桥梁荷载试验中的测试新技术及应用郐修明--中国期刊网

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桥梁荷载试验中的测试新技术及应用郐修明

发表时间：2021/6/8 来源：《基层建设》2021年第5期作者：郐修明赵艳艳

[导读] 摘要：为检验当前国内新建桥梁承载力是否符合预期设计要求，进而为桥梁竣工提供验收资料，或检验在役旧桥承载力是否满足实际载荷需求，能够为在役旧桥维修加固提供重要决策依据。

        陕西高速公路工程试验检测有限公司陕西西安 710086
        摘要：为检验当前国内新建桥梁承载力是否符合预期设计要求，进而为桥梁竣工提供验收资料，或检验在役旧桥承载力是否满足实际载荷需求，能够为在役旧桥维修加固提供重要决策依据。针对上述桥梁需要开展荷载实验。当前桥梁荷载实验是唯一用于评定桥梁承载力的重要方法。本研究基于传统应变和变形测试前提下，提出新型应变以及变形测量方法，以期能够从一定程度上推动国内桥梁载荷实验技术的进步。
        关键词：桥梁荷载试验；测试新技术；应用
        引言
        随着城市建设发展的需要，城区内货车超载状况日益加剧，同时施工单位对湿接缝施工不重视和操作空间小，导致湿接缝质量较差，从而加速桥梁薄弱区域湿接缝的破坏。某些地区桥梁管养单位因人力、技术、经费不足，使得桥梁病害得不到及时发现和修补加固，随着病害发展加剧，致使桥面局部塌陷、断梁甚至于断桥的严重事故。
        1荷载试验概述
        荷载试验方法可较为直观地测定桥梁结构的健康状况，且其测定结果具有较高的可靠性。一般而言，荷载试验测定方法对针对旧桥梁进行，主要在桥梁状态损伤不明确条件下对其进行相应的评估和测定。依据其作用形式和测试方式的差异，可将荷载试验大致划分为静荷载试验和动荷载试验两个主要类别，依据实际工程需求，采用不同类别试验对桥梁结构进行检测，并依据实际测定所获取的结果依据理论分析结果对桥梁状态进行合理化评估，以评估结果为基础，给出桥梁维护、维修或加固建议。
        2桥梁荷载试验验的意义
        在公路以及桥梁建设过程中，静载试验常常用于桩基检测或者是结构检测。例如，在利用静载试验对桥梁桩基进行检测时，通常是通过对桥梁桩基进行逐步的压力施加，包括水平压力和垂直压力，然后观察桥梁桩基的位移变化进行观察和测定，最终依据测定结果来判断桩基建设质量，包括桩基的承载力以及强度等[1]。再例如，在利用静载试验对桥梁结构进行检测时，通常是将应变片科学合理地放置于桥梁结构的各个关键部位来进行其应变力的测量，从而依据结果来判断其建设质量的高低。与此同时，依据桥梁结构应变力的测量结果还可以更加具有针对性和更加科学地对桥梁结构进行保护和保养，这不仅有利于避免各类安全事故的发生，同时也有利于延长桥梁的使用寿命。总而言之，通过静载试验的有效应用能够让工作人员对公路以及桥梁的结构和质量进行实时的、准确的监控，从而有效确保公路以及桥梁的高性能使用。在当前我国公路以及桥梁事业高速发展的时代，公路以及桥梁的结构形式越来越多样化，建设技术也越来越多元化，这就更依赖于静载试验进行准确的质量检测。
        3桥梁荷载试验中的测试新技术及应用
        3.1应变测试技术分析
        传统应变测试法。第一，机械式应变测量。在国内机械式应变测量已经发展多年，其采用千分表或百分表测量变形前后测试标距距离的变化，进而获得构建测试标距平均应变。在工程测量时，机械式应变测量仪器包含千分表引伸机和手持应变仪，采用这种机械式应变测量，能够直观读数，并且需要较强的环境适应性，能够实现重复使用等，但在该方法使用时，需要耗费大量的人力、物力，并且精度差，因此针对应变测量数量较多的实验是不合适的。除室内实验外，该方法在实际工程结构中该方法应用较少。第二，电阻式应变测量法。19世纪30年代，由英国研究学者Chare Wheatstone首次发现利用惠斯通电桥进行电子测量，其也为应变电测技术提供基础。研究学者验证处于应变作用下，金属丝的电阻变化及应变电阻效应，这也是电阻应变计的运行原理。

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采用应变电测法其具有较高的灵敏度，并且应变片尺寸小，很容易粘贴牢固，易于实现自动化数字化测量，但使用该方法实验仍面临很多缺点，比如通常桥梁静载荷测试时需要在几米或几十米高空完成电阻应变片粘贴，在粘贴时工作人员的效率低，操作不便，要求工作人员具有较强的贴片技能，同时应变测量值很容易受外界温度因素的影响，长时间加载还会导致数据存在较大偏移，经过后续数据分析，处理难度大。一般来说，应变片是一次使用的，无法实现重复利用。
        3.2内部缺陷检测技术
        缺陷检测技术分为内部和外部两种，我们遇到的工程缺陷一般有两种情况，一种是由内部延伸到外部的缺陷，这种请况，说明工程建设损害比较严重，需要我们格外重视。另一种是内部有缺陷或外部有缺陷。在道路桥梁工程中主要运用内部缺陷技术。内部缺陷检测技术简单来说就是主要针对道路桥梁的内部结构的检测，一旦发现道路桥梁中的某个地方有缺陷，工作人员就可以快速知道并采取解决施例。例如，混凝土是建设道路桥梁的主要材料，混凝土质量的好坏直接决定了道路桥梁的使用年限，用混凝土建造的道路桥梁在经过了漫长时间的风吹日晒，其质量可能会出现瑕疵，我们怎样才能发现道路桥梁中是否有这些瑕疵呢？这就需要用到内部缺陷检测技术。为了能使我国的道路表面不会出现坑坑洼洼的现象，桥梁尽可能不会出现坍塌的现象，我国应该努力把缺陷检测技术融入道路桥梁工程，把缺陷检测技术作为首要发展的目标，同时，也要加大力度培养缺陷检测技术的专业人才并且要求专业人员在工作的时候一定要严格遵守规章制度，这是技术人员的责任，是对人们的负责也是对工程的负责，更是对国家的负责。
        3.3挠度测试技术
        从传统挠度测量方法来看，第一，机械式挠度测量法。机械式挠度测量法是国内外早期采用的挠度测量方法，比如采用百分表进行测量，在桥梁挠度测量过程中需要在主梁结构下缘待测位置安装百分表，一旦主梁出现竖向变形挠度变化，将会反映在百分表的数值中，该方法设备简单，而且能够获取稳定可靠的测量结果，实现多点测量，直接获得各个测量位置的挠度值。然而在桥梁挠度测量过程中，采用百分表测量法需要在各个测量面搭设临时支架，之后在支架安装百分表，其安装流程复杂，并且需要花费大量的时间，在现场使用时还存在很多局限性，并且这种机械式百分表值只能够通过人工读数，使用不便，很容易受公路、行车、铁路界限因素影响。对于跨越山谷、河流的桥梁来说无法采用该方法进行挠度测量。第二，电阻式挠度测量。该方法是将变形测量与电阻测量进行融合，进一步将变形转为弯曲应变的测试，利用应变测试技术以实现挠度测量。电阻式挠度仪与机械式百分表进行融合，可用于结构变形的测试，实现目视读数，同时也可配合应变仪实现多点挠度快速测量。
        结束语
        总而言之，在本研究中主要针对桥梁载荷测试中应变和变形测试方法进行总结，针对当前桥梁载荷实验应变测试存在的问题，提出多用途应变测量传感器，其具有良好的稳定性和高精度，受风险因素较小，可实现重复应用。同时提出基于图像法远距离挠度测试系统，该系统可实现非接触，远距离，高精度测试以及桥梁远距离新动态挠度测量，显著提升桥梁的挠度测试效率。
        参考文献
        [1]胡培芳,刘京津.桥梁荷载试验中的测试新技术及应用[J].中华建设, 2021(02):146-147.
        [2]龙永高,朱星星.桥梁单梁荷载试验全过程分析[J].公路交通科技(应用技术版),2020,16(03):184-186.
        [3]赵煜.桥梁荷载试验中的测试新技术及应用[A].中国公路学会养护与管理分会、招商局重庆交通科研设计院有限公司、重庆万桥交通科技发展有限公司.中国公路学会养护与管理分会第九届学术年会论文集[C].中国公路学会养护与管理分会、招商局重庆交通科研设计院有限公司、重庆万桥交通科技发展有限公司:中国公路学会养护与管理分会,2019:9.
        [4]吴旭东.桥梁单梁荷载试验[J].黑龙江交通科技,2017,40(04):99+101.