桥梁检测是施工、监理、建设单位在工程施工中进行质量控制必不可少的手段,同时也是质量监督部门对工程进行监督管理的有效方法,是对工程进行质量评定的主要依据之一。在《公路工程竣(交)工验收办法实施细则》中明确规定,在进行竣(交)工检测时,特大桥、大桥逐座检查。
1 桥梁检测的主要内容
桥梁检测一般包括外观检查、静载试验、动载试验以及单梁(裸梁、预制梁)静载试验四个方面的内容。
2 计算中性轴与实测中性轴的差异
2.1 单梁的中性轴
对于单梁来说,由于其是处于裸梁状态,没有任何附加物,理论计算的中性轴位置应与实测中性轴位置应吻合一致,即使不排除测试仪器设备的系统误差,以及检算时与设计计算时方法不一样,对其影响也应该是在可接受范围内的(不超过2 cm)。但在实际测试中,经常会碰到实测中性轴位置与理论计算差异较大的情况,相差在5 cm甚至更大。通过各级荷载下应变沿梁高变化的回归分析,实测中性轴与理论中性轴相比,下移了19 cm。通过核对实测挠度数据以及相关的施工记录,排除梁体施工质量问题,找到了导致实测中性轴下移较多的原因:加载方式。
本次试验加载方式,利用千斤顶在梁顶跨中施加一个集中荷载。而在加载点区域却没没进行足够处理措施。仅用细沙铺平,然后垫上一块面积与厚度都不足够钢板,这导致了在加载过程中,梁的上部会产生较大局部应力,数据失真。针对此种情况,进行了如下处理:(1)在加载点(梁顶跨中部分)沿梁长方向1 m范围内用细沙铺平;(2)细沙铺平的1 m范围内全部垫上高10 cm的枕木,且各根枕木间连接牢靠成为一个整体;(3)在枕木块上垫上两块厚2 cm,边长50 cm的钢板,然后再把加载的千斤顶置于钢板上。重新进行试验后,得到各级荷载下应变沿梁高分布图。
通过各级荷载下应变沿梁高变化的回归分析,实测中性轴与理论中性轴相比,下移了1.5 cm,实测值与计算值较为吻合,同时两次挠度的实测数据基本一致。由此,可以进一步判断,确实是加载时对加载点处理不到位导致初次试验时出现的问题。在进行单梁试验时,除去加载方式(推荐采用均布荷载加载方式)需要注意外,测点的布置应该离开截面突变的地方,因为截面突变处会产生应力集中,同样会使得数据失真。
2.2 成桥试验的中性轴
成桥后,结构整体刚性形成,且成桥荷载试验中,一般都是采取汽车进行模拟实际情况加载,轮轴位置与测点位置相距较远,局部荷载效应通常不会影响到测点数据,只需要在进行测点布置时离开截面突变点即可。需要说明的是,成桥后,由于二期恒载(防护栏、整体化层、桥面铺装等)参与结构受力,实测中性轴与计算中性轴相比,应该上移。
对于结构连续的桥梁结构,成桥静载试验通常还需要进行内支点截面负弯矩测试。但由于支点截面受力较复杂且在加载时通常不容易得到负弯矩的最大加载效率,故此截面的测点不宜过多,否则数据处理容易混乱。一般在上缘同一高度布置2个测点,测点间相距20 cm左右,下缘同理。
3 动载试验及其它需要注意的细节
动载试验,需要注意拾振器的选择。桥梁动载试验中常用的拾振器有两种,一种是压电式传感器,一种是电磁式传感器。压电式传感器优点是轻巧、方便,但其缺点是对于轻微的电荷变化反应都相当敏感,甚至由于设备本身产生的静电都会对其产生较大影响。电磁式传感器较重,其优点是稳定,能屏蔽较多的外部干扰,推荐使用电磁式传感器。电磁式传感器一般设有加速度、速度两档供测试时选择。在进行桥梁结构动载试验中,我们通常想得到的是结构一阶、二阶低频段的自振频率,使用电磁式传感器时,应选择速度档进行测试,这样可以减少在进行积分处理时的积分次数,减少泄露,最大程度的保证数据真实。而对于高频的测试(如缆索的振动频率),应当选择加速度档,以提高拾振器的灵敏度。
无论在静载试验或者动载试验中,在有条件的情况下,都应该对测试设备进行接地,消除静电,减少设备的系统误差,最大程度的确保数据准确。
4 结语
桥梁检测作为检验桥梁施工质量的一种重要而有效的手段,需要在平常检测工作中时刻保持认真、科学的态度,不能放过任何一处会对检测结果产生较大影响的地方。