【導(dǎo)讀】為保證橋梁的正常使用，檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)特性及其工作狀態(tài)是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和使。用要求，需要對(duì)橋梁進(jìn)行動(dòng)靜載荷載試驗(yàn)。各類橋梁，目前公路橋梁總數(shù)已突破57萬座，成為僅次于美國的世界第二橋梁大國。越來越??；安全系數(shù)也隨之下降，由以前的4-5下降為2-3。路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命周期和結(jié)構(gòu)安全。且隨著超重設(shè)備運(yùn)輸?shù)某霈F(xiàn)，部分橋梁由于設(shè)。由于缺乏必要的監(jiān)測和相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)，世界各地出現(xiàn)了大量橋梁損壞事故，給國民。經(jīng)濟(jì)和生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大損失。術(shù)規(guī)范》要求，必須對(duì)這些大橋進(jìn)行承載力鑒定。是評(píng)價(jià)橋梁質(zhì)量的最直接和有效的方法和手段。規(guī)范的要求，并把試驗(yàn)結(jié)果作為評(píng)定工程質(zhì)量優(yōu)劣的主要技術(shù)資料和依據(jù)。橋梁荷載試驗(yàn)是判定橋梁承載力性能時(shí)所不可忽略的重要步驟之一?？砂醇虞d方式不同分為靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)。難以發(fā)覺的隱蔽病害,對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)做出總體評(píng)價(jià)并判別橋梁的安全承載能力。荷載試驗(yàn)在橋梁檢測中的應(yīng)用,指出了其存在的問題及今后的研究發(fā)展方向。

　　

【正文】 裂縫檢測； (4)試驗(yàn)橋梁動(dòng)力特性測定。 應(yīng)力 控制截面應(yīng)力 采用 應(yīng)變片和應(yīng)變儀檢測測點(diǎn)的應(yīng)變，測試分辨率為 177。110 6（ 1με ），根據(jù)材 料的彈性模量換算測點(diǎn)應(yīng)力。試驗(yàn)橋梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，對(duì)于最大正彎矩控制截面， 應(yīng)變測點(diǎn)主要 布置 在箱 拱 板 上 下緣混凝土表面 ，以檢測截面的最大應(yīng)力和應(yīng)力橫向分布 。 對(duì)與 拱頂正 彎矩控制截面，應(yīng)變測點(diǎn)布置在箱 拱 底板 下緣。 變 位 在試驗(yàn)跨撓度控制截面搭設(shè)支架，采用應(yīng)變式機(jī)電百分表和應(yīng)變儀進(jìn)行檢測，測試分辨率為 177。 。沿?fù)隙瓤刂平孛鏅M向布置 5 個(gè)測點(diǎn)，以檢測控制截面撓度和撓度橫向分布規(guī)律。 2021 屆工程力學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 試驗(yàn)荷載作用下裂縫觀測 主要采用目測的方法 檢測 荷載作用下控制截面附近區(qū)域的開裂情況，如發(fā)現(xiàn)裂縫，采用裂縫觀測儀進(jìn)行寬度測量，測試分辨率為 177。 。 結(jié)構(gòu)動(dòng)力荷載試驗(yàn) 通過跑車、剎車、跳車、脈動(dòng)測試等試驗(yàn)方法，采用動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析系統(tǒng)采集結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、撓度、加速度信號(hào)，通過對(duì)時(shí)域信號(hào)和頻譜信號(hào)進(jìn)行分析，得到結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)以及結(jié)構(gòu)固有頻率、阻尼比等結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性指標(biāo)。 加載工況 拱腳截面 （ J1） 最大正彎矩 加載 ；拱腳截面 （ J1） 最大負(fù)彎矩 加載； L/4 截面 （ J2）最大正彎矩 加載 ； L/4 截面 （ J2） 最大負(fù)彎矩 加載 ； 3L/8 截面 （ J3） 最大 正 彎矩加載 ； 3L/8 截面 （ J3） 最大負(fù)彎矩 加載 ；拱頂截面 （ J4） 最大正彎矩 加載 ； 試驗(yàn)橋跨測點(diǎn)布置 根據(jù)試驗(yàn)橋梁的規(guī)模、受力特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)條件，經(jīng)檢測方與委托方共同商定確 大橋的試驗(yàn)橋跨部位和測試截面。 1）試驗(yàn)橋跨 本 箱型肋拱橋 彎距的測試面是 主 拱 的 拱腳 的正彎矩 和負(fù)彎矩 截面（ J1 截面） 、 1/4L截面 的正 、負(fù) 彎距截面（ J2截面） 、 3/8L 截面的 正、 負(fù)彎距（ J3截面） 和拱頂截面的正彎矩（ J4） 。撓度控制截面設(shè) 3 個(gè)，即 J J J4 截面。此外，上述控制截面附近區(qū)域觀測箱 拱 的開裂情況?？刂平孛嫖恢靡妶D 41： 圖 41控制截面示意圖 俞兆鵬 鋼筋混凝土肋拱 橋靜、動(dòng)力荷載實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 30 說明： “ ”為應(yīng)力控制截面； “ ”為水準(zhǔn)撓度控制截面。 J1 截面（拱腳）從拱座起沿拱軸線向上偏移 100cm。 圖中 “ ” 標(biāo)記為縱向混凝土靜應(yīng)變測點(diǎn)，布置在混凝土表面； 根據(jù)拱橋的特點(diǎn) ，應(yīng)力控制界面設(shè) 4 個(gè)，即 J1,J2,J3,J4， 撓度控制截面設(shè)兩個(gè)F1,F2,F3,F4,F5，此外，上述控制截面附近區(qū)域觀測主拱圈的開裂情況。控制截面位置見圖（ 31），測點(diǎn)布置見圖（ 42）、（ 43）、（ 44）、（ 45）： 圖 42 J1+、 J2截面靜載試驗(yàn)應(yīng)變、測點(diǎn)布置 示意圖 圖 43 J,J2+截面 靜載試驗(yàn)應(yīng)變、測點(diǎn)布置 示意圖 2021 屆工程力學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 44 J3截面靜載試驗(yàn)應(yīng)變、測點(diǎn)布置 示意圖 圖 45 J4截面靜載試驗(yàn)應(yīng)變、測點(diǎn)布置 示意圖 圖 撓度測點(diǎn)布置 俞兆鵬 鋼筋混凝土肋拱 橋靜、動(dòng)力荷載實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 32 試驗(yàn)荷載及試驗(yàn)工況 控制荷載 橋梁設(shè)計(jì)荷載等級(jí) 公路二級(jí) 、人群 。在縱向進(jìn)行最不利布載，并按規(guī)范記入沖擊系數(shù)和人群荷載，計(jì)算控制截面的內(nèi)力值（彎矩） 并以此作為試驗(yàn)加載的依據(jù)。 控制內(nèi)力 根據(jù) 建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》（ CJJ1193）的規(guī)定，按控制荷載計(jì)算其控制截面的控制彎矩。 試驗(yàn)荷載 以設(shè)計(jì)正常使用荷載作為加載控制，按控制截面內(nèi)力等效原則 進(jìn)行布載，并使控制截面試驗(yàn)荷載效率滿足檢測規(guī)程的要求。采用 2臺(tái)雙軸車， 4臺(tái)三軸載重車對(duì)試驗(yàn)跨進(jìn)行等效布載，正式加載試驗(yàn)之前，須對(duì)每臺(tái)車輛均進(jìn)行過磅稱重， 圖 為車輛示意圖， 表 41 為擬采用的加載車輛參數(shù)表。 圖 a b c 圖 表 41 加載車輛參數(shù)表 a c 2021 屆工程力學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 說明： 加載車輛的軸重分配應(yīng)與表盡量一致； 軸重誤差應(yīng)控制在 1噸以內(nèi)， 6臺(tái)車加載的總 重偏差應(yīng)控制在 177。1% 以內(nèi)，即 ； 加載車過磅完畢，應(yīng)及時(shí)提供車輛過磅單，過磅單中應(yīng)有車輛牌號(hào)、前軸重、中 后軸重、總重、過磅員簽字、過磅單位印章等 信息。 試驗(yàn)工況 靜力試驗(yàn) a) 拱腳截面 （ J1+）最大正彎矩偏載加載 ； b) 拱腳截面（ J1）最大負(fù)彎矩偏載加載 ； c) 1/4 截面（ J2+）最大正彎矩偏載加載 ； d) 1/4 截面（ J2）最大負(fù)彎矩偏載加載 ； e) 3/8 截面（ J3+）最大正彎矩偏載加載 ； f) 3/8 截面（ J3）最大負(fù)彎矩偏載加載 ； g) 拱頂 （ J4） 最大正彎矩偏載加載。 動(dòng)力試驗(yàn) a) 跑車試驗(yàn)（跑車速度根據(jù)現(xiàn)場情況確定）； b) 30km/h 車速拱頂截面緊急剎車試驗(yàn)； c) 30km/h 車速 L/4 截面緊急剎車試驗(yàn)； d) 跳車試驗(yàn)； e) 脈動(dòng)試驗(yàn)。 靜力試驗(yàn)荷載效率 靜載試 驗(yàn)荷載效率見表 42，表中荷載效率為試驗(yàn)方案計(jì)算值，實(shí)際荷載效率因車輛型號(hào) 雙軸車 三軸載重車 加載車數(shù)量 （臺(tái)） 2 4 前 — 中（前－后）軸距 a（ m） 4 4左右 中 — 后軸距 b（ m） 后軸 — 車尾距離 c（ m） ≤ ≤ 前軸重（ t） 6 后（ 中 — 后 ） 軸重（ t） 14 142= 28 總重（ t） 20 34 俞兆鵬 鋼筋混凝土肋拱 橋靜、動(dòng)力荷載實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 34 加載車輛裝載的差異會(huì)有所變化。 42 靜力試驗(yàn)各工況荷載效率 序 號(hào) 加載 工況 控制 荷載 設(shè)計(jì)控制彎矩（ kNm） 試驗(yàn)彎矩理論值（ kNm） 荷載 效率 1 J1 截面 最大正彎矩 汽車控制 10128 9981 2 J1 截面 最大負(fù)彎矩 汽車控制 11582 10520 3 J2 截面最大正彎矩 汽車控制 8107 7305 4 J2 截面最大負(fù)彎矩 汽車控制 5523 5413 5 J3 截面最大正彎矩 汽車控制 7200 6701 6 J3 截面最大負(fù)彎矩 汽車控制 5163 4693 7 J4 截面 正彎矩 汽車控制 5898 5813 加載車布置 各工況加載 車均在 距路緣 50cm 偏載布置，加載車輛 布置見圖 47， 48，49,410,411， 圖中標(biāo)準(zhǔn)尺寸單位為 cm，其他單位如圖所示。 圖 47 J1截面最大 正 彎矩 、 J2截面 最大負(fù)彎矩加載 工況加載車輛布置 2021 屆工程力學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 圖 48 J1截面最大負(fù)彎矩、 J2截面最大正彎 矩加載工況加載車輛布置 圖 49 J3截面最大正彎矩加載工況加載車輛布置 圖 410 J3截面最大負(fù)彎矩加載工況加載車輛布置 俞兆鵬 鋼筋混凝土肋拱 橋靜、動(dòng)力荷載實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 36 圖 411 J4截面最大正彎矩加載工況加載車布置 靜力試驗(yàn) （ 1） BX12080A 應(yīng)變片； （ 2） 0~30mm 電測百分表； （ 3） YE2539 高速靜態(tài)應(yīng)變儀； （ 4） SWLW0101 裂縫觀測儀 。 動(dòng)力試驗(yàn) （ 1） BX12080A 應(yīng)變片； （ 2） 0~30mm 電測百分表； （ 3） YE14105 高靈敏加速度計(jì)； （ 4） DH5938/37 動(dòng) 態(tài)信號(hào)采集及分析系統(tǒng)； （ 5） 對(duì)講機(jī)及其它輔助設(shè)備。 結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載的作用下，產(chǎn)生相對(duì)于固定參考點(diǎn)的震蕩運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)可以是簡諧（正弦的）或復(fù)雜的（非正弦的），也可能幾種模態(tài)同時(shí)出現(xiàn)，還有振動(dòng)的速度，加速度，振幅，頻率等，只有使用成套測振系統(tǒng)才能量測出來。測振儀器系統(tǒng)主要由拾振器、放大器、記錄器以及數(shù)據(jù)處理儀四部分組成，如圖 412所 示。各部分的作用是： 2021 屆工程力學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 圖 412 動(dòng)載試驗(yàn)測試系統(tǒng) 傳感器能把振動(dòng)信號(hào)變成微弱的電信號(hào)，輸出給放大器。放大器能把輸入的微弱電訊號(hào)放大，然后再輸出給記錄器或數(shù)據(jù)處理儀。記 錄器能把放大后的電訊號(hào)顯示或記錄下來。數(shù)據(jù)處理儀能對(duì)記錄或放大的電訊號(hào)進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)整理。 常用的工程振動(dòng)測量儀器大致可以分為磁電式測振系統(tǒng)、壓電式測振系統(tǒng)和應(yīng)變式測振系統(tǒng)三大類，本試驗(yàn)采用的是應(yīng)變式測振系統(tǒng)。動(dòng)載試驗(yàn)是動(dòng)力測定評(píng)價(jià)方法的基本測試項(xiàng)目，即在橋跨結(jié)構(gòu)適當(dāng)部位安放動(dòng)測儀器，以某種方式使橋跨結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有效振動(dòng)，從而測取有關(guān)數(shù)據(jù)。在橋梁結(jié)構(gòu)中，需要確定動(dòng)荷載在結(jié)構(gòu)中引起的附加動(dòng)應(yīng)力，從而驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度；有時(shí)需要確定動(dòng)荷載引起結(jié)構(gòu)的振動(dòng)位移，從而判斷該結(jié)構(gòu)的剛度能否滿足使用要求；有時(shí)需要確定移動(dòng)的動(dòng)荷載 對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力效應(yīng)，為設(shè)計(jì)計(jì)算提供實(shí)測動(dòng)力系數(shù)。 為保證荷載試驗(yàn)的順利進(jìn)行，對(duì)工作人員進(jìn)行如下分工： （ 1） 、設(shè)試驗(yàn)指揮 1 名，負(fù)責(zé)加載、卸載、儀器測讀、交通控制等指令的分布； （ 2） 、電測組由 2人組成，負(fù)責(zé)靜力試驗(yàn)的電測數(shù)據(jù)（包括水準(zhǔn)撓度）采集及監(jiān)測； （ 3） 、車輛引導(dǎo)組由 1人組成，具體負(fù)責(zé)車輛調(diào)度、引導(dǎo)、就位以及加載信息的記錄； （ 4） 、保持試驗(yàn)現(xiàn)場工作人員通訊的暢通，以保證試驗(yàn)指令和反饋信息的通暢。 試驗(yàn)的荷載的控制與安全措施 : （ 1） .試驗(yàn)指揮人員在加載試驗(yàn)過程中應(yīng)隨時(shí)掌握各方 面情況，對(duì)加載進(jìn)行控制。既要取得良好的試驗(yàn)效果，又要確保人員、儀表設(shè)備及橋梁的安全，避免不應(yīng)有的損失。應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的加載程序進(jìn)行加載，荷載的大小，截面內(nèi)力的大小都應(yīng)由小到大逐漸增加，并隨時(shí)作好停止加載和卸載的準(zhǔn)備。 （ 2） .對(duì)加載試驗(yàn)的控制點(diǎn)應(yīng)隨時(shí)觀測，隨時(shí)計(jì)算并將計(jì)算結(jié)果報(bào)告試驗(yàn)指揮人員，如實(shí)測值超過計(jì)算值較多，則應(yīng)暫停加載，待查明原因再?zèng)Q定是否繼續(xù)加載。試驗(yàn)人員如發(fā)現(xiàn)其它測點(diǎn)的測值有較大的反常變化也應(yīng)查找原因，并及時(shí)向試驗(yàn)指揮人員報(bào)告。 俞兆鵬 鋼筋混凝土肋拱 橋靜、動(dòng)力荷載實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 38 （ 3） .加載過程中應(yīng)指定人員隨時(shí)觀察結(jié)構(gòu)各部位可能產(chǎn)生的新裂縫，注 意觀察構(gòu)件薄弱部位是否有開裂、破損，組合構(gòu)件的結(jié)合面是否有開裂錯(cuò)位，支座附近混凝土是否開裂，橫隔板的接頭是否拉裂，結(jié)構(gòu)是否產(chǎn)生不正常的響聲，加載時(shí)墩臺(tái)是否發(fā)生搖晃現(xiàn)象等等。如發(fā)生這些情況應(yīng)報(bào)告試驗(yàn)指揮人員，以便采取相應(yīng)的措施。 （ 4） .終止加載控制條件。發(fā)生下列情況應(yīng)中途終止加載 : (a)控制測點(diǎn)應(yīng)力值已達(dá)到或超過理論計(jì)算的控制應(yīng)力值時(shí) 。 (b)控制測點(diǎn)變位 (或撓度 )超過規(guī)范允許值時(shí) 。 (c)由于加載，使緯構(gòu)裂縫的長度，縫寬急劇增加，新裂縫大量出現(xiàn)，縫寬超過允許值的裂縫大量增多，對(duì)結(jié)構(gòu)使用壽命造成較大的影響 時(shí) 。 (d)拱橋加載時(shí)沿跨長方向的實(shí)測撓度曲線分布規(guī)律與計(jì)算值相差過大或?qū)崪y撓度超過計(jì)算值過多時(shí) 。 (e)發(fā)生其它損壞，影響橋梁承載能力或正常使用時(shí)。 2021 屆工程力學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 第 5 章 總結(jié)與展望 橋梁荷載試驗(yàn)是判定橋梁承載力性能時(shí)所不可忽略的重要步驟之一。橋梁荷載試驗(yàn)利用荷載作用引起橋梁結(jié)構(gòu)的變位和振動(dòng)從而測試橋梁結(jié)構(gòu)指定部位的應(yīng)力、應(yīng)變、位移及加速度等數(shù)據(jù)?？砂醇虞d方式不同分為靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)。由靜載試驗(yàn)可得到結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度 。由動(dòng)載試驗(yàn)可得到結(jié)構(gòu)的模態(tài)特性 (自振頻率、振型和阻尼比 ) 和系統(tǒng)參數(shù) (剛度、質(zhì)量和阻尼矩陣 ) 。由此可確定橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際工作狀況和承載能力 ,掌握理論上難以模擬的部位或工況下的橋梁實(shí)際受力狀態(tài) ,發(fā)現(xiàn)一般性檢查和檢測中難以發(fā)覺的隱蔽病害 ,對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)做出總體評(píng)價(jià)并判別橋梁的安全承載能力。 本橋梁荷載試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)包括了對(duì)此橋梁結(jié)構(gòu)的模型計(jì)算，主橋的靜、動(dòng)力荷載試驗(yàn)方案。 檢