試驗數(shù)據(jù)的分析

靜載試驗數(shù)據(jù)的分析是對試驗數(shù)據(jù)進一步處理與分析,在理論上探求其內在規(guī)律,使原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)化、條理化、圖表化的過程?，F(xiàn)場原始數(shù)據(jù)、原始記錄、文字和圖形等資料是結構性能評價的重要依據(jù)。原始數(shù)據(jù)是橋梁結構工作性能的客觀反映,但這些資料龐雜、不直觀和缺乏條理性,同時還存在難以避免的誤差,不能直接用于結構性能的評定。在數(shù)據(jù)處理分析過程中,應充分利用原始數(shù)據(jù)中的有效信息,保持原始數(shù)據(jù)的嚴肅性和完整性。對某些可以確認和量化的系統(tǒng)誤差,可進行有依據(jù)的修正。

1）數(shù)據(jù)修正

①測值修正：是根據(jù)各類儀表的參數(shù)進行測試結果偏差修正的工作,這類偏差多屬系統(tǒng)誤差。如根據(jù)應變片的靈敏系數(shù)、測試回路的線纜電阻,對應變測試結果進行修正。

②支點沉降影響的修正：當支點沉降較大，特別是在臨時墩臺上進行構件試驗時,應對撓量值進行插值修正。當支點有沉降發(fā)生時,支點沉降修正量可按下式計算。

③溫度影響修正:溫度變化對測試結果的影響比較復雜,一般不宜進行該項修正。如能通過特定的技術手段對溫度變化及溫度影響進行準確量化,則也可對測試結果進行有依據(jù)的進行修正。

被測構件表面溫度與內部溫度的差異、貼片位置與非貼片位置的溫差、局部貼片與整體貼片間的溫差、貼片與補償片間的溫差等，構成了溫度影響的復雜性。通常采取縮短加載時間，選擇溫度變化較穩(wěn)定的時間段進行試驗等辦法，盡量減小溫度對測試精度的影響。必要時，可利用加載試驗前進行的溫度穩(wěn)定性觀測數(shù)據(jù),建立溫度變化和測點測值變化的關系曲線進行溫度修正。

溫度對測試結果的影響修正可按下式進行計算：

2）測點應變、變位計算

根據(jù)結構性能評定的需要,靜載試驗測試參數(shù)應進行總變位(應變)、彈性變位(應變)和殘余變位(應變)的計算:

3）應力的計算

對于梁式構件或桿式構件采用單軸應變計或應變片的數(shù)據(jù)可利用胡克定律由實測應變和材料的彈性模量來計算應力；對于應力比較復雜受力區(qū)域采用應變花測試的數(shù)據(jù)可利用相關計算公式計算主拉應力、剪力等參數(shù)。

4）橫向分配系數(shù)計算

對于裝配式橋梁，通過測定各構件控制截面的撓度值，可計算任一構件的荷載橫向分配系數(shù)。

靜載試驗曲線的繪制

對于靜載試驗數(shù)據(jù)分析時，需要繪制試驗曲線以直觀形象的表征結構在加載工作過程中結構的工作性能。對于橋梁靜載試驗在試驗數(shù)據(jù)分析時，通常繪制的試驗曲線如下所述。

1）荷載-變形曲線。

根據(jù)各種變形如撓度、轉角,應變實測結果,繪制控制測點的荷載(內力)-變形曲線,以表示荷載(內力)與變形之間的關系。荷載-變形關系能反映結構的基本狀態(tài)和工作性質,說明結構處于的工作階段,有時還能反映混凝土開裂等局部信息。

2）結構位置-實測變形曲線。根據(jù)實測結果繪制結構縱向和橫向變形曲線,反映橋梁的剛度、整體工作性能及荷載橫向分布規(guī)律,同時也可驗證計算模型的合理性。

3）截面應變分布曲線。

根據(jù)沿截面高度布置的應變測點的測試結果,繪制截面應變分布曲線.可以確定實際中性軸的位置,檢驗應變是否符合平截面假定,判斷試驗結構是否處于彈性工作狀態(tài)。

4）理論值-實測值關系曲線。

將前述的幾種實測值曲線與理論計算值繪制在一起,進行實測值與理論值的比較可以檢驗實際結構與設計要求的符合程度。

5）對于鋼筋混凝土結構,應繪制裂縫分布圖,并注明裂縫寬度、長度等信息。

橋梁結構性能評定

根據(jù)橋梁靜載試驗的實測結果、理論計算以及規(guī)范的相關規(guī)定對橋梁靜力性能進行綜合評價。靜載試驗靜力性能評價的主要指標包括兩個方面：一是將靜力性能主要參數(shù)如應力、應標和撓度等參數(shù)的實測值與理論計算值進行比較，該指標反映了實際結構與設計狀態(tài)或目標狀態(tài)的符合程度，說明結構的工作性能及安全儲備；二是控制測點的實測值與規(guī)范值的比較，說明結構所處的工作狀態(tài)。

1）校驗系數(shù)

校驗系數(shù)是控制測點的實測值與理論值的比值,實測值可以是撓度、應變或應力,其計算結果分別為撓度、應變或應力校驗系數(shù),其表達式如下:

當檢驗系數(shù)等于1時，說明實測值與理論值完全相符；檢驗系數(shù)小于1時,說明結構工作性能較好,承載力有一定的富裕,結構有一定的儲備；校驗系數(shù)大于1時,說明結構工作性能不理想,可能存在設計強度不足等問題，承載能力不能滿足要求。

公路橋梁荷載試驗規(guī)程》（JTG/T J21-01-2015）中對于常見橋梁結構試驗的應變（或應力）、撓度的校驗系數(shù)給出了推薦的常值范圍，見下表。

常見橋梁結構試驗校驗系數(shù)常值表

同類橋型校驗系數(shù)越小，結構的安全儲備越大。校驗系數(shù)過大或過小應從多方面分析原因。過大可能因為組成結構的材料強度或彈性模量較低，結構各部分連接性能較差，剛度較低等;過小可能因為材料的強度或彈性模量較高，橋面鋪裝及人行道等與主梁（肋）共同受力，拱上建筑與拱圈共同作用，計算理論或簡化圖式的影響等。試驗時加載物的稱量誤差、儀表的觀測誤差等也對校驗系數(shù)有一定影響。一般來說，新建橋梁的校驗系數(shù)較小，舊橋的校驗系數(shù)較大。校驗系數(shù)超出常值范圍時，通常結合動載試驗成果進行綜合分析判斷。

2)殘余變形

為評價橋梁結構承載能力，利用相對殘余位移（應變）分析結構的彈性工作性能。測點的相對位移變位（應變）計算見下式：

《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》（JTG/T J21-01-2015）中對于相對殘余變形的限制也做了明確的規(guī)定，見下表。表中取值：對于預應力混凝土橋與組合結構，其值為0.20，即20%；對于鋼筋混凝土結構與圬工結構，其值為0.25，即25%。如果試驗中采用逐級遞增的循環(huán)加載方式,的值乘以1.33取用。

相對殘余變形取值規(guī)定表

當?shù)谝淮卧囼炏鄬堄嘧冃尾粷M足表中要求時，需進行第二次重復試驗,如第二次試驗結果仍不滿足，則需進行第三次重復試驗試驗。如果第三次試驗滿足表中的限值，為了最后確定結構的可靠性，還必須進行動載試驗。

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