橋梁荷載試(shì)驗是判定橋梁承載力性能時(shí)所(suǒ)不(bú)可忽略的重要步驟之一。橋梁荷(hé)載試驗利用荷載(zǎi)作用引起橋梁結構的變位和振動(dòng),從(cóng)而測試橋梁(liáng)結構指定部位的應力、應變、位(wèi)移及加速度等數據。橋梁的荷載試驗分為靜載和動載兩種方(fāng)式,考慮到最能夠直接有效評定橋梁的工作狀(zhuàng)態和應用範圍,我(wǒ)們僅探討(tǎo)靜力荷載試驗,因為它在設計和施工質量的檢(jiǎn)驗,判斷承載力、驗證設計理(lǐ)論和設計方法等方(fāng)麵更為準確和可靠。
靜荷載試驗基本原理就是在不同的橋梁荷載組合方式下,驗證控製(zhì)截麵的應變、位移或裂(liè)縫,進而分析橋梁的承載能力和病害程度,一般情況下以(yǐ)反映橋梁結構的最不利受力狀態為目標,用(yòng)結構校驗係(xì)數和相對殘餘變形等參數對結構的可靠性、剛度、安全(quán)度或強度儲備等給予判(pàn)定。而在試驗數據(jù)的獲取中,也不斷的發展了各種形式的傳感器技術,如應變的測量從箔式應變片、應變計、晶振式(shì)應(yīng)變計、光纖式應變(biàn)計到無線應變計等新技術,但是結構的性能評(píng)定(dìng)參數仍然以上述指標(biāo)為主。
一般情況下,橋梁荷載試驗應按三個階(jiē)段進(jìn)行,即準備階段、加載與測試階段、分析評定階段。準(zhǔn)備階段(duàn)的工作是順利地進行橋梁荷載試(shì)驗的必要條件。實踐證明,整個橋梁荷載試驗工作(zuò)的成敗在很大程度上取決於試驗前的準(zhǔn)備(bèi)工作。
試驗準備階段的工作包括(kuò):
1,資料準備
根據需要收集(jí)資料(liào),具體(tǐ)包括(kuò):設計資料,施(shī)工、監理、監控與竣工(gōng)技術資料,養護、試驗資料及其維(wéi)修與加固資料,橋梁運營荷載資料等。通(tōng)過實地調查,直接觀察橋梁外觀缺損狀況,判斷病害成因,掌握管養或加固及(jí)當前運行情況,有針對性地確定試驗橋跨和工作重點。
2,試驗橋跨的選(xuǎn)擇
試驗橋跨應(yīng)選(xuǎn)擇受力不利、缺陷較多或病害較嚴重的橋跨。對於結構形式、跨徑相(xiàng)同的多跨橋梁,可選(xuǎn)擇具有代表性的一(yī)跨或幾(jǐ)跨(kuà)進行試驗;對(duì)結構形式不同的多跨橋梁,應按不(bú)同結構形式分別選擇具有代表性的一跨或幾跨進行了試驗(yàn);對於結構形式相同但跨徑不同的多跨橋梁,則應根據計算結果,綜合分析選定其中受力最不利的一跨或幾跨進行試驗。
橋(qiáo)梁靜(jìng)荷載(zǎi)試驗可按加載方式不同分為
靜載試驗和動載試驗。
1,靜(jìng)載試驗
橋(qiáo)梁靜載試驗主要測試橋梁控製截(jié)麵的應變、撓(náo)度和裂縫開展情況。將靜力(lì)計算結果與荷載試驗結果進行(háng)對比,並結合原施工控(kòng)製時所獲得的成橋狀態恒載應力以確定橋梁結構的實際工作狀態與設計期望值是否(fǒu)相符,可判定結構的施工質量、運營安全(quán)度,並評估橋梁結構的承載截力。
(1)應變(biàn)觀測。首先由計算確定橋(qiáo)梁的控製截麵(miàn),然(rán)後在主梁控製截麵處粘貼振弦式應變計或電(diàn)阻應變片測量其應變。
由於混凝土材料自身的離散(sàn)性及裂縫的(de)影響,混凝土橋梁的應變測試(shì)結果可能(néng)不太理想。通過實測的應變值和理論建模分祈計算(suàn)值(zhí)的對比,可得到橋梁(liáng)結構的強度校驗係數,該係數(shù)反映了橋梁結構實際強度與設計預計值的偏差程(chéng)度。
(2)撓度觀測。用百分表、精密水準儀或全站儀觀測橋(qiáo)梁結構在荷載(zǎi)作用下的變形情況。通過(guò)實測變(biàn)形和理論建模分析的對比(bǐ),可得到橋梁的結(jié)構剛度校驗係數,它反映了橋梁結構實際剛度與(yǔ)設計預計值的偏差程度。
(3)裂縫觀測。加載(zǎi)試驗中裂縫觀(guān)測(cè)重點應放在結構承受拉力較(jiào)大部位及(jí)原(yuán)有(yǒu)裂縫較長、較寬(kuān)的部位。
靜載試驗相對於動載(zǎi)試驗(yàn)而言技術相對比較(jiào)成熟,目前科研熱點主要集中於(yú)特新型傳感技術如(rú)GPS、光纖光柵和(hé)激光測量等方法應用於實際(jì)工程中去(qù):另外,無線傳感器技術在最近幾年也得到了廣泛的推廣和應用。
2,動載試驗
橋梁結構的動力特(tè)性(頻(pín)率、振(zhèn)型(xíng)和阻尼比)是評估橋梁結構工作性能和進(jìn)行(háng)橋梁動力(lì)分析的重要參數。橋梁在生命周期內將(jiāng)不可避免(miǎn)地承受交通荷載(zǎi)、風等(děng)動力作用而產生振(zhèn)動。
動載試驗較靜載試驗更接(jiē)近於橋(qiáo)梁的實際使(shǐ)用狀態,可(kě)更(gèng)有效地把握橋(qiáo)梁的實際運營性能。動載試(shì)驗屬於(yú)橫態測試問題,一些研究人員希望通過對橋梁動態特性如頻率、振型的分析而識別出結構的損傷情況。