连续刚构桥梁荷载试验检测要点研究

李旭龙

（江西省交通运输科学研究院有限公司，江西南昌330200）

0 引言

在连续刚构桥梁项目开展的过程中，桥梁荷载试验检测水平的高低，在一定程度上影响着桥梁的整体稳定性。因此，在桥梁荷载试验检测工作开展阶段，必须要在了解桥梁荷载检测需求的基础上，寻找出科学有效的试验检测方法，从而对涉及的参数进行核对，以提高连续刚构桥梁工程项目的建设进度以及建设质量。

1 桥梁荷载检测概述

桥梁为重要的交通基础设施，是公路工程的组成部分，所以桥梁的运营质量受到了人们的广泛关注。基于此，在桥梁运行中，必须保障安全性，应随时进行桥梁运行状态的检测。当前所使用的桥梁运行状态检测方式主要是桥梁静载试验与动载试验，通过对桥梁项目全方位、系统化的检查，获得检查点结果，从而分析桥梁受力结构特点，检测时通常会选择桥梁结构受力最差的部分，以了解桥梁的工作状况。检查的结果就能够评估桥梁是否可以达到承载性能的要求，这也是判断桥梁质量的关键性环节。在桥梁投入运行之后，容易产生较多的外观性病害问题，这就需要从桥梁结构内部实施必要的检测，了解是否有损伤或者缺陷等问题，只有合理地进行检测，提高检测水平，才能保证数据的精度，以便针对桥梁的具体情况采取科学、合理的处理措施，切实提升桥梁的运行效果，保障人们的生命安全。

2 桥梁荷载检测的目的

2.1 监控施工质量

在一些新建设的桥梁项目中，容易在很多方面存在问题，比如地质条件、水文状况、建筑材料、工程技术等。如果不能及时有效地处理这些问题，就会导致一些突发事件的出现，所以要切实保证桥梁工程的质量，就要随时监控施工质量，以消除质量隐患。在桥梁项目建设完成之后，质量验收时需要进行荷载性能的检测，主要用来确定整体和局部的受力条件是否达到设计标准要求，以此来评价工程质量，这对于提高工程水平有重要价值[1]。

2.2 估算桥梁实际承载力

某桥梁项目在运营中，因为出现风化，在持续外力的作用下，桥梁结构损坏严重，同时由于荷载设计比较小，存在严重超载问题，且没有落实必要的保养处理措施，导致桥梁结构的质量下降明显，安全性比较差，所以需要再次进行荷载试验，以确定桥梁的损伤情况以及承载性能下降的状况，为后续加固与维修提供良好的数据支持。

2.3 验证新技术

桥梁项目施工中，结构、工艺、技术等都会影响其质量水平，尤其是一些新技术、新材料以及新工艺，往往由于没有经过全面的验证，而导致无法满足现场施工需要。基于此，应对桥梁进行荷载试验，了解其运行效果，分析其是否能够达到预期的标准，为提高桥梁质量打下基础。

3 预应力混凝土连续刚构桥梁试验检测技术

3.1 声波透射技术

声波透射技术的工作原理是通过声波信号进行桥梁工程结构的检测工作，一般被应用于桥梁桩基结构部位的检测中。在混凝土连续刚构桥梁建设施工中，应用声波发射并收集桥梁被穿透后的声波，通过声波衰减的情况就可以了解到桥梁桩基结构的类型以及材料厚度参数，分析其内部是否存在损坏的情况，以保证检测人员可以及时发现桥梁存在的安全隐患问题，以便展开有效措施。声波透射技术操作简单，运行成本也不高，所以被大量地应用到桥梁工程领域，尤其是直径较大的桩基检测中[2]。

3.2 红外热成像检测技术

红外热成像检测技术目前运用较为广泛，主要运用于预应力混凝土连续刚构桥荷载检测，通过红外线成像仪可获得相应的温度图，进而能够确定桥梁的具体特性和结构特性。以材料特点为出发点，厚度较小的桥梁部位，温度升高速度较快，通过红外线成像仪可以进行快速检测，且在图像中标记出来，工作人员便能够快速发现和确定位置。同时，红外热成像检测技术还能够进行桥梁缺陷部位的确定。

3.3 无线电监测技术

预应力混凝土连续刚结构桥梁工程包含的细节比较多，施工的复杂性也比较高，在正常的运行中，极易受到很多因素的干扰和影响，威胁其安全性和稳定性，例如会导致桥梁表面发生裂缝，给桥梁结构的承载性能和美观性带来不利影响。应用无线电监测技术，可以快速确定裂缝位置，因为该区域内应力波特点比较明显，因而能及时发现应力变化的具体情况，分析裂缝状况，及时采取必要的处理和应对措施，消除安全隐患[3]。

3.4 感应检测技术

在预应力混凝土连续刚结构的检测环节，应用传感器进行检测是一种重要的方式。比如，为了能够检测预应力混凝土连续箱梁在车辆运行的条件下出现翼墙偏移的情况，需在其下部翼墙位置上安装传感器，检测其位移参数信息及各项检测参数，以确保车辆通行条件下振幅相同，并确定该振幅不会给桥梁的运行带来任何影响。同时，受预应力混凝土连续刚构桥梁荷载持续作用的影响，钢筋结构会出现振动或者弯曲的问题，如果荷载超出设计要求，还容易出现钢筋折断的问题。要想有效消除这些问题，需要使用加速器对预应力混凝土连续刚构桥梁的钢筋进行应力波检测，以确定具体的钢筋运行情况，从而明确维修方案[4]。

4 工程概况

某桥梁工程全长975m，该桥梁工程于2007年建设完毕并通车运营，桥梁结构为连续刚构桥梁。由于该桥梁运营时间比较久，考虑到桥梁结构的稳定性与安全性，经相关单位商议后决定对其荷载进行测试。

4.1 静载试验

4.1.1 主梁承载力试验检测

桥梁承载力参数，主要从以下几方面的数据出发进行计算：一是对各段主梁结构在不同加载条件下的弯矩进行计算；二是试验荷载效率系数0.96～1.18，弯矩最大时对应的效率系数为1.18，可以达到技术标准与规范性的要求；三是经过检测位移参数之后，挠度校验系数为0.621～1.280，表示该桥梁不能承受20t 的车辆通行，也就是通行荷载不足15t。

4.1.2 应力应变检测

检测应力应变参数时，应用的是电阻应变片以及数据实时采集系统，针对该桥梁底10、11 跨的边侧混凝土结构进行检测，总计布置了5 个检测点。以应力应变检测结果作为分析对象，跨中应变最大值超出设计参数，表示该桥梁的承载能力并不能满足基本荷载的要求。

4.1.3 综合评定

经过对该桥的情况进行分析后，做出如下评价：该桥实际荷载已经无法满足设计标准，运行存在隐患；桥梁处于超载运营状态，桥身结构受到不同程度影响，损坏严重。

4.2 动载试验

4.2.1 跑车、跳车试验实测数据汇总

跑车工况下，使用激光挠度仪以及INV 动态测试仪检测各个工况条件下，主桥25m 跨2L/3（L 为跨径）截面位置挠度以及位移量是否会因速度升高而增大。

4.2.2 刹车试验实测数据汇总

将车辆行驶速度调整为20km/h，在主桥25m 跨2L/3 截面处立即刹车，检测其振动参数值，测定为0.349。

4.2.3 桥梁结构阻尼比计算公式：

式（1）中：Dr为桥梁工程测点位置的阻尼比；m为桥梁工程在振动衰减曲线上的波形数；Ai和Ai+m分别为在振动衰减曲线上量取的第i个和第i+m个波形的幅值。

4.3 桥梁结构自振特性检测

该桥梁检测之后发现，其自振特性是经过桥梁各个阶段的振动频率以及振型反映出来的。所以，进行桥梁的自振特性检测的作用就是检验计算结论参数，从而做好桥梁结构的评价与分析[5]。

4.4 荷载试验

经过静载试验进行桥梁结构的静载作用力检测，确定了该桥梁在试验荷载之下的结构特性，从而就可以明确承载力参数。试验主要通过应力测试、位移测试以及裂缝宽度检测等方式进行，按照最终的数据结果，抽检受桥梁荷载影响下的弹性恢复能力，发现其弹性恢复能力比较好，但是斜向截面的裂缝出现了问题，由此带来的影响较为严重。

5 连续刚构桥梁荷载试验结果的评定方法

5.1 连续刚构桥梁静载试验及其结果的分析和评估

针对该试验得出的结果，可以进行如下分析：一是实际测量参数值和规范参数值的对比分析；二是实际测量值与理论参数的对比分析。前者体现出桥梁结构的运行情况，后者则反映出桥梁结构的工作性能和状态。但无论是哪种方式，都要以静载试验作为支撑才能完成，通过分析、了解试验的结论和数据信息，掌握数据变化规律，从而对连续刚构桥梁的运行状况进行综合评价，为桥梁的加固与维修提供基础条件。需要注意的是，在进行桥梁静载试验以及结果分析的过程中，要考虑到相关参数的具体变化，如果获取的参数值达不到要求，就需要进行二次试验，以保证数据具备一定的科学性。

5.2 连续刚构桥梁动载试验及其结果的分析和评估

对连续刚构桥梁进行动载试验的目的，是从桥梁的多动性出发，从桥梁运行情况进行分析，发现其阻尼系数、频率、板型等方面所产生的变化。刚构桥梁的动载试验环节，需要经过一个曲线变化的过程，试验人员需要收集和整理整个变化过程中的各项数据，然后结合具体的情况分析数据信息，并从实际情况出发，对桥梁的动载试验结果进行分析与判断。最后，按照各项指标的数据来评价刚构桥梁的总体性能，如果发现获取的数据信息无法满足要求，应及时采取必要的应对措施，以保证桥梁项目的运行达到合格标准。

6 影响桥梁荷载的主要因素

6.1 钢筋锈蚀和裂缝

一方面是钢筋锈蚀。混凝土结构内钢筋是桥梁的重要承载结构，一旦发生锈蚀，就会对混凝土结构部件产生很大的影响，出现如截面积减小、混凝土与钢筋咬合力减小、结构部分出现纵向开裂等问题，导致结构承载性能下降；另一方面是裂缝问题。混凝土桥梁一旦发生裂缝，会严重损坏桥梁结构，进而发生非结构裂缝或结构裂缝。非结构裂缝是当混凝土结构无法达到规定要求或者外部因素无法满足要求的情况下发生的裂缝问题，具体表现为桥梁整体结构承载性能降低。而结构裂缝则是外部荷载作用下产生的裂缝。在钢筋混凝土结构受到外部作用力时，就会发生裂缝问题。因此，根据裂缝就可以判断出是何种破坏形式。

6.2 结构完整性和混凝土施工质量

一方面是整体性因素。桥梁在长期运行中，有些结构部件出现了不同程度的损伤，使得原本设计合理的结构无法保持良好的运行效果，致使桥梁的整体性能下降，局部损伤比较严重的，还会导致桥梁结构承载性能降低；另一方面是混凝土的质量问题。在具体的施工中，钢筋混凝土结构内部如果存在密实度差或质量问题，使得混凝土结构受外部作用力的侵害和影响而被侵蚀，就会导致结构表面出现风化、钢筋锈蚀、碳化等问题，给结构强度带来负面影响，同时也会出现桥梁承载力不足的问题。

6.3 变形和环境因素

如果发现限值超出荷载标准而发生结构累积变形的问题，也会给桥梁荷载造成影响；另外是环境带来的影响。在桥梁运营中，比较常见的融雪盐、温度、积水排出不畅、温度变化等问题，都会对混凝土结构造成影响，进而损害桥梁承载力，需要做出改进和调整。

6.4 试验检测行为及管理的影响

技术人员选择合适的检测技术，才能提高管理效果，有效提升施工规范化、标准化水平，保证结构利用更具合理性。此外，还要做好检测，制定完善的规范和试验标准，保证检测的质量和效果。因为不同施工现场存在一定的差异，如果检测人员没有及时做好仪器设备的检定与校准，就会给采样标准和规范带来不利影响，给整体工作带来负面影响。

7 结语

通过分析桥梁技术状态的检测结果，发现该桥梁为D 级状态。进行该项目的检测后，对于该桥梁提出如下建议：桥梁原设计荷载根本不能满足当前的交通通行和车辆荷载要求，在桥梁大修时，应进行上部板梁的更换处理，提升荷载等级，以达到交通运行的要求；应对桥梁钢筋锈蚀部分进行处理，并在表面施加保护层结构；发现存在混凝土剥落的墩柱与改良结构，应将表层混凝土清理干净，然后进行植筋施工，并采取外包混凝土加固处理，以达到结构总体性能的要求；经过加固维修处理后的桥梁，限载通行，应进一步落实日常维护与管理工作。