淺析公路橋梁荷載試驗應變數據異常問題

宋利輝

摘 要：對于公路橋梁結構構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過程中可用試驗結果為依據。但是在具體的工作中試驗結果也會經常出現異常情況，特別是應變數據，許多原因都會導致其出現這種現象，試驗的精度也會因此受到較大影響，進而影響到相關人員對橋梁工程質量的判斷，因此對公路橋梁荷載異常的應變數據進行有效的分析，并制定相關的解決措施有重要的指導意義。

關鍵詞：公路橋梁;荷載試驗;應變數據;異常問題

某公路橋梁工程上部是連續小箱梁，屬于一種預應力結構，設計小箱梁的尺寸為4×30m。在荷載試驗的過程中對試驗的應變測點進行布置。為保證截面箱梁荷載值和規定值相符合，需對截面的兩種工況，即偏內側和偏外側進行試驗。本文對公路橋梁荷載試驗過程中異常的應變數據的相關問題進行了分析。

一、公路橋梁荷載試驗應變數據異常的表現

荷載試驗中常遇到的應變數據異常的情況主要包括：（1）數據狀態在試驗初期一直是漂移的，不能調零;（2）應變數據的絕對值大小不一，而該現象在把荷載撤銷后仍然無法消失;（3）數據狀態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據的偏差較大。假如應變數據有異常情況發生，既對正確的判斷構件的狀態造成影響，還可能導致意外或損失出現。

二、公路橋梁荷載試驗應變數據異常的原因

（一）環境因素的影響

其中溫度、濕度和磁場等都是重要的環境因素。對于較大跨徑的橋梁，溫度會較大程度的影響應變試驗的結果。如果環境比較潮濕，而相關人員又對防潮措施沒有引起重視，會使應變檢測中獲得較小的檢測結果。磁場指的是橋梁位置信號塔的電磁波也會影響到應變測試的結果，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）應變片及采集數據系統的設計

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

如果地線接觸不良會產生大小不等的對設備造成干擾的靜電，也對應變結果造成影響。

（三）構件本身存在的問題

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

三、荷載試驗應變數據異常的解決措施

（一）粘貼應變片的工藝

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

（1）選點：對于測試界面應變片粘貼位置的選擇，應該盡可能把微裂紋、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，保證應變片的粘貼平面的密實性，同時保證應變片底層的隔潮性能;（4）貼片：等底基層光滑平面形成后，可把應變片粘貼在底基層上。粘貼過程中應保證在應變片和環氧樹脂之間沒有氣泡出現，這也是對技術人員的粘貼水平的一種考驗，在此過程中還應把應變片引出線的長度進行預留，防止該線發生短路;（5）線塊的粘結與焊線：通過端子連接使應變片引出線逐漸過渡到連接采集儀屏蔽線，并對應變片端屏蔽線起到固定的作用，避免應變片因擺動的屏蔽線而產生破壞;（6）防潮處理：對應變片的粘貼質量進行檢查后，還應做好其防潮處理措施，一般為了隔潮會在應變片外使用環氧樹脂。

（二）工具式應變計

技術人員的粘貼水平對電阻應變片的粘貼質量起著決定性的作用。近些年工具式應變計的廣泛使用使測試數據受粘貼工藝的影響大大降低，它主要有以下優勢：（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）結構封裝環境不會對其產生較大影響，使其可以完整的保存，而且有良好的防潮效果;（3）通過適當簡化粘貼工藝，使對粘貼人員技術的依賴降低;（4）重復利用可節約成本。

（三）試驗程序

試驗時嚴格遵循相關程序也可對應變數據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計規劃、準備、結構加載、實施量測、分析數據、評價和總結。設計和規劃階段主要是在綜合考慮結構受力特性和材料性能的基礎上科學的設置應變測點。且還需對試驗加載制度嚴格遵守，如應該先進行相關的預壓操作之后再對結構進行相應的試驗，通過消除結構本身的非彈性變形，達到降低殘余應變的目的;并通過有效的控制持荷時間提供更加穩定的應變數據，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。如果在試驗中應變數據出現不穩定的情況，應對其原因合理分析，有必要的話可在現場重復進行試驗對異常的應變數據的原因進行相關分析。

（四）多參數校驗

對異常的應變數據進行分析多參數校驗是重要的途徑。如何異常的應變數據無法有效解決時，可選擇其他截面的應變數據，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據，對其整體結構的性能進行評定。因為局部截面的應力受應變數據的影響較大，具有顯著的局限性，而且整體結構的性能和剛度也通過頻譜數據和截面撓度進行體現，更加全面。

四、結束語

綜上所述，對于公路橋梁荷載的異常數據情況，應該根據造成其異常的因素采取針對性的避免其出現異常的措施，技術人員應對不同的環境下影響試驗結果的情況引起重視，保證異常發生率進一步減少。

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