1 引言

荷(he)载试验(yan)Z基本的(de)目的(de)是了解桥(qiao)梁(liang)(liang)(liang)结构(gou)的(de)实际(ji)工作状(zhuang)态，检验(yan)桥(qiao)梁(liang)(liang)(liang)结构(gou)整体的(de)施工质量与受力(li)(li)性能，对(dui)(dui)桥(qiao)梁(liang)(liang)(liang)结构(gou)的(de)正常使用性能、强度、刚度、裂缝等各项(xiang)指标做出(chu)全面的(de)评价，并(bing)对(dui)(dui)桥(qiao)梁(liang)(liang)(liang)结构(gou)的(de)实际(ji)承载能力(li)(li)做出(chu)科学的(de)评估，为桥(qiao)梁(liang)(liang)(liang)交（竣(jun)）工验(yan)收提(ti)供(gong)重要的(de)科学依据以及为桥(qiao)梁(liang)(liang)(liang)的(de)管(guan)养维(wei)护提(ti)供(gong)合(he)理的(de)建议。

进入(ru)“十(shi)三五”后国家更加注重桥(qiao)梁(liang)的(de)管理与(yu)养(yang)护，并且关于(yu)公路(lu)(lu)桥(qiao)梁(liang)荷(he)(he)载试(shi)验方面的(de)规范——《公路(lu)(lu)桥(qiao)梁(liang)荷(he)(he)载试(shi)验规程》（JTG/T J21-01—2015）已于(yu)2016年4月1日正式(shi)实施(shi)。同时，关于(yu)城市桥(qiao)梁(liang)荷(he)(he)载试(shi)验方面的(de)规范——《城市桥(qiao)梁(liang)检测与(yu)评定技(ji)术规范》（CJJ/T 233-2015）也于(yu)2016年5月1日正式(shi)施(shi)行(xing)。

2 关于计算分析

桥(qiao)梁(liang)结(jie)(jie)(jie)(jie)构(gou)(gou)(gou)的(de)有(you)(you)(you)限(xian)(xian)元(yuan)建(jian)(jian)(jian)(jian)模根据计(ji)算(suan)(suan)分析的(de)目的(de)不同(tong)，建(jian)(jian)(jian)(jian)模的(de)策(ce)略也不尽相同(tong)，得(de)到(dao)的(de)有(you)(you)(you)限(xian)(xian)元(yuan)模型也有(you)(you)(you)较大(da)差别(bie)。桥(qiao)梁(liang)在(zai)设计(ji)阶(jie)段(duan)建(jian)(jian)(jian)(jian)立的(de)有(you)(you)(you)限(xian)(xian)元(yuan)模型相对(dui)(dui)实(shi)(shi)际结(jie)(jie)(jie)(jie)构(gou)(gou)(gou)而言简化较多(duo)且(qie)参(can)数均是按照规范取值，计(ji)算(suan)(suan)分析的(de)结(jie)(jie)(jie)(jie)果也偏保(bao)守，而桥(qiao)梁(liang)在(zai)进行荷(he)载(zai)(zai)试验(yan)时结(jie)(jie)(jie)(jie)构(gou)(gou)(gou)已是成(cheng)(cheng)桥(qiao)状态(tai)，并(bing)(bing)且(qie)在(zai)结(jie)(jie)(jie)(jie)构(gou)(gou)(gou)自重(zhong)与(yu)二期铺装等(deng)恒(heng)载(zai)(zai)作(zuo)用下结(jie)(jie)(jie)(jie)构(gou)(gou)(gou)已经承受了很大(da)的(de)内力，故建(jian)(jian)(jian)(jian)模时须考(kao)虑结(jie)(jie)(jie)(jie)构(gou)(gou)(gou)初始单元(yuan)内力的(de)影响。此外(wai)，对(dui)(dui)于(yu)缆索承重(zhong)体系桥(qiao)梁(liang)来说(shuo)，实(shi)(shi)际成(cheng)(cheng)桥(qiao)索力值一般并(bing)(bing)不完全是设计(ji)值，故建(jian)(jian)(jian)(jian)模时应以实(shi)(shi)际成(cheng)(cheng)桥(qiao)状态(tai)为基准；对(dui)(dui)于(yu)中小跨径桥(qiao)梁(liang)来说(shuo)，由于(yu)桥(qiao)面铺装（尤(you)其是现(xian)浇调平层）等(deng)二期恒(heng)载(zai)(zai)对(dui)(dui)实(shi)(shi)际结(jie)(jie)(jie)(jie)构(gou)(gou)(gou)的(de)刚度(du)有(you)(you)(you)一定的(de)贡(gong)献(xian)，对(dui)(dui)于(yu)二期恒(heng)载(zai)(zai)的(de)刚度(du)贡(gong)献(xian)在(zai)桥(qiao)梁(liang)设计(ji)阶(jie)段(duan)是不建(jian)(jian)(jian)(jian)议(yi)考(kao)虑的(de)，而荷(he)载(zai)(zai)试验(yan)的(de)有(you)(you)(you)限(xian)(xian)元(yuan)建(jian)(jian)(jian)(jian)模如果不加以考(kao)虑会造成(cheng)(cheng)理论计(ji)算(suan)(suan)结(jie)(jie)(jie)(jie)果“失真”，从而导致对(dui)(dui)结(jie)(jie)(jie)(jie)构(gou)(gou)(gou)承载(zai)(zai)能(neng)力的(de)评价“误判(pan)”。

大跨度(du)桥(qiao)梁(liang)结(jie)构的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)限元(yuan)(yuan)(yuan)建(jian)(jian)模(mo)(mo)根据计(ji)(ji)算分(fen)(fen)(fen)析的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)不同，建(jian)(jian)模(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)策(ce)略也不尽(jin)相同，得到的(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)型(xing)也有(you)(you)较大差别(bie)。以(yi)桥(qiao)梁(liang)设计(ji)(ji)为(wei)目的(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)限元(yuan)(yuan)(yuan)分(fen)(fen)(fen)析只需建(jian)(jian)立(li)比较简单(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)限元(yuan)(yuan)(yuan)模(mo)(mo)型(xing)，采(cai)用规范规定的(de)(de)(de)(de)(de)物理参(can)数和其他假(jia)定的(de)(de)(de)(de)(de)参(can)数，只要确保计(ji)(ji)算分(fen)(fen)(fen)析的(de)(de)(de)(de)(de)结(jie)果(guo)趋于(yu)保守、偏于(yu)安(an)全即可(ke)；以(yi)施(shi)(shi)工(gong)控(kong)制为(wei)目的(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)限元(yuan)(yuan)(yuan)模(mo)(mo)型(xing)建(jian)(jian)立(li)，更加注(zhu)重施(shi)(shi)工(gong)过程的(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)拟(ni)，通常会采(cai)用尽(jin)可(ke)能(neng)真(zhen)实(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)参(can)数（施(shi)(shi)工(gong)现(xian)场(chang)实(shi)(shi)际(ji)材料(liao)通过实(shi)(shi)测(ce)获(huo)得）用于(yu)计(ji)(ji)算，以(yi)反映施(shi)(shi)工(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)实(shi)(shi)际(ji)情(qing)况；而以(yi)荷载试验分(fen)(fen)(fen)析为(wei)目的(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)限元(yuan)(yuan)(yuan)模(mo)(mo)型(xing)建(jian)(jian)立(li)，由(you)于(yu)此(ci)时(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)桥(qiao)梁(liang)结(jie)构已是成(cheng)桥(qiao)状态，在(zai)结(jie)构自重与二期铺(pu)装等(deng)恒载作用下，结(jie)构就已经承受了很大的(de)(de)(de)(de)(de)内(nei)力(li)，有(you)(you)限元(yuan)(yuan)(yuan)模(mo)(mo)型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)建(jian)(jian)立(li)需予以(yi)考(kao)虑(lv)并正确模(mo)(mo)拟(ni)（尤其是对于(yu)大跨度(du)缆索体系(xi)桥(qiao)梁(liang)需考(kao)虑(lv)初始单(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)内(nei)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)影响(xiang)），同时(shi)应(ying)在(zai)此(ci)基(ji)础上再进(jin)行设计(ji)(ji)活载效应(ying)分(fen)(fen)(fen)析。

对(dui)于(yu)(yu)大(da)跨度(du)斜(xie)(xie)拉(la)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)来(lai)说，恒载占了(le)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)梁总荷载的(de)(de)(de)绝大(da)部分(fen)，斜(xie)(xie)拉(la)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)成(cheng)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)后恒载主要(yao)由(you)斜(xie)(xie)拉(la)索(suo)(suo)的(de)(de)(de)初(chu)拉(la)力(li)承(cheng)受，这(zhei)(zhei)决(jue)(jue)定(ding)(ding)(ding)了(le)恒载对(dui)斜(xie)(xie)拉(la)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)刚度(du)有(you)(you)重要(yao)影响(xiang)。此(ci)时(shi)(shi)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)梁在恒载和索(suo)(suo)力(li)共同作(zuo)用下处(chu)于(yu)(yu)平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)状(zhuang)态(tai)，平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)状(zhuang)态(tai)的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)称为初(chu)始(shi)平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)构(gou)(gou)(gou)型(xing)(xing)(xing)(xing)。就(jiu)斜(xie)(xie)拉(la)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)有(you)(you)限元(yuan)(yuan)模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)而(er)言，斜(xie)(xie)拉(la)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)有(you)(you)限元(yuan)(yuan)模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)初(chu)始(shi)平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)构(gou)(gou)(gou)型(xing)(xing)(xing)(xing)决(jue)(jue)定(ding)(ding)(ding)着模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)初(chu)始(shi)内(nei)力(li)状(zhuang)态(tai)，显然这(zhei)(zhei)个初(chu)始(shi)平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)位(wei)置(zhi)是(shi)(shi)对(dui)斜(xie)(xie)拉(la)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)进(jin)行其(qi)它一切计算（如活(huo)载计算、动力(li)计算等）的(de)(de)(de)初(chu)始(shi)位(wei)置(zhi)。初(chu)始(shi)平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)构(gou)(gou)(gou)型(xing)(xing)(xing)(xing)指的(de)(de)(de)是(shi)(shi)成(cheng)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)状(zhuang)态(tai)时(shi)(shi)结构(gou)(gou)(gou)的(de)(de)(de)构(gou)(gou)(gou)型(xing)(xing)(xing)(xing)，然而(er)由(you)于(yu)(yu)施工和设计不可避免地存在一些偏差，导致有(you)(you)限元(yuan)(yuan)模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)理(li)论平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)构(gou)(gou)(gou)型(xing)(xing)(xing)(xing)与实(shi)(shi)(shi)际成(cheng)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)状(zhuang)态(tai)的(de)(de)(de)平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)构(gou)(gou)(gou)型(xing)(xing)(xing)(xing)存在差异，这(zhei)(zhei)个差异可以(yi)通(tong)过索(suo)(suo)力(li)调整来(lai)模(mo)(mo)拟。索(suo)(suo)力(li)调整实(shi)(shi)(shi)质上(shang)属于(yu)(yu)优化问题，优化的(de)(de)(de)目标就(jiu)是(shi)(shi)初(chu)始(shi)平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)构(gou)(gou)(gou)型(xing)(xing)(xing)(xing)，优化的(de)(de)(de)过程(cheng)就(jiu)是(shi)(shi)设计成(cheng)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)索(suo)(suo)力(li)不断向实(shi)(shi)(shi)际成(cheng)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)索(suo)(suo)力(li)靠拢。由(you)于(yu)(yu)索(suo)(suo)力(li)很(hen)(hen)(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)决(jue)(jue)定(ding)(ding)(ding)了(le)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)面(mian)线(xian)(xian)形(xing)，当(dang)索(suo)(suo)力(li)靠近实(shi)(shi)(shi)测(ce)索(suo)(suo)力(li)时(shi)(shi)，有(you)(you)限元(yuan)(yuan)计算的(de)(de)(de)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)面(mian)线(xian)(xian)形(xing)已(yi)接(jie)近实(shi)(shi)(shi)测(ce)线(xian)(xian)形(xing)。而(er)斜(xie)(xie)拉(la)索(suo)(suo)相(xiang)(xiang)当(dang)于(yu)(yu)斜(xie)(xie)拉(la)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)主梁的(de)(de)(de)弹性支撑，斜(xie)(xie)拉(la)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)面(mian)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)刚度(du)相(xiang)(xiang)对(dui)于(yu)(yu)斜(xie)(xie)拉(la)索(suo)(suo)而(er)言是(shi)(shi)很(hen)(hen)(hen)小的(de)(de)(de)，即(ji)有(you)(you)限元(yuan)(yuan)模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)中桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)面(mian)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)刚度(du)对(dui)初(chu)始(shi)平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)构(gou)(gou)(gou)型(xing)(xing)(xing)(xing)时(shi)(shi)的(de)(de)(de)索(suo)(suo)力(li)影响(xiang)是(shi)(shi)很(hen)(hen)(hen)小的(de)(de)(de)，因此(ci)在索(suo)(suo)力(li)优化后，通(tong)过适当(dang)调整桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)面(mian)系(xi)(xi)质量参数，使桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)面(mian)线(xian)(xian)形(xing)更加(jia)逼(bi)近实(shi)(shi)(shi)测(ce)线(xian)(xian)形(xing)。

3 这还(hai)真是个(ge)技术(shu)活

桥(qiao)梁现(xian)场荷(he)(he)载试(shi)(shi)(shi)验(yan)是一项复杂的(de)、系(xi)统的(de)工程，有效组织与合理安(an)排是保(bao)(bao)证试(shi)(shi)(shi)验(yan)顺利进行的(de)关键(jian)。试(shi)(shi)(shi)验(yan)组织者不(bu)仅应(ying)熟悉荷(he)(he)载试(shi)(shi)(shi)验(yan)流程，同时还应(ying)具备相关专业知识及组织协调能力(li)，对试(shi)(shi)(shi)验(yan)的(de)各(ge)个环(huan)节精心安(an)排，认真做好各(ge)项应(ying)对措施(shi)，确保(bao)(bao)试(shi)(shi)(shi)验(yan)顺利实施(shi)并达(da)到预(yu)期目的(de)。荷(he)(he)载试(shi)(shi)(shi)验(yan)一般可分为(wei)试(shi)(shi)(shi)验(yan)准备、现(xian)场实施(shi)和试(shi)(shi)(shi)验(yan)结果分析等(deng)三个阶(jie)段(duan)。

桥(qiao)(qiao)梁荷载(zai)试(shi)(shi)验的(de)对象是桥(qiao)(qiao)梁这种大型土木工程(cheng)结构，其造价高昂、社会(hui)影(ying)响大，试(shi)(shi)验方(fang)案(an)(an)与实施(shi)过程(cheng)必(bi)须遵循科学、严谨、安全的(de)原则(ze)，对试(shi)(shi)验方(fang)案(an)(an)应反复(fu)推敲(qiao)，对试(shi)(shi)验过程(cheng)应做到实时监测、及时反馈，发现(xian)问题及时处理，必(bi)要时终止加(jia)载(zai)。在国内曾发生过荷载(zai)试(shi)(shi)验过程(cheng)中桥(qiao)(qiao)梁突然垮塌(ta)的(de)事故。

因此，试验(yan)(yan)前应做好所有(you)参加人员的(de)组织(zhi)与(yu)(yu)协调工(gong)作(zuo)，根据试验(yan)(yan)规(gui)模及工(gong)作(zuo)需要，合(he)理(li)组织(zhi)安排人员，做到分工(gong)明确、沟(gou)通快(kuai)捷。为(wei)保(bao)障桥梁(liang)结构的(de)安全，在试验(yan)(yan)过程(cheng)中应严格执行(xing)(xing)分级加载(zai)，按照既定的(de)加载(zai)测读原(yuan)则与(yu)(yu)相(xiang)应终止条(tiao)件(jian)进行(xing)(xing)加载(zai)。

4 抛砖(zhuan)引(yin)玉

荷载效率系数η_q是表征试验荷载与设计荷载作用下结构的力学响应的关系。然而，目前荷载效率系数的取值能够依据的规范共有：《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（YC4-4/1978）（主要针对新桥交（竣）工验收的荷载试验，0.8≤η_q≤1.05）、《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）（主要针对既有桥梁的荷载试验，0.95≤η_q≤1.05）、《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）（对于验收性荷载试验，0.85≤η_q≤1.05；对于鉴定性荷载试验，0.95≤η_q≤1.05）以及《城市桥梁检测与评定技术规范》（CJJ/T 233-2015）（η_q取(qu)值(zhi)同上(shang)）。上(shang)述(shu)4种(zhong)《规范》主要是(shi)(shi)针对(dui)当(dang)时中(zhong)小(xiao)跨(kua)径(jing)桥(qiao)(qiao)梁荷载(zai)试(shi)验来(lai)制定的(de)(de)(de)，因(yin)为对(dui)于跨(kua)径(jing)较(jiao)小(xiao)的(de)(de)(de)桥(qiao)(qiao)梁来(lai)说，荷载(zai)效率(lv)系数(shu)ηq取(qu)值(zhi)较(jiao)大(da)是(shi)(shi)保证试(shi)验准确性的(de)(de)(de)必(bi)要措施(shi)。当(dang)桥(qiao)(qiao)梁跨(kua)径(jing)较(jiao)小(xiao)时，若(ruo)荷载(zai)效率(lv)系数(shu)ηq取(qu)较(jiao)小(xiao)值(zhi)，试(shi)验所(suo)测的(de)(de)(de)试(shi)验数(shu)据（应变、挠度等）均较(jiao)小(xiao)，受试(shi)验误(wu)差影响也(ye)就越明显(xian)。但是(shi)(shi)，近年来(lai)随着桥(qiao)(qiao)梁设计理论(lun)、材料(liao)强度及(ji)施(shi)工(gong)工(gong)艺的(de)(de)(de)不断提(ti)高，桥(qiao)(qiao)梁的(de)(de)(de)跨(kua)径(jing)也(ye)在不断增大(da)。对(dui)于大(da)跨(kua)径(jing)桥(qiao)(qiao)梁来(lai)说，采(cai)用针对(dui)中(zhong)小(xiao)跨(kua)径(jing)桥(qiao)(qiao)梁规定的(de)(de)(de)荷载(zai)效率(lv)系数(shu)的(de)(de)(de)取(qu)值(zhi)范围是(shi)(shi)不恰当(dang)的(de)(de)(de)，有时也(ye)是(shi)(shi)难(nan)以实现的(de)(de)(de)，特别是(shi)(shi)大(da)跨(kua)径(jing)斜(xie)拉(la)桥(qiao)(qiao)、悬索桥(qiao)(qiao)结(jie)构的(de)(de)(de)荷载(zai)试(shi)验，某些控制截(jie)面(mian)的(de)(de)(de)荷载(zai)效率(lv)很难(nan)达(da)(da)(da)到(dao)(dao)0.95以上(shang)，甚至0.85以上(shang)，如宜昌大(da)桥(qiao)(qiao)成(cheng)桥(qiao)(qiao)荷载(zai)试(shi)验时，主缆(lan)索力(li)的(de)(de)(de)荷载(zai)效率(lv)系数(shu)取(qu)值(zhi)仅为0.4左(zuo)右，而(er)若(ruo)要使其(qi)达(da)(da)(da)到(dao)(dao)《规范》要求的(de)(de)(de)荷载(zai)效率(lv)，所(suo)需加载(zai)车数(shu)量非常之多，如珠江黄埔大(da)桥(qiao)(qiao)主缆(lan)缆(lan)力(li)的(de)(de)(de)荷载(zai)试(shi)验工(gong)况所(suo)用加载(zai)车达(da)(da)(da)到(dao)(dao)120辆。

此外，上述4种《规范》中对于不同的荷载试验目的，荷载效率取值范围是不相同的，不难看出，《规范》关于新建桥梁的η_q取值较既有桥梁而言偏低。但是，对于新建桥梁来说，桥梁结构基本没有损伤，为了更全面地评估桥梁的实际受力性能以及更加深入地了解新颖桥梁结构（采用新结构、新材料、新技术、新工艺等修建的桥梁）的受力特点（材料性能、力学响应、设计计算理论与力学模式等），需要更高的荷载效率以更加接近桥梁的设计荷载；对于既有桥梁而言，桥梁结构在运营过程中已经存在诸多损伤（如结构性裂缝、混凝土剥落、钢筋锈胀、火灾、地震等），若采用较高的荷载效率η_q，将会(hui)存在一定的(de)安全隐患(huan)（如给结构(gou)带来新的(de)损伤、结构(gou)原有病害发展更快(kuai)更大，甚至(zhi)桥(qiao)梁垮塌等）。