關于支架壓載試驗沉降觀測及數據分析

曾 磊 高志波 沈卓洋

隨著交通事業的飛速發展和科學技術的不斷進步,橋梁檢測得到了日益廣泛的重視。橋梁檢測在評定現有橋梁的實際承載能力、建立和積累必要的橋梁技術資料、推動和發展舊橋評定理論及新橋設計理論等方面都有著重要的意義。同時,隨著交通基礎設施工程建設的飛速發展和橋梁等級的不斷提高,支座被廣泛地使用于橋梁中,故加強支座的檢測,提高支座的使用壽命,是保證橋梁質量的關鍵。支架壓載試驗是一種重要的檢測手段,能為橋梁結構的現狀、橋梁結構以及支座的實際承載能力的評估提供科學、直觀的數據,可以為檢測者對橋梁支座的承載能力做出科學的評估。

1 支座壓載試驗及觀測方法

1.1 支座檢測情況

橋梁支座在橋梁結構中,是橋梁上、下部結構的連接點,作用是將上部結構的荷載安全地傳遞到橋梁墩臺上去,同時保證上部結構在荷載、溫度變化、混凝土收縮徐變等因素作用下的自由變形,并保護梁端、墩臺帽不受損傷。但是,當前國內對橋梁支座的檢測試驗多為在安裝時進行現場測試,對其在使用過程中的質量檢測做的較少。因此對支座進行加載試驗,并通過其來檢驗支座結構的工作情況和橋梁結構的現狀,這種方法是保證橋梁質量的關鍵。同時,在加載試驗中的測量也尤為重要。三角高程測量是一種間接測高法,它不受地形起伏的限制,施測速度較快,在橋梁工程測量中得到廣泛應用。

1.2 試驗原理及目的

支架加載試驗,主要是通過測量支架在靜力試驗荷載作用下隨時間的變形,了解支架結構在工作狀態時與設計期望值是否相符,從而檢驗其工作狀況。

一般橋梁支座加載試驗主要是解決以下問題:1)檢驗支架及模板的強度和安全性。2)消除支架、模板安裝及地基的非彈性變形。3)測出荷載作用下的彈性變形值及支架基礎下沉。

1.3 測點布置及試驗步驟

1.3.1 測點布置步驟

首先進行模板支架搭設;其次組織對支架進行檢查,檢查內容包括焊接質量,支架基底與地面支撐是否牢固,墊塞是否緊密、遺漏;最后,在支架前橫梁及后橫梁上布置測點,每個橫梁布置3個測點。

1.3.2 觀測原理及步驟

設定一后視點,假定其高程值為0.000 mm,采用三角高程法直接測量各測點的相對標高值。照準標志采用徠卡60 mm×60 mm反射片。

1)加載前測量各測點的原始標高。2)荷載值到1.2倍梁段重量時測量各測點的標高。3)每天兩次持續觀測測點標高值。4)分析數據,沉降量穩定后卸載。5)卸載后再次測量各測點的標高值。

停止觀測的條件:連續3 d的累積沉降變化值不超過2 mm。

2 觀測數據及結果分析

圖1為累計沉降值與時間的關系。表1,表2為通過三角高程測量方法觀測所得到的支座彈性變形和非彈性變形。通過以下圖表對支座試驗數據進行一定的分析。

表1 175號墩壓重試驗觀測表(彈性變形)

表2 175號墩壓重試驗觀測表(非彈性變形)

由圖1及表1,表2數據可知:

1)支架非彈性變形較大且不均勻,最大為20 mm,最小為3 mm。最大沉降值發生在測點 1—1及1—2處,最小值發生在測點2—1及2—2處;2)支架彈性變形較小,支架前橫梁處彈性變形為5 mm～8 mm,后橫梁處彈性變形為4 mm～6 mm,彈性變形相對均勻;3)根據觀測可知,溫度對高程值有影響,晚上高程值比早晨高1 mm～2 mm。

根據觀測結果可知:支架彈性變形較小,非彈性變形較大,支架最大總變形為25.0 mm。

由此可知,通過支座壓載試驗法所得到的數據可以明確、科學的判斷支座變形情況。因此,使用壓載試驗來對支座受力變形進行檢測,從而了解支座情況是測試支座行之有效的方法。同時,在三角高程過程中,采用反射片可以消除由于多次立鏡帶來的立鏡誤差;由于在較短時間內同時測量后視與前視,且距離較短,球氣差影響可以忽略;由同一臺儀器同一次觀測前視與后視,消除了儀器高的誤差。因此采用三角高程進行沉降觀測,精度完全可以滿足試驗要求,大大節約了觀測時間。

3 結語

隨著我國橋梁的高速發展,對橋梁的安全問題越來越受到重視,因此,通過橋梁支座壓載試驗以及三角高程測量法的檢測,對橋梁工作情況以及橋梁支座受力情況提供科學的數據是橋梁檢測過程中不可缺少的一部分。同時,支座壓載試驗檢測是一項復雜而細致的工作,不僅要求工作人員有豐富的實際現場經驗,而且需要扎實的理論基礎作為指導。只有把理論和實際充分結合起來,再加上指揮者與各試驗人員之間的默契配合,才能做好檢測工作并取得滿意的數據,也只有這樣,才有可能獲得科學的依據,做出準確的評估。

[1]JGJ/T 8-97,建筑變形測量規程[S].

[2]GB 12897-91,國家一、二等水準測量規范[S].

[3]GB 50026-93,工程測量規范[S].

[4]顧孝烈,鮑 峰,程效軍.測量學[M].第3版.上海:同濟大學出版社,2006.