羅 旭

(貴州聯(lián)建土木工程質(zhì)量檢測(cè)監(jiān)控中心有限公司，貴州 貴陽 550001)

福泉三江口大橋橋梁動(dòng)靜撓度檢測(cè)試驗(yàn)方法

羅 旭

(貴州聯(lián)建土木工程質(zhì)量檢測(cè)監(jiān)控中心有限公司，貴州 貴陽 550001)

針對(duì)目前橋梁工程進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)過程中的技術(shù)應(yīng)用缺陷，以福泉三江口大橋?yàn)槔?，分析了橋梁施工監(jiān)測(cè)要求，并提出了動(dòng)靜撓度檢測(cè)試驗(yàn)方法應(yīng)用過程，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。

福泉三江口大橋；橋梁動(dòng)靜撓度檢測(cè)試驗(yàn)方法；勁性骨架軸線；主拱結(jié)構(gòu)軸線

1 工程概況

福泉三江口大橋位于福泉市灑金大橋北側(cè)，對(duì)應(yīng)S205國(guó)道樁號(hào)為K189+532。工程為1×76 m跨徑鋼筋混凝土箱形拱橋，左幅拼寬橋橋梁中心樁號(hào)為K0+105.40，右幅拼寬橋橋梁中心樁號(hào)為K0+100.066，橋梁全長(zhǎng)為96 m，本橋老橋完全利用，兩側(cè)各拼寬9.5 m，拼寬后的橋梁寬為40.08 m。為了確保主橋在施工過程中結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形始終處于安全的范圍內(nèi)，且成橋后主拱圈的拱軸線和橋面的線形符合設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)恒載受力狀態(tài)接近設(shè)計(jì)期望，在拱橋施工過程中必須進(jìn)行嚴(yán)格的施工控制。基于施工監(jiān)測(cè)要求，工程建設(shè)采用了動(dòng)靜撓度檢測(cè)試驗(yàn)方法，以提高結(jié)構(gòu)使用的安全穩(wěn)定性。

2 福泉三江口大橋施工監(jiān)測(cè)要求

2.1 勁性骨架軸線偏位監(jiān)測(cè)

勁性骨架軸線偏位觀測(cè)的任務(wù)是反映各工序前后或某一特定時(shí)段內(nèi)勁性骨架軸線偏位的實(shí)際情況。應(yīng)分別在勁性骨架預(yù)壓和主拱圈澆筑階段對(duì)勁性骨架的軸線偏位進(jìn)行觀測(cè)。每次觀測(cè)應(yīng)對(duì)已布測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，以這些監(jiān)測(cè)測(cè)值為依據(jù)，進(jìn)行有效的施工控制。勁性骨架軸線偏位監(jiān)測(cè)采用高精度經(jīng)緯儀觀測(cè)。勁性骨架軸線偏位控制點(diǎn)布置在勁性骨架L/4、L/2、3L/4截面。測(cè)點(diǎn)埋設(shè)鋼筋，鋼筋頭一端與勁性骨架下弦桿焊接牢固，另一端焊接鋼尺。全橋3個(gè)控制截面，每個(gè)截面2個(gè)測(cè)點(diǎn)，共6個(gè)測(cè)點(diǎn)，左右幅共12個(gè)測(cè)點(diǎn)。

2.2 主拱結(jié)構(gòu)軸線偏位監(jiān)測(cè)

主拱結(jié)構(gòu)軸線偏位觀測(cè)的任務(wù)是反映各工序前后或某一特定時(shí)段內(nèi)主拱結(jié)構(gòu)軸線偏位的實(shí)際情況。應(yīng)分別在分段主拱圈底板澆筑完成以后主拱結(jié)構(gòu)澆筑階段和拱上結(jié)構(gòu)施工階段對(duì)主拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行軸線偏位觀測(cè)。每次觀測(cè)均應(yīng)對(duì)已布測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。以這些觀測(cè)值為依據(jù)，進(jìn)行有效的施工控制，主拱結(jié)構(gòu)軸線偏位采用高精度經(jīng)緯儀觀測(cè)。此外，主拱結(jié)構(gòu)軸線偏位控制點(diǎn)布置在主拱圈L/4、L/2、3L/4截面。測(cè)點(diǎn)埋設(shè)鋼筋，鋼筋頭一端與主拱圈鋼筋焊接牢固，另一端焊接鋼尺。全橋3個(gè)控制截面，每個(gè)截面2個(gè)測(cè)點(diǎn)，共6個(gè)測(cè)點(diǎn)，左右幅共計(jì)12個(gè)測(cè)點(diǎn)。

2.3 溫度監(jiān)測(cè)

溫度是影響橋梁工程拱結(jié)構(gòu)撓度和應(yīng)力作用效果的主要因素之一，因此，本項(xiàng)目將其作為重點(diǎn)施工監(jiān)測(cè)內(nèi)容。例如，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測(cè)，施工監(jiān)測(cè)人員應(yīng)通過獲得與應(yīng)力及位移相對(duì)應(yīng)的大氣溫度以及主拱結(jié)構(gòu)溫度，從而準(zhǔn)確掌握結(jié)構(gòu)大致的溫度場(chǎng)情況，以便對(duì)計(jì)算模型或立模標(biāo)高加以修正，以為施工監(jiān)測(cè)分析提供依據(jù)。溫度變化包括季節(jié)性溫變和日溫變化兩部分。日溫變化比較復(fù)雜，尤其是日照作用，會(huì)引起主梁頂?shù)装鍦囟炔?，使主梁產(chǎn)生撓曲。季節(jié)溫差對(duì)主拱結(jié)構(gòu)撓度的影響比較簡(jiǎn)單，其變化是均勻的，可采集各節(jié)段在各施工階段的溫度，輸入計(jì)算機(jī)，分析其對(duì)撓度的影響。采用高精度溫度傳感器，預(yù)埋在主拱結(jié)構(gòu)的各個(gè)控制點(diǎn)，在觀測(cè)標(biāo)高的同時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)溫度，最大限度地消除或減小溫度引起的誤差。溫度監(jiān)測(cè)元件采用熱敏電阻式溫度傳感器，具有精度高，監(jiān)測(cè)方便的特點(diǎn)，該溫度傳感器已耦合在鋼筋測(cè)力計(jì)中，其測(cè)點(diǎn)布置與主拱結(jié)構(gòu)應(yīng)變(力)位置相同。

3 橋梁動(dòng)靜撓度檢測(cè)試驗(yàn)方法分析

3.1 動(dòng)撓度檢測(cè)試驗(yàn)方法

公式中ν(t)表示為ν(t)的原函數(shù)，ν0為初始速度；s(t)表示為s(t)的原函數(shù)，s0為初始位移。而s與η分為表示為：ε一次和二次積分后產(chǎn)生的積分常量。

3.2 靜撓度試驗(yàn)方法

靜撓度的絕對(duì)位移，是利用加速度傳感器與二次積分求得的加速度進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)用的。具體來說，就是在位移沖擊系數(shù)的基礎(chǔ)上，相對(duì)動(dòng)撓度表示為yx，絕對(duì)動(dòng)撓度表示為yj。靜位移表示為ys，位移沖擊系數(shù)則用μ表示。如下為位移沖擊系數(shù)計(jì)算公式

圖1 跨中截面相對(duì)動(dòng)撓度與絕對(duì)動(dòng)撓度關(guān)系示意圖

3.3 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理

值得注意的是，由于橋梁動(dòng)靜撓度檢測(cè)試驗(yàn)得出的加速度信號(hào)均值不為零，因此，其在進(jìn)過二次積分計(jì)算后，位移的振幅值會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的偏移趨勢(shì)項(xiàng)，這就極大地影響了測(cè)量的準(zhǔn)確性。研究表明，因加速度信號(hào)不為零而產(chǎn)生的誤差，被業(yè)內(nèi)人士稱為零位誤差。即其是由傳感器或是儀器本身造成的，檢測(cè)技術(shù)人員只要將在積分前將直線部分去掉就能避免；而因位移振幅值產(chǎn)生的移趨勢(shì)項(xiàng)誤差，則是由儀器或傳感器的零漂或是溫漂導(dǎo)致的。為此，動(dòng)靜撓度檢測(cè)人員應(yīng)采用EMD分解趨勢(shì)項(xiàng)，并通過去除或是利用高通濾波去除其影響，來提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語

綜上所述，橋梁動(dòng)撓度檢測(cè)試驗(yàn)會(huì)受累積效應(yīng)以及低頻敏感影響，而導(dǎo)致波形出現(xiàn)畸形；靜撓度只有在橋梁動(dòng)載作用下才能發(fā)揮出檢測(cè)施工作用；而對(duì)于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理，會(huì)受加速度信號(hào)不為零以及偏移趨勢(shì)項(xiàng)影響而出現(xiàn)測(cè)量誤差。為此，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)動(dòng)靜撓度檢測(cè)試驗(yàn)方法的應(yīng)用情況，采用對(duì)應(yīng)的控制策略，來提高施工監(jiān)測(cè)工作的質(zhì)量效果。

[1] 王靜,韓立夫,劉潤(rùn)星. 橋梁動(dòng)靜撓度檢測(cè)試驗(yàn)方法研究[J]. 中國(guó)水運(yùn)(下半月),2014,(10):230-231.

[2] 王靜,韓立夫,劉潤(rùn)星. 橋梁動(dòng)靜撓度檢測(cè)試驗(yàn)方法研究[J].河套學(xué)院學(xué)報(bào),2014,(4):64-67.

[3] 吳永毅. 基于動(dòng)靜載試驗(yàn)的橋梁狀態(tài)評(píng)估初探[D].華南理工大學(xué),2013.

U442

C

1008-3383(2017)11-0085-01

2017-04-28

羅旭(1985-)，男，貴州鎮(zhèn)寧人，工程師，研究方向：道路與橋梁(施工、檢測(cè))。