好的应力。
7结论
综上所述，公路桥梁对于社会经济发展产生了重要促进作用，为实现对公路桥梁结构状态的健康情况的全面了解，使产生的“疲劳带病”状态尽可能减少。因此，检测桥梁结构健康状态具有十分关键的作用。静载试验是在实际应用中结论比较准确、效率较高、只需花费较低成本即可实现对桥梁结构健康状况进行客观评价的一项荷载试验技术，应用该检测技术可对公路桥梁的承载力加深了解，继而对其结构的健康性进行客观评价。本研究结合具体案例，基于对静载试验检测技术的深入探讨，采用静载试验技术测试了公里桥梁挠度及应力，对于提高静载试验检测技术的应用效果具有一定的参考价值，在确保道路桥梁工程质量方面具有十分重要的作用。
