胡 凱

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司)

橋梁荷載試驗理論分析準(zhǔn)確性的影響因素分析

胡 凱

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司)

在進(jìn)行橋梁荷載方面研究試驗工作的過程中，其結(jié)構(gòu)理論方面的分析與計算工作應(yīng)當(dāng)作為全部工作的重點和關(guān)鍵。橋梁荷載試驗過程中對于計算的準(zhǔn)確性要求極高，因為，作為工程設(shè)計中的最為重要的一部分，其設(shè)計是否精準(zhǔn)往往決定了工程質(zhì)量的優(yōu)劣，也就是橋梁工程結(jié)構(gòu)的承載能力是否符合標(biāo)準(zhǔn)。因此，也就關(guān)系到了社會民生及生產(chǎn)生活安全問題。因此，本文針對橋梁荷載試驗理論分析準(zhǔn)確性的影響因素的內(nèi)容進(jìn)行分析，對修正相關(guān)的影響因素問題提供一些建議。

橋梁;載荷試驗;分析;準(zhǔn)確性

橋梁載荷試驗是一項十分重要的關(guān)于檢驗橋梁工程設(shè)計與工程質(zhì)量的試驗措施，因此，具有重要意義和作用，是橋梁工程建設(shè)中不可或缺的重要組成部分?，F(xiàn)階段，橋梁載荷試驗已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到公路、市政等的大型工程建設(shè)質(zhì)量檢驗檢測當(dāng)中來，而且作用十分顯著。所謂的橋梁荷載試驗從內(nèi)容結(jié)構(gòu)上看主要包含了對于橋梁荷載試驗的準(zhǔn)備工作環(huán)節(jié)，橋梁荷載試驗的分析設(shè)計環(huán)節(jié)及進(jìn)行橋梁荷載試驗的現(xiàn)場試驗環(huán)節(jié)等，最后還要對試驗進(jìn)行結(jié)果的評定與分析。這種荷載試驗從其目的性與意義上而言，主要是為了對工程建筑結(jié)構(gòu)的功能與安全性進(jìn)行評價。確保工程建設(shè)的質(zhì)量安全符合國家相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。

1 橋梁荷載試驗中準(zhǔn)確性分析的主要因素

隨著現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展，橋梁施工建設(shè)中橋梁結(jié)構(gòu)理論內(nèi)容方面的計算機應(yīng)用已經(jīng)十分普及與廣泛，這對促進(jìn)橋梁工程建設(shè)的現(xiàn)代化發(fā)展需要具有重要意義，更是提高工程建設(shè)效率與質(zhì)量的關(guān)鍵所在。應(yīng)當(dāng)看到，現(xiàn)代化計算機軟件信息系統(tǒng)固然具有其發(fā)展的優(yōu)勢，但是，這種通過計算機進(jìn)行模式建立的方式中，其軟件形成的計算試驗?zāi)Ｊ脚c工程實際需要是否相符，其準(zhǔn)確性是否能夠符合標(biāo)準(zhǔn)還需要通過進(jìn)行相關(guān)的試驗分析才能得出。因此，進(jìn)行橋梁載荷試驗分析，檢測其設(shè)計與實際情況之間是否發(fā)生偏差十分重要。也是客觀準(zhǔn)確評價橋梁真實狀況和實際承載能力的重要內(nèi)容。

進(jìn)行橋梁載荷的試驗過程，首先應(yīng)當(dāng)分析相關(guān)計算工作所涉及的關(guān)于橋梁的各項數(shù)據(jù)與資料。對其設(shè)計中的情況有全面的了解，并以原設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行核對與檢算。在此基礎(chǔ)上得出結(jié)論，對出現(xiàn)問題的情況進(jìn)行修正。橋梁載荷試驗中對其結(jié)果產(chǎn)生影響的主要因素從以下四個方面有所表現(xiàn):

1.1 橋梁載荷結(jié)構(gòu)出現(xiàn)離散化

通常情況下，有限元方法在進(jìn)行橋梁荷載試驗檢測是最為常見的。但是，在這之前應(yīng)當(dāng)確保其結(jié)構(gòu)的離散化。所謂的“離散”是指將所進(jìn)行分析的內(nèi)容進(jìn)行單元性質(zhì)的分解，并采取節(jié)點的設(shè)置。彼此關(guān)聯(lián)的單元內(nèi)容之間其參數(shù)也一定具有相互的關(guān)聯(lián)性，因此，也就能構(gòu)成一個完成的單元復(fù)合體，并以此替換原結(jié)構(gòu)。離散化的結(jié)構(gòu)特征具有兩個方面的表現(xiàn)形式:

(1)離散單元形式的選擇

在進(jìn)行離散化結(jié)構(gòu)分析的過程中，首先應(yīng)當(dāng)選擇相對更符合離散化特征的有限元單元。選擇的重要參照標(biāo)準(zhǔn)主要包括從離散結(jié)構(gòu)的幾何性特點和橋梁應(yīng)力特點出發(fā)。一般情況下，有限元單元的種類包括梁單元、殼單元及實體單元幾種，這些有限元都是結(jié)構(gòu)由簡到繁的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

(2)單元在劃分程度

一般意義上，單元劃分的精細(xì)程度越高，其計算分析得出的結(jié)果也會越詳細(xì)與精準(zhǔn)。但是，過分的追求單元范圍的大小往往也會形成適得其反的效果，如更小的單元會令求解的數(shù)目量大幅度增加而導(dǎo)致計算的結(jié)果精準(zhǔn)度下降。

1.2 模擬橋梁載荷試驗的約束性條件

對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行約束需要具備一定的條件，這種條件主要是指其內(nèi)部構(gòu)件之間及與外部環(huán)境之間形成的一種環(huán)境條件與結(jié)構(gòu)特征。實際工程建設(shè)中，橋梁結(jié)構(gòu)的約束條件在發(fā)揮作用的時候需要進(jìn)行簡化成為有限元中的一種類邊界的單元條件，即是使理論化的計算形式轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H可用的計算方法。如，在進(jìn)行簡支橋梁上部結(jié)構(gòu)與其下半部之間的連接過程中，其橡膠支座就常常被簡化為鉸支座的形式，再進(jìn)行連接。這樣就使得簡支橋梁的兩個部分在接觸的過程中將面接觸轉(zhuǎn)換為點接觸的形式，改變了約束結(jié)構(gòu)的條件，使解構(gòu)計算變得更加容易。

1.3 選取橋梁載荷試驗材料參數(shù)內(nèi)容

E本身作為一種彈性模量的數(shù)值表征，一般是以設(shè)計混凝土強度參照規(guī)范的參考值進(jìn)行取值。在取值時往往忽略以下兩個方面因素:

(1)具體的施工工程中材料參數(shù)與設(shè)計圖之間發(fā)生明顯的差異時;

(2)工程材料由于時間延伸發(fā)生性質(zhì)變化的。

1.4 非結(jié)構(gòu)性構(gòu)件對橋梁載荷試驗的影響

在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計環(huán)節(jié)上，對橋面進(jìn)行鋪裝、防撞墻等方面的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件荷載計算，不能僅僅從其結(jié)構(gòu)整體上的剛度進(jìn)行對比參照。應(yīng)當(dāng)針對具體荷載情況，進(jìn)行分解結(jié)構(gòu)的分析與參照。橋面鋪裝一般會運用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，而進(jìn)行鋪裝層的工程時則需要對主梁受力情況進(jìn)行參照等。這些都說明了在進(jìn)行機構(gòu)理論的分析過程中，應(yīng)當(dāng)加強實際結(jié)構(gòu)設(shè)計中的簡化模擬技術(shù)發(fā)揮與使用，使工程設(shè)計控制在合理的誤差范圍之內(nèi)。

2 橋梁荷載因素影響結(jié)果的修正

通過對橋梁載載荷試驗理論分析準(zhǔn)確性的影響因素進(jìn)行分析，知道其實驗結(jié)果與理論計算的數(shù)值發(fā)生偏差的主要形成原因。因此，在此基礎(chǔ)上，就可以通過一定的方式進(jìn)行相關(guān)問題的修正，實現(xiàn)橋梁載荷工程的順利施工，保證工程的質(zhì)量。

2.1 關(guān)于實體模型的修正問題

梁單元模型在建立之后無法對主梁橫隔板及齒板之間進(jìn)行結(jié)構(gòu)上有效調(diào)整，其在功能設(shè)計上無法做到這樣的準(zhǔn)確程度。另外，就是其單點支座與實際運用中的雙支座模型之間還存在差別。因此，應(yīng)當(dāng)在進(jìn)行其設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)建立具有全橋?qū)嶓w計算功能的模型。

2.2 針對模型彈性模量的修正問題

在現(xiàn)成工程檢測中的無損檢測內(nèi)容進(jìn)行中，對主梁混凝土強度設(shè)計值重新估計。以該橋梁設(shè)計規(guī)范為指導(dǎo)，進(jìn)行設(shè)計值的修正。

2.3 針對防撞墻的修正問題

通過進(jìn)行防撞墻的外觀檢測可以看到，對原防撞墻的相關(guān)設(shè)置并未按照設(shè)計要求進(jìn)行施工。而是僅通過對其表面進(jìn)行切割的方面進(jìn)行替換的。

這種情況下，原本屬于非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防撞墻對主梁剛度的影響是不能忽視的。一次你，在進(jìn)行修復(fù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮防撞墻的影響，建立實體模型。而整體模型在考慮防撞墻的剛度影響效果下，其計算結(jié)果也明顯減少，表明連續(xù)的防撞墻對提高結(jié)構(gòu)整體剛度具有一定的貢獻(xiàn)。

3 結(jié)語

綜上所述，本文主要是從影響橋梁荷載試驗準(zhǔn)確性的因素方面進(jìn)行分析，其中包括結(jié)構(gòu)離散化、約束條件模擬、材料參數(shù)選取以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件等因素。通過對這些因素的分析，橋梁荷載準(zhǔn)確性主要是由于上述的原因引起的。而作為影響因素之一的混凝土彈性模量的影響效果最為明顯。其次是非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對橋梁載荷的影響力相對較大，再次就是另外幾項影響因素。本文還著重提出關(guān)于如何修正影響因素的相關(guān)設(shè)計方法，并因此改善橋梁荷載能力與實際荷載情況。

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