公路橋梁荷載試驗應變數(shù)據(jù)異常問題及對策

孫虎平

（西安市政設計研究院有限公司，陜西 西安 710061）

一、公路橋梁荷載試驗測評概述

橋梁是道路跨越江河湖泊建造的人工構造物，結構體系包括拱式橋、懸索橋等。梁式橋結構簡單，在工程中應用廣泛。簡支T梁橋在中小跨徑橋梁中應用普遍，橋型受力特點不同，簡支梁橋通常為靜定結構，在豎向荷載下不會產(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，預支簡支T梁結構可在工廠內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)。橋梁荷載試驗即在橋上施加荷載測試工況，檢測內(nèi)容包括控制截面最大應變等。

為真實地評定橋梁結構技術狀況，必須全面檢測橋梁結構病害程度。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構抗力與荷載效應的關系，評定橋梁承載力的目的是了解結構承載性能，維持現(xiàn)有橋梁安全并滿足荷載要求。

動靜載試驗可以掌握橋梁結構性能。橋梁結構振動響應對使用者舒適性影響復雜，目前對動載試驗測得振幅等參量尚無全面評價指標體系。原位荷載試驗是公路橋梁承載力評定常用方式，當前主要通過靜載試驗方式測評公路橋梁承載力。公路橋梁結構靜載試驗分為科研性與生產(chǎn)檢定試驗，試驗對象可以是原位檢測實橋或組成橋梁構件。公路橋梁具有多種型式，應結合病害嚴重度，按技術可行、測試可靠的原則設計靜載試驗方案。梁靜載試驗主要為驗證橋梁結構計算理論，積累工程技術經(jīng)驗，驗證結構的可靠性。公路橋梁評定是對橋梁使用功能的綜合評價，可鑒定舊橋是否具備設計方案的功能。由于涉及評定方法與標準，公路舊橋評定的過程較為復雜。

由于我國現(xiàn)行公路橋梁承載力測評標準發(fā)布時間較早，已不能滿足荷載試驗需要，因此公路橋梁靜載試驗得到廣泛應用。預設明確的試驗目的、落實嚴密的組織，是做好橋梁檢測的前提，能為施工質(zhì)量檢驗提供完整的試驗資料。由于受到技術資料缺乏等多種因素的制約，目前橋梁荷載試驗尚未達到滿意結果。根據(jù)現(xiàn)有公路橋梁建設發(fā)展趨勢，完善有關標準規(guī)范可以為評定公路橋梁承載力提供科學依據(jù)。

二、公路橋梁荷載試驗應變數(shù)據(jù)異常分析

公路橋梁荷載試驗常見數(shù)據(jù)異常現(xiàn)象包括試驗前數(shù)據(jù)漂移，試驗中應變絕對值變動，卸載后數(shù)據(jù)殘余較大等。公路橋梁荷載試驗應變數(shù)據(jù)異常的原因主要包括環(huán)境和應變片等因素。其中，環(huán)境防潮措施不完善會導致應變數(shù)據(jù)偏小。

圖1 某連續(xù)鋼構橋箱梁應變測點布置

表1 某連續(xù)鋼構橋箱梁應變測試結果

表2 某高速公路橋梁1#箱梁撓度數(shù)據(jù)結果

應變片的黏貼工藝可能會導致應變數(shù)據(jù)隱藏。某連續(xù)鋼構橋荷載試驗中，頂板布置了4個應變觀測點，1#～4#應變測點受潮應變數(shù)值較小，僅靠應變片電阻值不能判斷試驗橋梁承載力。如果采集系統(tǒng)地線接觸不良產(chǎn)生靜電干擾，應變數(shù)據(jù)也會產(chǎn)生較大漂移。

結構缺陷是引起應變數(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構承載力是常見結構缺陷。混凝土材質(zhì)表面黏結密實度會影響應變測試數(shù)據(jù)準確性。

顯式裂縫肉眼可見，應避開一定距離布置變測點，跨縫黏貼應變片可能導致其直接損壞。預應力構件試驗后，無法通過肉眼觀察裂縫，滿載在0.03mm內(nèi)需借助觀測儀。試驗截面存在裂縫應變數(shù)據(jù)異常表現(xiàn)為滿載時縫隙較大，校驗系數(shù)大于1，以及應變片黏貼在裂縫附近。某高速公路橋梁上部結構為預應力連續(xù)箱梁，需對偏內(nèi)外側工況進行加載試驗。

1#、2#、3#應變測點在偏內(nèi)外側工況下截面應變校驗系數(shù)大于1,斷面附近發(fā)現(xiàn)不連續(xù)橫向裂縫。1#、2#、3#應變片跨縫黏貼，4#測點距離裂縫較近，應關注隱式裂縫引起的應變數(shù)據(jù)異常。

三、橋梁荷載試驗應變數(shù)據(jù)異常控制措施

公路橋梁荷載試驗系統(tǒng)嚴密，試驗結果準確性受到諸多因素影響，如理論分析假設、檢測人員素質(zhì)等，通過優(yōu)化應變片黏貼工藝等措施可以減小荷載試驗應變數(shù)據(jù)異常。

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

嚴格的試驗程序可以有效避免應變數(shù)據(jù)異常。應根據(jù)材料性能合理布置應變測點，通過重復試驗分析數(shù)據(jù)異常原因。如仍然無法解決數(shù)據(jù)異常情況，則需校驗截面撓度及應變數(shù)據(jù)，應變數(shù)據(jù)可反映局面應力，頻譜數(shù)據(jù)可反映整體結構剛度。

四、結語

本文闡述了公路橋梁結構承載力評定的意義，介紹了靜力荷載試驗標準，并根據(jù)荷載試驗程序分析了相關影響因素。通過分析靜力荷載試驗，梳理了影響試驗結果準確性的因素，采取相應方法避免對試驗結果的影響；分析了公路橋梁荷載試驗常見應變數(shù)據(jù)異常原因，總結了降低應變數(shù)據(jù)異常發(fā)生概率的措施。