浅析公路桥梁荷载试验应变数据异常问题

宋利辉

摘 要：对于公路桥梁结构构件的实际荷载能力主要采用荷载试验加强了解，而且在施工控制和维修保养过程中可用试验结果为依据。但是在具体的工作中试验结果也会经常出现异常情况，特别是应变数据，许多原因都会导致其出现这种现象，试验的精度也会因此受到较大影响，进而影响到相关人员对桥梁工程质量的判断，因此对公路桥梁荷载异常的应变数据进行有效的分析，并制定相关的解决措施有重要的指导意义。

关键词：公路桥梁;荷载试验;应变数据;异常问题

某公路桥梁工程上部是连续小箱梁，属于一种预应力结构，设计小箱梁的尺寸为4×30m。在荷载试验的过程中对试验的应变测点进行布置。为保证截面箱梁荷载值和规定值相符合，需对截面的两种工况，即偏内侧和偏外侧进行试验。本文对公路桥梁荷载试验过程中异常的应变数据的相关问题进行了分析。

一、公路桥梁荷载试验应变数据异常的表现

荷载试验中常遇到的应变数据异常的情况主要包括：（1）数据状态在试验初期一直是漂移的，不能调零;（2）应变数据的绝对值大小不一，而该现象在把荷载撤销后仍然无法消失;（3）数据状态在试验初期和试验过程中是正常的，但在把荷载撤除之后数据的偏差较大。假如应变数据有异常情况发生，既对正确的判断构件的状态造成影响，还可能导致意外或损失出现。

二、公路桥梁荷载试验应变数据异常的原因

（一）环境因素的影响

其中温度、湿度和磁场等都是重要的环境因素。对于较大跨径的桥梁，温度会较大程度的影响应变试验的结果。如果环境比较潮湿，而相关人员又对防潮措施没有引起重视，会使应变检测中获得较小的检测结果。磁场指的是桥梁位置信号塔的电磁波也会影响到应变测试的结果，而通常需要在试验过程中保证对讲机等装置的干扰距离不低10m。

（二）应变片及采集数据系统的设计

关于数据因应变片造成的一场现象，不仅包括自身质量问题，数据还会因不合理的粘贴工艺出现异常，假如对其表面的打磨不合格，使构件和应变片的粘结不够牢靠，或应变片密封不完全，使水进入空隙而增加其潮湿性。而测量的结果会因应变片的受潮而降低，而对于相同截面的顶板干燥时其他测点得出的结果比较正常。如果应变片位于受潮测点，虽然其表现出正常的电阻值，但结果相对较小。所以对构件的承载力的判断只靠应变片的电阻值远远不够。数据因采集系统引发的异常情况，不仅有系统自身的因素，地线不良接触也是其重要的诱因，

如果地线接触不良会产生大小不等的对设备造成干扰的静电，也对应变结果造成影响。

（三）构件本身存在的问题

因构件本身导致出现的数据异常的问题也是试验分析的一方面，因为构件的性能对该异常情况有直接影响，混凝土构件常见的缺陷有裂缝、内部钢筋锈蚀、蜂窝麻面等。因为构件的承载力受各种缺陷的影响较大，应变片的粘贴还受构件表面存在的蜂窝麻面的影响，应变片可能由此而发生弯曲，测试的结果的准确性也会因此无法保障;构件裂缝包括显式和隐式两种裂缝，通过肉眼便能看到的构件裂缝为显式裂缝，而通过观测仪器才能看到的裂缝为隐式裂缝。假如构件自身存在显式裂缝，最好是在试验时保证裂缝和应变片有一定的距离;而在和受力垂直方向有裂缝存在，如果构件的应变片横跨裂缝进行粘贴，可能得出偏大的测试结果;在裂缝较宽的情况下，如果应变片是跨缝设置其会在施加一定的荷载后损坏;而在裂缝旁边设置的应变片，构件对应力的释放也一样会影响到测试的结果。因为隐式裂缝具有非常明显的隐蔽性，因此较难被及时发现，尤其是预应力构件，想要通过肉眼在试验前后发现并不容易，因此要借助观测仪。针对试验截面和构件附近的裂缝，应变测试的结果包括：（1）在满载的情况下跨缝设置的应变片会得出偏大的测试结果，甚至和理论范围存在较大的差别，即校验系数超过1.0，但这种现象在把荷载卸除后便随之消失;（2）在裂缝附近设置的应变片，由于释放的应力影响测试的结果相对较小。

三、荷载试验应变数据异常的解决措施

（一）粘贴应变片的工艺

因应变数据测试结果受应变片粘贴效果的影响较大，本文选择电阻应变片（BQ20-80AA型），对应变片粘贴中使桥梁荷载试验过程中数据异常情况避免的措施进行说明。

（1）选点：对于测试界面应变片粘贴位置的选择，应该尽可能把微裂纹、空洞和蜂窝麻面的砼表面避开;（2）打磨和清洁：打磨主要是保证应变片粘贴的面更加光滑，清洁主要是为了把砼表面打磨之后留下的灰尘除去;（3）打底：基层打底主要是把粘贴表面一些不光滑的因素如小孔等进行处理，保证应变片的粘贴平面的密实性，同时保证应变片底层的隔潮性能;（4）贴片：等底基层光滑平面形成后，可把应变片粘贴在底基层上。粘贴过程中应保证在应变片和环氧树脂之间没有气泡出现，这也是对技术人员的粘贴水平的一种考验，在此过程中还应把应变片引出线的长度进行预留，防止该线发生短路;（5）线块的粘结与焊线：通过端子连接使应变片引出线逐渐过渡到连接采集仪屏蔽线，并对应变片端屏蔽线起到固定的作用，避免应变片因摆动的屏蔽线而产生破坏;（6）防潮处理：对应变片的粘贴质量进行检查后，还应做好其防潮处理措施，一般为了隔潮会在应变片外使用环氧树脂。

（二）工具式应变计

技术人员的粘贴水平对电阻应变片的粘贴质量起着决定性的作用。近些年工具式应变计的广泛使用使测试数据受粘贴工艺的影响大大降低，它主要有以下优势：（1）大部分是全桥电路，可以在试验的过程中对温度进行补偿;（2）结构封装环境不会对其产生较大影响，使其可以完整的保存，而且有良好的防潮效果;（3）通过适当简化粘贴工艺，使对粘贴人员技术的依赖降低;（4）重复利用可节约成本。

（三）试验程序

试验时严格遵循相关程序也可对应变数据的异常情况起到一定的避免作用。试验程序主要分为试验设计规划、准备、结构加载、实施量测、分析数据、评价和总结。设计和规划阶段主要是在综合考虑结构受力特性和材料性能的基础上科学的设置应变测点。且还需对试验加载制度严格遵守，如应该先进行相关的预压操作之后再对结构进行相应的试验，通过消除结构本身的非弹性变形，达到降低残余应变的目的;并通过有效的控制持荷时间提供更加稳定的应变数据，对于新桥的荷载试验一般情况下控制其分级加载时间超过10min。如果在试验中应变数据出现不稳定的情况，应对其原因合理分析，有必要的话可在现场重复进行试验对异常的应变数据的原因进行相关分析。

（四）多参数校验

对异常的应变数据进行分析多参数校验是重要的途径。如何异常的应变数据无法有效解决时，可选择其他截面的应变数据，对截面的挠度进行测试，并分析和校验全桥的脉动频谱等数据，对其整体结构的性能进行评定。因为局部截面的应力受应变数据的影响较大，具有显著的局限性，而且整体结构的性能和刚度也通过频谱数据和截面挠度进行体现，更加全面。

四、结束语

綜上所述，对于公路桥梁荷载的异常数据情况，应该根据造成其异常的因素采取针对性的避免其出现异常的措施，技术人员应对不同的环境下影响试验结果的情况引起重视，保证异常发生率进一步减少。

参考文献：

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