淺析公路橋梁荷載試驗應(yīng)變數(shù)據(jù)異常問題

宋利輝

摘 要：對于公路橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實際荷載能力主要采用荷載試驗加強了解，而且在施工控制和維修保養(yǎng)過程中可用試驗結(jié)果為依據(jù)。但是在具體的工作中試驗結(jié)果也會經(jīng)常出現(xiàn)異常情況，特別是應(yīng)變數(shù)據(jù)，許多原因都會導(dǎo)致其出現(xiàn)這種現(xiàn)象，試驗的精度也會因此受到較大影響，進而影響到相關(guān)人員對橋梁工程質(zhì)量的判斷，因此對公路橋梁荷載異常的應(yīng)變數(shù)據(jù)進行有效的分析，并制定相關(guān)的解決措施有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：公路橋梁;荷載試驗;應(yīng)變數(shù)據(jù);異常問題

某公路橋梁工程上部是連續(xù)小箱梁，屬于一種預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，設(shè)計小箱梁的尺寸為4×30m。在荷載試驗的過程中對試驗的應(yīng)變測點進行布置。為保證截面箱梁荷載值和規(guī)定值相符合，需對截面的兩種工況，即偏內(nèi)側(cè)和偏外側(cè)進行試驗。本文對公路橋梁荷載試驗過程中異常的應(yīng)變數(shù)據(jù)的相關(guān)問題進行了分析。

一、公路橋梁荷載試驗應(yīng)變數(shù)據(jù)異常的表現(xiàn)

荷載試驗中常遇到的應(yīng)變數(shù)據(jù)異常的情況主要包括：（1）數(shù)據(jù)狀態(tài)在試驗初期一直是漂移的，不能調(diào)零;（2）應(yīng)變數(shù)據(jù)的絕對值大小不一，而該現(xiàn)象在把荷載撤銷后仍然無法消失;（3）數(shù)據(jù)狀態(tài)在試驗初期和試驗過程中是正常的，但在把荷載撤除之后數(shù)據(jù)的偏差較大。假如應(yīng)變數(shù)據(jù)有異常情況發(fā)生，既對正確的判斷構(gòu)件的狀態(tài)造成影響，還可能導(dǎo)致意外或損失出現(xiàn)。

二、公路橋梁荷載試驗應(yīng)變數(shù)據(jù)異常的原因

（一）環(huán)境因素的影響

其中溫度、濕度和磁場等都是重要的環(huán)境因素。對于較大跨徑的橋梁，溫度會較大程度的影響應(yīng)變試驗的結(jié)果。如果環(huán)境比較潮濕，而相關(guān)人員又對防潮措施沒有引起重視，會使應(yīng)變檢測中獲得較小的檢測結(jié)果。磁場指的是橋梁位置信號塔的電磁波也會影響到應(yīng)變測試的結(jié)果，而通常需要在試驗過程中保證對講機等裝置的干擾距離不低10m。

（二）應(yīng)變片及采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計

關(guān)于數(shù)據(jù)因應(yīng)變片造成的一場現(xiàn)象，不僅包括自身質(zhì)量問題，數(shù)據(jù)還會因不合理的粘貼工藝出現(xiàn)異常，假如對其表面的打磨不合格，使構(gòu)件和應(yīng)變片的粘結(jié)不夠牢靠，或應(yīng)變片密封不完全，使水進入空隙而增加其潮濕性。而測量的結(jié)果會因應(yīng)變片的受潮而降低，而對于相同截面的頂板干燥時其他測點得出的結(jié)果比較正常。如果應(yīng)變片位于受潮測點，雖然其表現(xiàn)出正常的電阻值，但結(jié)果相對較小。所以對構(gòu)件的承載力的判斷只靠應(yīng)變片的電阻值遠遠不夠。數(shù)據(jù)因采集系統(tǒng)引發(fā)的異常情況，不僅有系統(tǒng)自身的因素，地線不良接觸也是其重要的誘因，

如果地線接觸不良會產(chǎn)生大小不等的對設(shè)備造成干擾的靜電，也對應(yīng)變結(jié)果造成影響。

（三）構(gòu)件本身存在的問題

因構(gòu)件本身導(dǎo)致出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異常的問題也是試驗分析的一方面，因為構(gòu)件的性能對該異常情況有直接影響，混凝土構(gòu)件常見的缺陷有裂縫、內(nèi)部鋼筋銹蝕、蜂窩麻面等。因為構(gòu)件的承載力受各種缺陷的影響較大，應(yīng)變片的粘貼還受構(gòu)件表面存在的蜂窩麻面的影響，應(yīng)變片可能由此而發(fā)生彎曲，測試的結(jié)果的準(zhǔn)確性也會因此無法保障;構(gòu)件裂縫包括顯式和隱式兩種裂縫，通過肉眼便能看到的構(gòu)件裂縫為顯式裂縫，而通過觀測儀器才能看到的裂縫為隱式裂縫。假如構(gòu)件自身存在顯式裂縫，最好是在試驗時保證裂縫和應(yīng)變片有一定的距離;而在和受力垂直方向有裂縫存在，如果構(gòu)件的應(yīng)變片橫跨裂縫進行粘貼，可能得出偏大的測試結(jié)果;在裂縫較寬的情況下，如果應(yīng)變片是跨縫設(shè)置其會在施加一定的荷載后損壞;而在裂縫旁邊設(shè)置的應(yīng)變片，構(gòu)件對應(yīng)力的釋放也一樣會影響到測試的結(jié)果。因為隱式裂縫具有非常明顯的隱蔽性，因此較難被及時發(fā)現(xiàn)，尤其是預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，想要通過肉眼在試驗前后發(fā)現(xiàn)并不容易，因此要借助觀測儀。針對試驗截面和構(gòu)件附近的裂縫，應(yīng)變測試的結(jié)果包括：（1）在滿載的情況下跨縫設(shè)置的應(yīng)變片會得出偏大的測試結(jié)果，甚至和理論范圍存在較大的差別，即校驗系數(shù)超過1.0，但這種現(xiàn)象在把荷載卸除后便隨之消失;（2）在裂縫附近設(shè)置的應(yīng)變片，由于釋放的應(yīng)力影響測試的結(jié)果相對較小。

三、荷載試驗應(yīng)變數(shù)據(jù)異常的解決措施

（一）粘貼應(yīng)變片的工藝

因應(yīng)變數(shù)據(jù)測試結(jié)果受應(yīng)變片粘貼效果的影響較大，本文選擇電阻應(yīng)變片（BQ20-80AA型），對應(yīng)變片粘貼中使橋梁荷載試驗過程中數(shù)據(jù)異常情況避免的措施進行說明。

（1）選點：對于測試界面應(yīng)變片粘貼位置的選擇，應(yīng)該盡可能把微裂紋、空洞和蜂窩麻面的砼表面避開;（2）打磨和清潔：打磨主要是保證應(yīng)變片粘貼的面更加光滑，清潔主要是為了把砼表面打磨之后留下的灰塵除去;（3）打底：基層打底主要是把粘貼表面一些不光滑的因素如小孔等進行處理，保證應(yīng)變片的粘貼平面的密實性，同時保證應(yīng)變片底層的隔潮性能;（4）貼片：等底基層光滑平面形成后，可把應(yīng)變片粘貼在底基層上。粘貼過程中應(yīng)保證在應(yīng)變片和環(huán)氧樹脂之間沒有氣泡出現(xiàn)，這也是對技術(shù)人員的粘貼水平的一種考驗，在此過程中還應(yīng)把應(yīng)變片引出線的長度進行預(yù)留，防止該線發(fā)生短路;（5）線塊的粘結(jié)與焊線：通過端子連接使應(yīng)變片引出線逐漸過渡到連接采集儀屏蔽線，并對應(yīng)變片端屏蔽線起到固定的作用，避免應(yīng)變片因擺動的屏蔽線而產(chǎn)生破壞;（6）防潮處理：對應(yīng)變片的粘貼質(zhì)量進行檢查后，還應(yīng)做好其防潮處理措施，一般為了隔潮會在應(yīng)變片外使用環(huán)氧樹脂。

（二）工具式應(yīng)變計

技術(shù)人員的粘貼水平對電阻應(yīng)變片的粘貼質(zhì)量起著決定性的作用。近些年工具式應(yīng)變計的廣泛使用使測試數(shù)據(jù)受粘貼工藝的影響大大降低，它主要有以下優(yōu)勢：（1）大部分是全橋電路，可以在試驗的過程中對溫度進行補償;（2）結(jié)構(gòu)封裝環(huán)境不會對其產(chǎn)生較大影響，使其可以完整的保存，而且有良好的防潮效果;（3）通過適當(dāng)簡化粘貼工藝，使對粘貼人員技術(shù)的依賴降低;（4）重復(fù)利用可節(jié)約成本。

（三）試驗程序

試驗時嚴(yán)格遵循相關(guān)程序也可對應(yīng)變數(shù)據(jù)的異常情況起到一定的避免作用。試驗程序主要分為試驗設(shè)計規(guī)劃、準(zhǔn)備、結(jié)構(gòu)加載、實施量測、分析數(shù)據(jù)、評價和總結(jié)。設(shè)計和規(guī)劃階段主要是在綜合考慮結(jié)構(gòu)受力特性和材料性能的基礎(chǔ)上科學(xué)的設(shè)置應(yīng)變測點。且還需對試驗加載制度嚴(yán)格遵守，如應(yīng)該先進行相關(guān)的預(yù)壓操作之后再對結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的試驗，通過消除結(jié)構(gòu)本身的非彈性變形，達到降低殘余應(yīng)變的目的;并通過有效的控制持荷時間提供更加穩(wěn)定的應(yīng)變數(shù)據(jù)，對于新橋的荷載試驗一般情況下控制其分級加載時間超過10min。如果在試驗中應(yīng)變數(shù)據(jù)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，應(yīng)對其原因合理分析，有必要的話可在現(xiàn)場重復(fù)進行試驗對異常的應(yīng)變數(shù)據(jù)的原因進行相關(guān)分析。

（四）多參數(shù)校驗

對異常的應(yīng)變數(shù)據(jù)進行分析多參數(shù)校驗是重要的途徑。如何異常的應(yīng)變數(shù)據(jù)無法有效解決時，可選擇其他截面的應(yīng)變數(shù)據(jù)，對截面的撓度進行測試，并分析和校驗全橋的脈動頻譜等數(shù)據(jù)，對其整體結(jié)構(gòu)的性能進行評定。因為局部截面的應(yīng)力受應(yīng)變數(shù)據(jù)的影響較大，具有顯著的局限性，而且整體結(jié)構(gòu)的性能和剛度也通過頻譜數(shù)據(jù)和截面撓度進行體現(xiàn)，更加全面。

四、結(jié)束語

綜上所述，對于公路橋梁荷載的異常數(shù)據(jù)情況，應(yīng)該根據(jù)造成其異常的因素采取針對性的避免其出現(xiàn)異常的措施，技術(shù)人員應(yīng)對不同的環(huán)境下影響試驗結(jié)果的情況引起重視，保證異常發(fā)生率進一步減少。

參考文獻：

[1]劉大洋.黃福偉.張朋等.公路橋梁荷載試驗應(yīng)變數(shù)據(jù)異常分析[J].公路與汽運，2018（01）：141.

[2]盧麗萍.公路橋梁荷載試驗應(yīng)變數(shù)據(jù)異常剖析[J].建設(shè)科技，2018（07）：131-132.

[3]童鑫甫.公路橋梁荷載試驗應(yīng)變數(shù)據(jù)異常問題的探討[J].交通世界，2018（29）：134-135.