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公路桥梁检测中荷载试验的应用
摘要:伴随我国交通运输事业的快速发展,给公路桥梁结构性能提出了更高的要求。但因超载重载现象的长期存在,导致桥梁结构性能不断下降,如何做好桥梁加固与维修工作显得尤为重要。在运营桥梁结构力学性能及承载能力检测中,静动载试验最为有效,为此,决定在本工程选用静动载试验进行检测。
关键词:公路桥梁;荷载试验;动载试验
动载试验与静载试验属于荷载试验的主要构成,动载试验主要包括跑车试验、跳车试验、脉动试验,静载试验则需要关注内力或位移控制的选定、试验荷载的确定。为保证荷载试验更好地服务于公路桥梁检测,正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。
1荷载试验
一般来说,排除其他因素的影响,试验的结果与试验数据的数量是成正比的,换句话说,所收集的数据越多,试验的结果也就越精确。因此,通过设置多点进行检测是保证公路桥梁的检测结果的关键一步。此外,由于检测点多过,因此不可能每个点都重点检测,在具体检测中,可通过对重点内容,如所测结构的稳定性以及强度等进行重点检测。总的来说,在对公路桥梁进行荷载试验时,要重点面向有状况前兆的公路路段或者是有不良现象的公路路段,而不是,也不可能是全部路段。只有通过有针对性、有重点地检测,才能快速地发现问题,并且解决问题。
通常情况下,对于公路桥梁进行荷载试验,主要有以下几种情况。一是桥梁建造时跨度大并且应用新型技术或者工艺。这主要是因为,跨度大的桥梁,施工难度更大,出现问题的可能性也更大,再加上新型技术或者工艺,与传统的工艺技术比较,其应用时间短,效果还未等到非常精准的验证,故而需要重点检测。二是公路桥梁是针对特种车而改造或者建造的。与普通车辆相比,特种车非常特殊,对道路桥梁的要求也不同,因而必须重点对这些路段进行荷载试验,确保路段荷载能够满足特种车的需求。三是对旧的公路段在原有基础上的改造。当前,对旧公路的改造检验尚未形成一套完整的体系,因而进行荷载试验实有必要。四是对于使用年限长的路段。道路桥梁修好以后,随着投入使用年限的增加,其会日渐老化,因而加强荷载试验检测实有必要。
2公路桥梁检测中的荷载试验的应用
2.1动载试验及其应用
①选择动载施加方法。目前,在国内路桥工程中采用动载试验进行检测的过程中主要运用激振方法,具体需要结合路桥工程结构和整体刚度等实际情况来选择便捷的方法,常见的激振方法主要包括共振法、自振法和脉动法。其中的共振法主要是采用激振仪器向相应待检测的路桥结构施加一定激振力,借助所产生的激振力来使桥梁结构出现共振,对桥梁结构在共振力作用下的实际动力特性进行评估和判断。自振法则是使桥梁结构在带有阻尼的自由衰减震动作用下的振动曲线图记录下来,借此来反映结构性能。脉动法则主要是对桥梁结构固有频率进行测定,具体就是测定车辆等附近设施所产生的振动促使路桥结构出现了小而不规则振动的一种测定方法。
②测定和分析动载试验数据。在测定路桥结构动力特性的过程中,当前主要采用分析处理法,具体可以划分为频域分析和时域分析,前者主要采用变换针对时域信号进行数字化处理,借此判定路桥结构频率情况;后者则主要是对其时程曲线进行分析,借此来获取冲击系数、阻尼比和振型等相关参数,具体测定要点主要包括如下几个方面:
第1,固有频率测定,具体就是依据实测记录上测试体系中的功率谱图来对时域历程曲线、峰值及其相关图纸进行实体试验,同时结合基频来求解出路桥承重结构的动刚度。如果实测数值小于理论计算值,那么就表明路桥结构的实际刚度值比较大,这时候路桥工程结构可以保持正常,否则就意味着路桥工程结构容易出现开裂等异常情况。第二,阻尼测定。考虑到路桥工程结构阻尼特性会因为数衰减率和阻尼比的影响,所以常常需要采用半功率带宽法,结合功率谱图来求解出阻尼值,或者直接借助测试体系软件来进行求解,一般该值控制在0.01~0.08范围内。如果所求出的路桥结构阻尼值比较大,那么就预示着该路桥结构具有比较强的耗能情况,容易出现结构裂缝、支座异常等异常情况。第三,振型测定。通过在所检测路桥结构中的各个关键部位安置传感器,采用共振法来记录激振设备作用下路桥中各个关键部位的振幅和相位情况,之后借助对比法来对各个测定振幅和相位来绘制出对应的振型曲线,借此来判定路桥工程结构特性。
2.2静载试验及其应用
①对于静载试验来说,相应的试验对象务必具备以下特点:施工质量存在严重的问题,并且在运营期间出现了较多的病害。
②确定试验荷载通常情况下,在确定荷载试验的过程中,一般应对桥梁结构在设计以及预期内产生的各类数据实施分析,以从中得到荷载内力的控制线;与此同时还应确保荷载与控制荷载的处理采取同样的方式,而在求取试验荷载的过程中,其中对内力影响的相关因素应重点关注。另外需要注意的是,为了能够确保试验取得最佳的执行效果,一般试验荷载所产生的效应务必控制在能够限定的范围内。
③静载试验结构的分析以及桥梁结构静载试验的评价,通常是借助于校验系数的指标来具体进行的。具体来说,就是通过某一检测点静载的实测值与理论值的比值来表示。当系数为1时,即代表二者数值的统一和吻合,而如果系数小于1,则说明结构有着较为稳定优良的工作性能,反之则说明其工作性能较差。
3公路桥梁检测中荷载试验应用要点
①在公路桥梁的检测中进行荷载试验,在实验前要做好准备工作,具体要求如下:一是,落实好试验孔的选择。在进行公路桥梁荷载试验孔的选择时,不能只选择易检测的孔,对于不利检测的点也要选择。其次是对于结构对称的公路桥梁来说,进行公路桥梁检测荷载试验时,可选择具有代表性的孔。二是,落实好放样以及试验支架工作。在进行公路桥梁荷载试验时,免不了要进行支架搭设,因此在搭设时,要因时因地制宜,选择最适合的搭设方式。放样工作是在搭设工作完成以后才进行的,放样工作主要是针对桥梁加载位置和测试点。三是,当所有的工作完成以后,还需最终确认照明、仪器以及通信设施和安全等相关的配套工作。
②在实验前,大致预估桥梁的荷载,是保证试验成功的关键环节。预估内力值时,为保证结果的准确性,需在最不利于工况的条件下进行。对应的截面内力是通过获得的数据对荷载加以控制得到的。为了确保整个试验能够在可控的范围内完成,还需将荷载控制在原有的荷载内,具体做法是,要保证最不利工况下得到的荷载值,且要根据相关规范的要求来保证。
结语:
综上所述,公路桥梁检测中荷载试验的开展存在较高现实意义。荷载试验的种类比较多,涵盖了静载试验和动载实验,相应的应用流程各不相同,必须要结合路桥工程的实际情况来合理选择荷载试验方法。与此同时,要严格按照所选荷载试验的检测流程和要求,科学制定应用方案,确保可以充分利用荷载试验来确保路桥性能可以满足实际应用需求,从而借此来确保国内路桥工程整体质量。
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