商東洋

摘 要：本研究與橋梁工程實測應變數(shù)據(jù)相結合，初步分析了公路橋梁荷載試驗中存在的異常應變數(shù)據(jù)問題。圍繞應變片粘貼工藝、環(huán)境、采集系統(tǒng)及橋梁結構存在的不足等方面對其主要原因進行分析，有針對性地提出了避免橋梁荷載試驗應變數(shù)據(jù)異常的幾點應對措施。

關鍵詞：荷載試驗;公路橋梁;數(shù)據(jù)異常

中圖分類號：U446.1 文獻標識碼：A

0 前言

為實現(xiàn)對橋梁結構承載力的評估，關鍵在于應變測試數(shù)據(jù)應提高準確性。在橋梁荷載試驗中以電阻應變效應為基礎的電阻式應變片是比較常用的一種應變測試元件，根據(jù)惠斯通電橋原理將輸出與應變具有正相關關系的電信號，但少部分測點在橋梁荷載試驗中常見異常應變數(shù)據(jù)的情況。為提高對橋梁結構承載力評估的準確性，應比較分析應變異常數(shù)據(jù)，分析產(chǎn)生異常應變數(shù)據(jù)的主要原因。本研究較深入地分析了常見于橋梁荷載試驗中的異常應變數(shù)據(jù)問題，探討主要引發(fā)原因并有針對性地提出應對措施，對于提高橋梁荷載試驗準確性具有比較重要的作用。

1 應變數(shù)據(jù)異常現(xiàn)象表現(xiàn)

異常應變數(shù)據(jù)在橋梁荷載試驗中比較常見的情況為：一是開始荷載試驗前，持續(xù)飄移的應變數(shù)據(jù)，將其調零的難度較大。二是在具體試驗中，表現(xiàn)出偏大或偏小的應變絕對值，卸載后只有偏大或偏小的殘余應變（產(chǎn)生的應變異?；究梢曰謴停?。三是試驗前和試驗過程中表現(xiàn)出正常的應變數(shù)據(jù)，但卸載后有較大殘余的應變數(shù)據(jù)。

2 應變數(shù)據(jù)異常的主要原因

環(huán)境影響、橋梁結構問題、應變片與采集系統(tǒng)問題等都是異常應變數(shù)據(jù)產(chǎn)生的主要原因。

2.1 環(huán)境影響

環(huán)境主要有橋梁試驗測點周圍的溫濕度及磁場等，針對大跨徑橋梁而言，應變數(shù)據(jù)受溫度的影響比較突出。在一些相對潮濕條件的環(huán)境下，缺乏完善的防潮措施，容易產(chǎn)生應變片具有正常電阻值而表現(xiàn)出偏小的應變數(shù)據(jù)問題。磁場環(huán)境主要是指移動通信信號塔或電視塔存在于橋梁周圍而產(chǎn)生的電磁波信號干擾，近距離對講機信號對采集儀產(chǎn)生干擾等導致出現(xiàn)異常的應變數(shù)據(jù)。對講機在現(xiàn)場試驗時應最小不小于10米距離，以盡量避免產(chǎn)生干擾。

2.2 橋梁結構問題

因橋梁結構問題產(chǎn)生異常的應變數(shù)據(jù)是一個關鍵原因，由于異常應變數(shù)據(jù)與橋梁結構安全及承載力具有直接關系，而蜂窩麻面的混凝土表面、橫縱向裂縫等都是橋梁結構中的常見問題，進而使橋梁結構承載力有所降低?；炷敛馁|的蜂窩麻面較多時，表面難以緊密地粘結應變片，甚至導致應變片直接發(fā)生彎曲，對測試應變數(shù)據(jù)的準確性產(chǎn)生不利影響。裂縫通常有顯式和隱式兩種類型，顯式裂縫主要是指通過肉眼或裂縫觀測儀在橋梁荷載試驗前后可對裂縫直接進行觀察。隱式裂縫主要是指通過肉眼在試驗前后無法觀察到，但采用裂縫觀測儀在試驗中可對裂縫進行觀察。相對于顯式裂縫而言，應變測點在準備布置荷載試驗過程中，應盡可能將此類裂縫盡量避開一定距離。針對與受力方向相垂直的一些較小裂縫，應變片跨縫粘貼容易導致測試中較大的應變數(shù)據(jù)，針對較大裂縫而言，如果應變片跨縫粘貼，有較大可能在試驗中直接對其造成損壞，應變片與裂縫靠近粘貼也由于粘貼區(qū)域釋放的混凝土應力導致偏小的應變數(shù)據(jù)。

2.3 應變片與采集系統(tǒng)問題

不只是應變片質量問題可導致應變數(shù)據(jù)異常，還有因為應變片粘貼工藝中存在諸如構件表面未能進行光滑打磨，造成構件表面無法緊密粘結應變片或與應變片粘結后密封不完全，一直在潮濕環(huán)境中暴露而發(fā)生受潮，這些也會導致應變數(shù)據(jù)異常。在荷載試驗過程中的某連續(xù)剛構橋，應變測點分別布置在其箱內底板與頂板共4個。試驗前準備貼片等工作，試驗過程中因施工污水滲入到部分箱梁頂板中，導致位于底板部位的應變測點受潮比較嚴重，進而影響荷載試驗的應變數(shù)據(jù)。因受潮使應變測點達不到較大的應變數(shù)值，而最大的校驗系數(shù)為0.11。而在不同干燥條件下，截面頂板的不同測點具有正常的應變數(shù)據(jù)。受潮的應變測點中，盡管應變片具有正常的電阻值，但測量結果得到偏小的應變值。因此，在荷載試驗過程中，只根據(jù)應變片電阻值無法對試驗梁的承載力進行準確判斷。采集系統(tǒng)不僅存在參數(shù)設置問題，還有地線不能良好接觸產(chǎn)生靜電干擾或強直流電對儀器設備干擾等都將造成應變數(shù)據(jù)產(chǎn)生的飄移程度較大。

3 荷載試驗應變數(shù)據(jù)異常的主要應對措施

在公路橋梁荷載試驗中，可采取以下措施減少應變數(shù)據(jù)異常。

3.1 應變片粘貼工藝

應變片粘貼質量對于測試應變數(shù)據(jù)的結果具有直接影響，因此在應變片粘貼中，使橋梁荷載試驗明顯減小異常應變數(shù)據(jù)的措施為：一是選點，在測試截面對粘貼應變片的位置進行選擇時，應將混凝土表面中蜂窩麻面、微裂紋及空洞等較多的表面盡可能避開;二是打磨、清潔，粘貼應變片采用打磨方法使粘貼面更光滑，清潔主要是將對打磨后的砼表面是除去灰塵;三是打底，主要是對粘貼表面存在不光滑的小孔等進行處理，提供緊密的應變片粘貼平面，也使應變片底層避免受潮;四是貼片，底基層平面光滑后，將應變片粘貼，粘貼時在應變片與環(huán)氧樹脂之間避免產(chǎn)生氣泡，要求粘貼人員具有較高的技術熟練度。應變片應預留長度適宜的引出線，并對應變片引出線避免產(chǎn)生短路;五是線塊、焊線粘結，采用接線塊實現(xiàn)由應變片引出線過渡到與采集儀屏蔽線連接，具有對應變片端屏蔽線的固定作用，以免屏蔽線發(fā)生擺動導致破壞應變片的情況;六是防潮處理，對應變片粘貼質量檢查符合要求后，處理應變片避免受潮，一般可應用環(huán)氧樹脂材料。

3.2 工具式應變計

粘貼人員技術水平對于電阻應變片粘貼質量具有直接影響。近年來逐漸普及的工具式應變計使粘貼工藝降低了影響測試數(shù)據(jù)的程度，其主要優(yōu)勢在于：大部分是全橋電路，試驗中可對溫度進行有效補償。采用結構封裝方法，環(huán)境對其幾乎無影響，難以被損壞，防潮作用較好。粘貼工藝簡化對粘貼人員技術明顯降低依賴性，無需較高成本，重復利用性高。

3.3 試驗程序

試驗程序嚴格可有效避免產(chǎn)生異常應變數(shù)據(jù)，在試驗設計過程中，結合橋梁結構材料性能及受力特點對應變測點應布置合理。橋梁結構加載試驗中，應嚴格遵循試驗加載制度實施，諸如結構試驗前進行預壓，將橋梁結構中的非彈性變形消除，殘余應變減小。應變數(shù)據(jù)采用合理持荷時間確保其穩(wěn)定性，新橋荷載試驗中通常不超過10分鐘進行載持荷。若在試驗中產(chǎn)生不穩(wěn)定的應變數(shù)據(jù)，應對其引發(fā)原因進行分析，有時應用現(xiàn)場立即重復試驗方法可確定產(chǎn)生異常應變數(shù)據(jù)的主要原因。

3.4 多參數(shù)校驗

異常應變數(shù)據(jù)采用多參數(shù)校驗方法是一個重要的分析方法，異常應變數(shù)據(jù)存在較大的解決難度時，可采取多參數(shù)校驗方法分別分析其它截面、全橋脈動頻譜及測試截面撓度等相關數(shù)據(jù)，對橋梁結構性能進行評定。由于截面局部應力通過應變數(shù)據(jù)進行客觀反映，存在局限性，而結構整體剛度性能主要通過撓度與頻譜數(shù)據(jù)進行客觀反映，全局性的優(yōu)勢更為明顯。

4 總結

綜上所述，通過分析橋梁荷載試驗中產(chǎn)生異常應變數(shù)據(jù)問題的主要原因，結合具體工程實例探討應變數(shù)據(jù)受到難以發(fā)現(xiàn)的預應力結構隱式裂縫等因素對橋梁工程的影響，對橋梁荷載試驗中異常應變數(shù)據(jù)降低發(fā)生率的應對措施進行了總結，對于提高橋梁結構建設質量具有十分重要的應用價值。

參考文獻：

[1]代少敏，劉顯陸.橋梁荷載試驗要點評述與展望[J].交通標準化，2009，34（11）：14-16.

[2]周海俊，吳永昌，譚也平，等.橋梁荷載試驗研究綜述[J].中外公路，2008，33（04）：164-166.

[3]諶潤水，劉群安.公路橋梁荷載試驗的作用與基本原則[J].公路交通科技，2006，23（05）：5-8.