公路橋梁荷載試驗(yàn)應(yīng)變數(shù)據(jù)異常問(wèn)題及對(duì)策

孫虎平

（西安市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710061）

一、公路橋梁荷載試驗(yàn)測(cè)評(píng)概述

橋梁是道路跨越江河湖泊建造的人工構(gòu)造物，結(jié)構(gòu)體系包括拱式橋、懸索橋等。梁式橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在工程中應(yīng)用廣泛。簡(jiǎn)支T梁橋在中小跨徑橋梁中應(yīng)用普遍，橋型受力特點(diǎn)不同，簡(jiǎn)支梁橋通常為靜定結(jié)構(gòu)，在豎向荷載下不會(huì)產(chǎn)生水平反力；T梁橋截面高度較大，T梁較寬的翼緣板可發(fā)揮混凝土耐壓優(yōu)點(diǎn)，預(yù)支簡(jiǎn)支T梁結(jié)構(gòu)可在工廠內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)。橋梁荷載試驗(yàn)即在橋上施加荷載測(cè)試工況，檢測(cè)內(nèi)容包括控制截面最大應(yīng)變等。

為真實(shí)地評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況，必須全面檢測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)病害程度。檢查方式按照檢查范圍與用途分為經(jīng)常檢查與特殊檢查。橋梁承載力能夠反映結(jié)構(gòu)抗力與荷載效應(yīng)的關(guān)系，評(píng)定橋梁承載力的目的是了解結(jié)構(gòu)承載性能，維持現(xiàn)有橋梁安全并滿足荷載要求。

動(dòng)靜載試驗(yàn)可以掌握橋梁結(jié)構(gòu)性能。橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)對(duì)使用者舒適性影響復(fù)雜，目前對(duì)動(dòng)載試驗(yàn)測(cè)得振幅等參量尚無(wú)全面評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。原位荷載試驗(yàn)是公路橋梁承載力評(píng)定常用方式，當(dāng)前主要通過(guò)靜載試驗(yàn)方式測(cè)評(píng)公路橋梁承載力。公路橋梁結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)分為科研性與生產(chǎn)檢定試驗(yàn)，試驗(yàn)對(duì)象可以是原位檢測(cè)實(shí)橋或組成橋梁構(gòu)件。公路橋梁具有多種型式，應(yīng)結(jié)合病害嚴(yán)重度，按技術(shù)可行、測(cè)試可靠的原則設(shè)計(jì)靜載試驗(yàn)方案。梁靜載試驗(yàn)主要為驗(yàn)證橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算理論，積累工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的可靠性。公路橋梁評(píng)定是對(duì)橋梁使用功能的綜合評(píng)價(jià)，可鑒定舊橋是否具備設(shè)計(jì)方案的功能。由于涉及評(píng)定方法與標(biāo)準(zhǔn)，公路舊橋評(píng)定的過(guò)程較為復(fù)雜。

由于我國(guó)現(xiàn)行公路橋梁承載力測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí)間較早，已不能滿足荷載試驗(yàn)需要，因此公路橋梁靜載試驗(yàn)得到廣泛應(yīng)用。預(yù)設(shè)明確的試驗(yàn)?zāi)康摹⒙鋵?shí)嚴(yán)密的組織，是做好橋梁檢測(cè)的前提，能為施工質(zhì)量檢驗(yàn)提供完整的試驗(yàn)資料。由于受到技術(shù)資料缺乏等多種因素的制約，目前橋梁荷載試驗(yàn)尚未達(dá)到滿意結(jié)果。根據(jù)現(xiàn)有公路橋梁建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)，完善有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以為評(píng)定公路橋梁承載力提供科學(xué)依據(jù)。

二、公路橋梁荷載試驗(yàn)應(yīng)變數(shù)據(jù)異常分析

公路橋梁荷載試驗(yàn)常見數(shù)據(jù)異?，F(xiàn)象包括試驗(yàn)前數(shù)據(jù)漂移，試驗(yàn)中應(yīng)變絕對(duì)值變動(dòng)，卸載后數(shù)據(jù)殘余較大等。公路橋梁荷載試驗(yàn)應(yīng)變數(shù)據(jù)異常的原因主要包括環(huán)境和應(yīng)變片等因素。其中，環(huán)境防潮措施不完善會(huì)導(dǎo)致應(yīng)變數(shù)據(jù)偏小。

圖1 某連續(xù)鋼構(gòu)橋箱梁應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置

表1 某連續(xù)鋼構(gòu)橋箱梁應(yīng)變測(cè)試結(jié)果

表2 某高速公路橋梁1#箱梁撓度數(shù)據(jù)結(jié)果

應(yīng)變片的黏貼工藝可能會(huì)導(dǎo)致應(yīng)變數(shù)據(jù)隱藏。某連續(xù)鋼構(gòu)橋荷載試驗(yàn)中，頂板布置了4個(gè)應(yīng)變觀測(cè)點(diǎn)，1#～4#應(yīng)變測(cè)點(diǎn)受潮應(yīng)變數(shù)值較小，僅靠應(yīng)變片電阻值不能判斷試驗(yàn)橋梁承載力。如果采集系統(tǒng)地線接觸不良產(chǎn)生靜電干擾，應(yīng)變數(shù)據(jù)也會(huì)產(chǎn)生較大漂移。

結(jié)構(gòu)缺陷是引起應(yīng)變數(shù)據(jù)異常的主要原因，混凝土表面蜂窩麻面等病害降低結(jié)構(gòu)承載力是常見結(jié)構(gòu)缺陷?；炷敛馁|(zhì)表面黏結(jié)密實(shí)度會(huì)影響應(yīng)變測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

顯式裂縫肉眼可見，應(yīng)避開一定距離布置變測(cè)點(diǎn)，跨縫黏貼應(yīng)變片可能導(dǎo)致其直接損壞。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件試驗(yàn)后，無(wú)法通過(guò)肉眼觀察裂縫，滿載在0.03mm內(nèi)需借助觀測(cè)儀。試驗(yàn)截面存在裂縫應(yīng)變數(shù)據(jù)異常表現(xiàn)為滿載時(shí)縫隙較大，校驗(yàn)系數(shù)大于1，以及應(yīng)變片黏貼在裂縫附近。某高速公路橋梁上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，需對(duì)偏內(nèi)外側(cè)工況進(jìn)行加載試驗(yàn)。

1#、2#、3#應(yīng)變測(cè)點(diǎn)在偏內(nèi)外側(cè)工況下截面應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)大于1,斷面附近發(fā)現(xiàn)不連續(xù)橫向裂縫。1#、2#、3#應(yīng)變片跨縫黏貼，4#測(cè)點(diǎn)距離裂縫較近，應(yīng)關(guān)注隱式裂縫引起的應(yīng)變數(shù)據(jù)異常。

三、橋梁荷載試驗(yàn)應(yīng)變數(shù)據(jù)異?？刂拼胧?/h2>

公路橋梁荷載試驗(yàn)系統(tǒng)嚴(yán)密，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性受到諸多因素影響，如理論分析假設(shè)、檢測(cè)人員素質(zhì)等，通過(guò)優(yōu)化應(yīng)變片黏貼工藝等措施可以減小荷載試驗(yàn)應(yīng)變數(shù)據(jù)異常。

底基層形成光滑平面后黏貼應(yīng)變片，避免與環(huán)氧樹脂出現(xiàn)氣泡。檢查應(yīng)變片黏貼質(zhì)量合格后，在應(yīng)變片外采用環(huán)氧樹脂隔潮。黏貼人員技術(shù)水平影響?zhàn)べN質(zhì)量，工具式應(yīng)變計(jì)降低黏貼工藝的影響，主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)封裝，降低對(duì)黏貼人員技術(shù)的依賴。參數(shù)校驗(yàn)是分析應(yīng)變數(shù)據(jù)的重要手段，讀取頻譜多反映結(jié)構(gòu)整體剛度性能。

嚴(yán)格的試驗(yàn)程序可以有效避免應(yīng)變數(shù)據(jù)異常。應(yīng)根據(jù)材料性能合理布置應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，通過(guò)重復(fù)試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)異常原因。如仍然無(wú)法解決數(shù)據(jù)異常情況，則需校驗(yàn)截面撓度及應(yīng)變數(shù)據(jù)，應(yīng)變數(shù)據(jù)可反映局面應(yīng)力，頻譜數(shù)據(jù)可反映整體結(jié)構(gòu)剛度。

四、結(jié)語(yǔ)

本文闡述了公路橋梁結(jié)構(gòu)承載力評(píng)定的意義，介紹了靜力荷載試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)荷載試驗(yàn)程序分析了相關(guān)影響因素。通過(guò)分析靜力荷載試驗(yàn)，梳理了影響試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的因素，采取相應(yīng)方法避免對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響；分析了公路橋梁荷載試驗(yàn)常見應(yīng)變數(shù)據(jù)異常原因，總結(jié)了降低應(yīng)變數(shù)據(jù)異常發(fā)生概率的措施。