橋梁荷載（zǎi）試驗的意（yì）義

橋梁結構與生物的生長、衰亡（wáng）周期一樣，具有其獨特的生命周期。而在橋梁結構的生命周（zhōu）期內發生的結構缺陷和損傷將（jiāng）不可避免地影響橋梁（liáng）的使用性能。

為此，在橋梁的壽命周期（qī）內需對橋梁（liáng）的使用狀況、缺（quē）陷及損傷進行（háng）全（quán）麵（miàn）檢查，明確缺陷和損（sǔn）傷的性質、部位、嚴重（chóng）程度及發展趨勢，以便分析、評（píng）價缺陷及損傷對橋梁性能和承載力的影響。

精確有效地評估橋梁的實際承載能力具有重大（dà）的社會經（jīng）濟價值：一方麵它可（kě）以減少（shǎo）不必要的（de）加固、維修費用（yòng），另—方麵，也可以確保交通基礎設施的安全性能。

橋梁荷載試（shì）驗是判定（dìng）橋梁承載力性能時所不可（kě）忽略的重要步驟之一。橋梁荷載試驗利用荷載作用引起橋梁結構的變位和振動，從而測試橋梁結構指定部位的應力、應變、位移及加速（sù）度等數（shù）據。

橋梁荷載試驗的分類（lèi）

可按加載（zǎi）方式（shì）不同分為靜載試驗和動（dòng）載試驗。

1.靜載試驗

橋梁靜載試驗（yàn）主要測試橋梁控製截麵的應變、撓度和裂縫開展情況。將靜力計算（suàn）結果與荷載試驗結果進行對比，並結合原施（shī）工控製時所獲（huò）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相符，可判（pàn）定結構的施工質量、運營安全度，並評估（gū）橋梁結構（gòu）的承載截力。

（1）應變觀測。首先（xiān）由計算確定橋（qiáo）梁的控製截（jié）麵，然後在主梁控製（zhì）截麵處粘貼振（zhèn）弦式應（yīng）變計或（huò）電阻應變片測量其應變。

由於混凝土（tǔ）材料自身的離散性及裂縫的影響，混凝（níng）土橋梁的應變測試結果可能（néng）不太理想。通過實測的應變值和（hé）理論建模分祈計（jì）算值的對比，可得到橋梁（liáng）結構的強度校驗係數，該（gāi）係數反映了橋（qiáo）梁結構實際強（qiáng）度與設計預計值的偏差程度。

（2）撓度觀（guān）測。用百分表、精密水準儀或全站儀觀測（cè）橋梁結構在荷載作用下（xià）的變（biàn）形情況。通過實測變形和理（lǐ）論建模分析的對比，可得到橋梁的結構剛度校驗係數，它反映了（le）橋梁結構（gòu）實際剛度（dù）與設計預計值的偏差程度。

（3）裂縫觀測。加載試驗中裂縫觀測重點應放在結構承（chéng）受拉力較大部位及原有裂縫較長、較寬的（de）部（bù）位。

靜載試驗相對於動載試驗而言（yán）技術相對比較成熟，目前科研熱點主要集中於特新型傳感技術（shù）如GPS、光纖光柵和激光測量等方法應用於實際工程中去：另（lìng）外，無線傳感器技術在（zài）最近幾（jǐ）年也得到了廣泛的推廣和應用。

2.動載試驗

橋梁結構的動力特性（頻率、振型和（hé）阻尼比）是評估橋梁（liáng）結構工作（zuò）性能和進行橋（qiáo）梁動力分析的重要參數。橋梁在生命周期（qī）內將不可避免（miǎn）地承受（shòu）交通荷載、風等動力作用而產生振動。

動載試驗較靜載試驗更接近（jìn）於橋梁的實際（jì）使用狀態，可更有效地把握橋（qiáo）梁（liáng）的實際運營性（xìng）能。動載試驗屬於橫（héng）態（tài）測試問題，一些研究人員希望通（tōng）過對橋梁動態特性如頻率、振型的分析而識別出結構的（de）損（sǔn）傷情況。

但就（jiù）目前的技術水平而言（yán），可以比較精確地測量並識別（bié）橋梁整體結構的低階振動頻率，對於振型則相對難以準確測量，而直接利（lì）用測得的整體橋梁結（jié）構動力（lì）特（tè）性來識別橋梁的局部損傷屬於力學中的反問題，列於複（fù）雜且高冗餘度的大（dà）跨橋梁結構，在（zài）技術上難度很大。

需要指（zhǐ）出的（de）是，橋梁管理人員更迫（pò）切希（xī）望知道的是橋梁損傷後的承載能力和可（kě）靠度水平以及是否需要采取維護措施（shī），且很多損傷狀況可超過目測即可確定。因此，對於橋梁（liáng）損傷的識別問題可能並非（fēi）如此必要與（yǔ）迫（pò）切（qiē）。

橋梁的動載試驗按橋梁受激（jī）勵方式的不同可分為以下三類：環境脈動激勵試驗（yàn）、車輛衝擊試驗、激振器強迫振動試驗。

2.1環境（jìng）脈動激勵試驗

環境脈（mò）動激勵輸入與附近激勵源類別和特性相關（guān）。

不同的激勵（lì）源（yuán），由（yóu）於產生機理不同，其頻帶範圍和幅值大小往往也不同。如車（chē）輛交通引起的地脈動（dòng），其幅值大小一般不（bú）超過0.2m／s2，頻帶範圍在0-80Hz，而風荷載的頻帶（dài）範圍則在0~10Hz。

實際輸入到橋梁（liáng）結構的激勵幅（fú）值大小（xiǎo）和頻帶範圍則與結構物自身及場址環境等（děng）諸多因素相關，很多橋梁場址處的環境激（jī）勵源往往難於確定，且很可能會（huì）同時存（cún）在多個激勵源的影響。

因此，在理論分析中（zhōng）往往將環境（jìng）脈動激勵輸入近似簡化為隨機（jī）白噪聲。將結構在環境隨機脈動激勵下的振（zhèn）動信號進行分析，即可得（dé）到（dào）結構的頻率、振型和阻尼。

環境（jìng）脈動（dòng）激勵試驗方法不需（xū）要使用笨重的激振設備，因此，該方法對（duì）於難於進行普通加載試驗的超大跨橋梁結構具有獨特的優勢。

需注意的是，利用脈動激（jī）勵測（cè）量得到的（de）橋梁阻尼值為結構在小幅振動時的阻尼（ní）值（zhí），與結構在大振幅（fú）時的（de）阻尼值可能會有（yǒu）所（suǒ）不同。

2.2車輛衝擊試驗

車輛衝擊試驗可按車輛激勵方式的不同分為跑（pǎo）車（chē）試驗、製動試驗和跳車試驗。由於車輛荷載是橋梁所承（chéng）受（shòu）的主要設計荷（hé）載之一，通過在試驗中模擬車輛的實際作用如跑車、製動和跳（tiào）車等行為，可更（gèng）有效地把握（wò）橋梁的實（shí）際（jì）承載與工作特性。

車輛和橋梁的作用問題實質上是車輛路麵橋梁的相互耦台作用問題，其機理理十分複雜。由車輛衝擊試驗（yàn）可以得（dé）到橋梁的衝擊係（xì）數，為橋梁設計所需的重要參數之。

瑞士EMPA試驗室曾（céng）進行了大量（liàng）中小跨徑公路橋梁的（de）跑車試（shì）驗，由（yóu）試驗數據（jù）分析回歸得到了梁橋基頻的經驗（yàn）計算公式，同時也得到了橋梁的模態（tài）阻尼比和衝擊係數的分布情況（kuàng）。試（shì）驗數據統（tǒng）計分析結果（guǒ）表明，橋梁的基頻實測值與理論（lùn）預測值吻合良好。

橫態阻尼比值則相當離散，所測211座橋梁的最大（dà）模態阻尼比值是最（zuì）小模態阻尼比值（zhí）的25倍。結構的損傷破壞將（jiāng）在定程度上增大其阻尼值，但對於橋梁阻尼與結構狀態的明確對應關係（xì）仍需進步（bù）深（shēn）入研究。

製動試驗是用試驗（yàn）車輛以穩定時（shí）速駛（shǐ）過橋梁，在橋梁上緊急製動，測量橋梁備特征部位的響應。製動試驗主要測定橋（qiáo）梁承受活載水平力的性能。

跳車試驗在預設位置設置（zhì）直角三角木，由重車以不同速度（dù）從三角木上自由落體激振橋梁。跳（tiào）車試（shì）驗測定橋梁承受車輛活載豎向衝擊力的性能。

需注意以上跑車試驗、製動試驗和跳車試驗（yàn）所得到的衝擊係數往往具有（yǒu）較大（dà）的（de）區（qū）別，其所代（dài）表的（de）含（hán）義也有所不同。

實（shí）測（cè）衝擊（jī）係數值與車速、橋型、路麵情況（kuàng）等均有關聯，研究人員（yuán）在對車輛進行（háng）跑車試驗時（shí），往往要進行多次以減（jiǎn）小隨機誤差，並針對不同試驗（yàn）工況，進行理（lǐ）論分析以有效理解和（hé）把握試驗現象。

2.3激振器強迫振動試驗

橋梁強迫振動試（shì）驗所需融振儀器多，試驗時需專門中斷交通，且周期較長，因此強迫（pò）振動試驗較少在實際橋梁（liáng）荷載試驗中采用。

但激振器強迫振動試驗可控製激勵輸入且該激大小可知，可激起橋梁的（de）大幅振動健測（cè）試的參數往往（wǎng）比較全麵且（qiě）精度較高，可更全麵地把握橋梁的動力（lì）特性。因此，橋梁（liáng）的強迫（pò）振動試驗對於新型橋梁結構仍具（jù）有其特（tè）定的意義。

橋梁荷載試驗（yàn）研究發展方向（xiàng）

綜上（shàng）所述可知，科研（yán）人（rén）員雖然在（zài）橋梁荷載（zǎi）試驗研究方麵撒了大量的基礎工作，並已初步建立了利用荷載試驗結果評定橋梁承（chéng）載能（néng）力的（de）機構，但是仍存在諸多的細節問題，在精細化研究方麵仍有很多工作要做：

1.精確評怙橋梁結構實際承載（zǎi）能力（lì）；

2.校驗橋梁的力學模型並予以修正；

3.棱驗橋梁結構的可靠度模型並予以修正。

其（qí）中橋梁（liáng）結構的力學模型問題主（zhǔ）要指（zhǐ）荷載的橫向分布問題和非結構部（bù）件參與受（shòu）力的問題。

通過橋梁（liáng）荷載試驗結果可以更精（jīng）確地評估（gū）橋梁的實際承載（zǎi）能（néng）力並判定（dìng）橋梁是否（fǒu）需要維修加固，研究結果在實際工程中將具有重大的社會經濟價值。此外（wài），一些（xiē）新型快速（sù）的橋梁檢測傳感器、檢測技術的開發應用也是國內外常（cháng）見的（de）研究發展方向之（zhī）一。

結束語

綜上所述，橋梁荷載試驗是項複雜而細致的工作，不僅要求工作人員有（yǒu）豐宮的實際現場（chǎng）經驗，同時需要堅實的理論基礎作為（wéi）指導。隻有把理（lǐ）論和實際充分結合起來，再加上指（zhǐ）揮者與各（gè）試（shì）驗人員之間的默契配合，才能做好檢測工作並取得滿意的數據，也隻有這樣（yàng）才有可能（néng）做出準確的評估（gū）。