中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
在對(duì)公路橋梁的承載能力進(jìn)行核實(shí)和鑒定時(shí)，最有效也最常用的一個(gè)方法就是進(jìn)行荷載試驗(yàn)。其試驗(yàn)分為靜力荷載試驗(yàn)與動(dòng)力荷載試驗(yàn)，通常以靜力荷載為主。通過(guò)橋梁抽檢跨靜力荷載試驗(yàn)，可以了解抽檢跨結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形情況、實(shí)際工作性能與工程質(zhì)量，并且以此為依據(jù)對(duì)橋梁的實(shí)際承載能力進(jìn)行評(píng)估。
小編在本文介紹靜力荷載試驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，對(duì)公路橋梁的靜力荷載試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了探析，以供參考。
隨著公路交通事業(yè)迅速的發(fā)展，人們對(duì)橋梁的使用性能也提出了較高的要求，橋梁的安全檢測(cè)是一項(xiàng)極其重要工作，橋梁安全檢測(cè)中的重點(diǎn)則是判別橋梁承載能力是否滿足通行要求，尤其是對(duì)于一些缺乏設(shè)計(jì)資料、結(jié)構(gòu)受力不詳不便驗(yàn)算或?qū)Ω鶕?jù)檢驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果綜合判斷的橋粱承載能力有疑問的舊橋，靜力荷載試驗(yàn)則更為必要。
橋梁靜力荷載試驗(yàn)是把靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置，以便于測(cè)試出結(jié)構(gòu)的靜位移、靜應(yīng)變以及裂縫等等，從而以此推斷在荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)使用能力和工作狀況的試驗(yàn)。
其目的是檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量；直接了解橋梁結(jié)構(gòu)承載情況，借以判斷橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際的承載能力；驗(yàn)證橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論；積累科學(xué)技術(shù)資料，充實(shí)以及發(fā)展橋梁計(jì)算理論和施工技術(shù)。
一、試驗(yàn)項(xiàng)目
就試驗(yàn)?zāi)康亩?，舊橋靜力荷載試驗(yàn)項(xiàng)目大體上分為兩類：一種是測(cè)定荷載橫向分布特性的單點(diǎn)加載試驗(yàn)；另一種為鑒定橋梁承載能力的加載試驗(yàn)。因此加載試驗(yàn)項(xiàng)目安排應(yīng)抓住重點(diǎn)，不宜過(guò)多。
二、實(shí)驗(yàn)步驟和要求
1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作
實(shí)驗(yàn)前要根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康闹贫ㄔ敿?xì)的試驗(yàn)計(jì)劃和實(shí)施方案，明確加載方案、確定測(cè)點(diǎn)位置、加載控制技術(shù)及安全措施、試驗(yàn)程序與進(jìn)度等內(nèi)容。
1.1 儀器儀表的選擇
在根據(jù)觀測(cè)項(xiàng)目需要選擇儀表儀器的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)從實(shí)際需要出發(fā)選擇適合測(cè)試精度要求的儀器儀表，但同時(shí)，也需要注意環(huán)境條件，以避免盲目的追求精度。儀器儀表需要有足夠的量程、其規(guī)格型號(hào)也要保持一致，在測(cè)點(diǎn)較多的時(shí)候，適宜使用電測(cè)儀表。
1.2 選擇試驗(yàn)孔
確定試驗(yàn)孔(墩、臺(tái))應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力最不利、結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況較差或病害多而嚴(yán)重、便于搭設(shè)腳手架和設(shè)置測(cè)點(diǎn)以及加荷方便等原則進(jìn)行。一般要結(jié)合橋梁檢查和驗(yàn)算工作進(jìn)行。對(duì)于多孔結(jié)構(gòu)，還需考慮病害或問題的種類及結(jié)構(gòu)上的不同等因素，具體確定能反映出橋梁整體性能的孔跨。
1.3 檢查架與儀器架的搭設(shè)
為方便觀測(cè)儀表與裂縫，檢查架必須應(yīng)以方便、經(jīng)濟(jì)、安全為原則，且檢查架和儀表架間完全脫離，不干擾測(cè)點(diǎn)附屬的設(shè)施，不影響儀表與測(cè)點(diǎn)的工作。在橋下凈空高不便設(shè)置固定檢查架的時(shí)候，可以采用輕便的活動(dòng)吊架。另外，在搭設(shè)儀表架時(shí)還需留心觀測(cè)點(diǎn)的防雨措施和避免陽(yáng)光直接照射等。
1.4 測(cè)量部位與測(cè)點(diǎn)選擇
測(cè)量部位與測(cè)選擇應(yīng)在滿足試驗(yàn)?zāi)康牡那疤嵯拢瑴y(cè)點(diǎn)數(shù)量與布置必須充分、足夠，測(cè)點(diǎn)宜少不宜多，以便試驗(yàn)工作重點(diǎn)突出；測(cè)點(diǎn)位置必須有代表性，以利計(jì)算分析；應(yīng)布設(shè)一定數(shù)量的校核測(cè)點(diǎn)，以保證測(cè)雖數(shù)據(jù)可靠。此外，測(cè)點(diǎn)的布置對(duì)試驗(yàn)工作應(yīng)是安全和方便的。
2.加載方案
2.1 分級(jí)加載
為掌握橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變或變位隨加載內(nèi)力增加的變化關(guān)系和防止結(jié)構(gòu)意外損壞，試驗(yàn)荷載需逐級(jí)增加，分級(jí)加載最好在每級(jí)加載后卸載，也可逐級(jí)加載達(dá)最大荷載后再逐級(jí)卸載。一般來(lái)說(shuō)，按最大控制截面內(nèi)力平均分為3~4級(jí)。在使用重車加載，車輛的加載、稱重卸載、有困難的情況下，也可分為2~3級(jí)。在前期工作不充分、橋梁狀況較差的情況下，加載分級(jí)應(yīng)盡量增多。若限于條件而加載分級(jí)較少的時(shí)候，為確保試驗(yàn)的安全，應(yīng)當(dāng)在每級(jí)加載的時(shí)候，讓車輛逐輛慢慢駛?cè)腩A(yù)定的加載位置。
2.2 加載物選擇
加載物可選用裝載重物的汽車或平板車或就近利用施工機(jī)械車輛。采用車輛加載便于調(diào)運(yùn)和加載布置，加卸載迅速。采用車載既能作靜載試驗(yàn)又能作動(dòng)載試驗(yàn)。加載也可采用重物，按控制荷載的著地輪跡先搭設(shè)承載架，再在架上堆放重物或設(shè)置水箱進(jìn)行加載。加載物應(yīng)進(jìn)行稱重，可直接稱重，由體積換算成重量，也可以根據(jù)車輛出廠規(guī)格確定空車軸重，再根據(jù)裝載重物的重量及其重心將其分配至各軸，稱重誤差最大不得超過(guò)5%。
2.3 加載時(shí)間要求
為減少溫度變化對(duì)靜載試驗(yàn)的影響，加載試驗(yàn)時(shí)間以晚10時(shí)至早6時(shí)為宜。當(dāng)采用加卸載迅速的車輛進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)亦可安排在白晝溫差較小的時(shí)段。重物加載準(zhǔn)備工作量大，加卸、載所需周期較長(zhǎng)，交通中斷時(shí)間亦較長(zhǎng)，且試驗(yàn)時(shí)溫度變化對(duì)測(cè)點(diǎn)的影響較大，因此宜安排在夜間進(jìn)行。
3.數(shù)據(jù)觀測(cè)
3.1觀測(cè)項(xiàng)目
橋梁觀測(cè)項(xiàng)目主要有結(jié)構(gòu)的最大撓度、結(jié)構(gòu)最大拉、支座沉降、壓應(yīng)力和中性軸位置、支座附近截面的主拉應(yīng)力、活動(dòng)支座的變化以及裂縫的出現(xiàn)和擴(kuò)展?fàn)顩r等。在荷載作用下橋梁的變形分成兩類：一類為整體變形，是指變形能反映結(jié)構(gòu)的整體工作狀況，比如撓度、支座位移等；另一類稱為局部變形，是反映結(jié)構(gòu)的局部工作狀況，例如纖維變形、裂縫和局部擠壓變形等。
在確定觀測(cè)項(xiàng)目時(shí)，首先要考慮結(jié)構(gòu)的整體變形，因?yàn)樗芨爬ńY(jié)構(gòu)工作的全貌，也能反映結(jié)構(gòu)任何部分的異常變形或局部損壞。局部變形同樣很重要，其能反映結(jié)構(gòu)的抗裂性能，又是推斷結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況和極限強(qiáng)度的主要指標(biāo)，因此，觀測(cè)項(xiàng)目相測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)滿足分析與推斷結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的要求。
3.2 觀測(cè)方法
3.2.1 位移測(cè)量
位移測(cè)量的方法大致有兩類：一類是接觸式測(cè)量，常見的方法是機(jī)械測(cè)量法和電測(cè)法，通過(guò)各種類型的撓度計(jì)、百分表和位移傳感器具觀測(cè)和記錄結(jié)構(gòu)位移變化；另一類是非接觸式測(cè)設(shè)，多采用光學(xué)測(cè)量?jī)x器，通過(guò)精密水準(zhǔn)儀、高精度經(jīng)緯儀、攝影經(jīng)緯儀、立體座標(biāo)儀和計(jì)算機(jī)等觀測(cè)和記錄結(jié)構(gòu)位移變化。
3.2.2 應(yīng)變測(cè)量
應(yīng)變測(cè)量分為兩種情況，即橋梁結(jié)構(gòu)主應(yīng)力方向未知、已知情況。前者是經(jīng)常遇到的，比如在有突變或截面形狀不規(guī)則的位置。在測(cè)定這些部位的平面應(yīng)力狀態(tài)的時(shí)候，一般按一定直角坐標(biāo)系均勻布點(diǎn)，每點(diǎn)按三個(gè)方向布設(shè)成一個(gè)應(yīng)變花形式。通過(guò)干分表、杠桿引伸儀、鋼筋應(yīng)力計(jì)、應(yīng)變片、手持應(yīng)變儀、電阻應(yīng)變儀和應(yīng)變花等觀測(cè)及記錄結(jié)構(gòu)應(yīng)變情況。
3.2.3 裂縫觀測(cè)
通常而言，裂縫觀測(cè)主要是依靠目力輔以刻度放大鏡，而有時(shí)也用應(yīng)變計(jì)來(lái)測(cè)定裂縫的出現(xiàn)、沿受力主鋼筋方向連續(xù)布置電阻應(yīng)變片、開裂荷載等。應(yīng)變計(jì)(片)連續(xù)布置的長(zhǎng)度不小于30倍主筋直徑或者2~3個(gè)計(jì)算裂縫間距。
3.3測(cè)讀要求
為保證數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確，應(yīng)盡量避免環(huán)境因素干擾。所有測(cè)點(diǎn)讀數(shù)時(shí)間要做到基本相同，加裁前均需進(jìn)行預(yù)加載讀數(shù)，以后每次加卸載后立即讀數(shù)一次，并在結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定后，進(jìn)入下一級(jí)荷載前再讀數(shù)一次。對(duì)于結(jié)構(gòu)變形最大的測(cè)點(diǎn)，需每隔5min測(cè)讀一次，直至讀數(shù)穩(wěn)定。每次測(cè)瀆時(shí)，應(yīng)同時(shí)記錄周圍的氣象資料如溫度、濕度等。
3.4資料整理、分析與評(píng)定
試驗(yàn)完成后要對(duì)試驗(yàn)資料進(jìn)行認(rèn)真整理、系統(tǒng)分析和客觀評(píng)定。以既有橋梁結(jié)構(gòu)資料和實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載力、剛度、裂縫等方面分析，從而綜合確定橋梁承載能力及橋梁等級(jí)狀況。
結(jié)語(yǔ)
總而言之，橋梁靜力荷載試驗(yàn)作為判別橋梁承載能力的有效手段，其試驗(yàn)是基于橋梁使用狀況與歷史資料，并采集現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過(guò)計(jì)算驗(yàn)證，可以準(zhǔn)確把握橋梁承載能力和現(xiàn)實(shí)結(jié)構(gòu)狀況。因此，這也需要我們不斷的對(duì)其技術(shù)進(jìn)行分析和研究，從而進(jìn)一步的完善及提高公路橋梁的靜力荷載試驗(yàn)技術(shù)。
