基于橋梁荷載試驗(yàn)中應(yīng)變測(cè)量方法的研究

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1、基于橋梁荷載試驗(yàn)中應(yīng)變測(cè)量方法的研究摘要：本文針對(duì)在預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁、T梁的橋梁荷載試驗(yàn)中應(yīng)變測(cè)量存在的應(yīng)變片粘貼工序復(fù)雜麻煩、導(dǎo)線在風(fēng)等外力作用下引起與應(yīng)變片連接處的晃動(dòng)而導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)偏差的問(wèn)題。研究了關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的荷載試驗(yàn)中應(yīng)變測(cè)量的方法。得出了在預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的荷載試驗(yàn)中可以不考慮溫度對(duì)應(yīng)變測(cè)量結(jié)果的影響，采用惠斯登電橋中1/4橋的連接方式測(cè)量應(yīng)變的方法，避免在測(cè)點(diǎn)較多的橋梁荷載試驗(yàn)中出現(xiàn)由于采用半橋的連接方式而增加的大量溫度補(bǔ)償片中可能存在應(yīng)變片的損壞、應(yīng)變片粘貼工藝不合理、應(yīng)變片連接板處不穩(wěn)定等問(wèn)題，減少了要求嚴(yán)格且復(fù)雜的應(yīng)變片粘貼工序，從而提高試驗(yàn)的效率。本文將對(duì)新

2、建的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的荷載試驗(yàn)，把采集到的大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比分析，證明采用1/4橋的連接方式是切實(shí)可行的，為目前橋梁竣工荷載試驗(yàn)中存在的問(wèn)題研究提供參考。關(guān)鍵詞：橋梁荷載試驗(yàn)；應(yīng)變測(cè)量；惠斯登電橋中圖分類號(hào)：TU113文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1前言6在我國(guó)現(xiàn)行的預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋荷載試驗(yàn)中是將主梁所受的彎矩作為控制量來(lái)計(jì)算試驗(yàn)的荷載效率，選取結(jié)構(gòu)的跨中截面和墩頂截面作為觀測(cè)靜載應(yīng)變、動(dòng)載應(yīng)變的測(cè)點(diǎn)位置。在目前的試驗(yàn)當(dāng)中測(cè)量應(yīng)變使用最多的應(yīng)變片為電阻式應(yīng)變片。電阻式應(yīng)變片是傳感元件要與所測(cè)點(diǎn)的梁體發(fā)生一致性的物理變形，才能確切的反應(yīng)構(gòu)件的真實(shí)應(yīng)變。因此怎樣保證在現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)中將復(fù)雜

3、麻煩且要求嚴(yán)格的應(yīng)變片粘貼技術(shù)高效完成一直是工程師們致力推進(jìn)的工作，故采用惠斯登電橋中的1/4橋的連接方式，減少貼片數(shù)量，是其中解決途徑之一。作者將本文的方法運(yùn)用到仁懷至赤水高速公路的石梅寺Ⅱ號(hào)大橋、元厚互通主線I號(hào)跨線橋、土城特大橋引橋、孫家坪中橋進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，效果良好。2工程概況石梅寺Ⅱ號(hào)大橋左幅為3×20m裝配式預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁，跨中橫截面由四片小箱梁組成。橋面布置為（0.5+9.65+0.5）m。元厚互通主線I號(hào)跨線橋右幅為6×20m裝配式預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁，橫截面由四片小箱梁組成，橋面布置為（0.5+9.65+0.5）m。土城特大橋引橋左幅為3×30m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，橫截面由五片T

4、梁組，橋面布置為（0.5+10.25+0.5）m。孫家坪大橋左幅為4×30m裝配式預(yù)應(yīng)力連續(xù)T梁，橫截面由五片T梁組成。橋面布置為（0.5+9.65+0.5）m。3靜載試驗(yàn)6靜載試驗(yàn)是橋梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中最基本的結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)，主要用于模擬橋梁承受靜荷載作用下的工作情況。分別選取石梅寺Ⅱ號(hào)大橋左幅、元厚互通主線I號(hào)跨線橋右幅、土城特大橋引橋左幅、孫家坪大橋左幅的第一聯(lián)第一跨的中跨跨中截面和墩頂截面進(jìn)行荷載試驗(yàn)。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的力學(xué)模型可以簡(jiǎn)化為平面桿系結(jié)構(gòu)，采用MidasCivil進(jìn)行彎矩控制值的計(jì)算，確定荷載試驗(yàn)的加載車數(shù)量和加載位置。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的需要選取的儀器為靜態(tài)應(yīng)變儀（UCAM-6

5、0B）、電阻式應(yīng)變片(BQ120-80AA)、測(cè)點(diǎn)平衡箱（USB-70A），在測(cè)量電路中采用惠斯登電橋中1/4橋的連接方式。將采集到的靜應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行修正并與理論計(jì)算值比較如下表3.1、3.2：表3.1箱梁理論應(yīng)變值與實(shí)測(cè)值比較表3.2T梁理論應(yīng)變值與實(shí)測(cè)值比較實(shí)測(cè)靜載應(yīng)變數(shù)據(jù)總體較穩(wěn)定，應(yīng)變值都是在合理的范圍內(nèi)出現(xiàn)波動(dòng)，可以反應(yīng)出預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在靜載試驗(yàn)下的真實(shí)應(yīng)變，且與理論計(jì)算值相符合，沒有出現(xiàn)由于缺少溫度補(bǔ)償片而導(dǎo)致實(shí)測(cè)應(yīng)變值變大并且超出理論計(jì)算值的情況。說(shuō)明在測(cè)量電路中采用1/4橋的連接方式來(lái)測(cè)量靜載試驗(yàn)中的應(yīng)變值是合理的。4動(dòng)載試驗(yàn)6橋梁在實(shí)際使用過(guò)程中除了受靜荷載作用外，

6、常常還受各種動(dòng)荷載作用。解決橋梁工程振動(dòng)問(wèn)題，通常采用結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法。在本次試驗(yàn)中主要觀測(cè)橋梁在動(dòng)荷載作用下跨中截面的應(yīng)變時(shí)程曲線并計(jì)算沖擊系數(shù)，將收集到的實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值進(jìn)行比較分析。選取的截面為靜載試驗(yàn)中的中跨跨中截面，測(cè)點(diǎn)布置為截面的3#、4#梁。在試驗(yàn)中使用的儀器為INV1861應(yīng)變調(diào)理儀、INV-3062T數(shù)據(jù)采集器以及相應(yīng)軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)后期分析處理，在測(cè)量電路中采用惠斯登電橋中1/4橋的連接方式。根據(jù)驗(yàn)收動(dòng)載試驗(yàn)?zāi)康募艾F(xiàn)場(chǎng)具體情況，采用跑車試驗(yàn)進(jìn)行動(dòng)力特性測(cè)試，跑車及剎車制動(dòng)各工況時(shí)均采用單輛重車沿車行道中線行駛進(jìn)行。在理論計(jì)算中將預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)

7、梁的力學(xué)模型簡(jiǎn)化為平面桿結(jié)構(gòu)，采用MidasCivil建模計(jì)算其第一階面內(nèi)（豎向）彎曲振動(dòng)頻率，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式0.1767lnf-0.0157計(jì)算理論沖擊系數(shù)，與實(shí)測(cè)的沖擊系數(shù)比較如表4.1所示：表4.1計(jì)算沖擊系數(shù)和實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)比較6在1車以不同車速跑車和制動(dòng)時(shí)，可以得到不同的動(dòng)應(yīng)變時(shí)程曲線。在動(dòng)應(yīng)變時(shí)程曲線中沒有因?yàn)槿鄙倭藴囟妊a(bǔ)償片而在初始時(shí)刻出現(xiàn)難以調(diào)零的情況，能很好的反應(yīng)橋梁在整個(gè)跑車和制動(dòng)過(guò)程的動(dòng)力特性和動(dòng)力響應(yīng)。根據(jù)采集到