預應力混凝土梁鑒定試驗及其結果判定

蔣學平　王德明

摘要：為確保試驗精度，正確評定成品梁的質量，根據多年來的試驗經驗，以實橋為例，闡述預應力混凝土成品梁鑒定的主要程序，并對如何判定試驗結果加以總結。

關鍵詞：預應力混凝土梁；試驗；鑒定；結果判定

1 引言

預應力混凝土橋梁具有較好的強度、剛度及抗裂性能好、適應性強、養護維修工作量少等許多優點，在公路橋梁中占有較大比重。隨著高速公路的不斷發展，許多中小跨度橋梁逐漸被預應力混凝土簡支梁橋所取代，對預應力混凝土簡支梁需求量越來越大。為了判定成品梁是否達到設計抗裂的規定指標，必須對梁體的彎曲抗裂進行靜荷載試驗。

2 哪些梁需要進行靜載試驗

預應力混凝土簡支梁的承載能力試驗，是檢驗其抗裂性的重要指標之一。一般來說，以下幾種情況應進行靜載彎曲抗裂性檢驗：采用新材料、新結構、新工藝進行試生產；生產條件有較大變動；出現影響承載能力的缺陷時；交庫技術資料不全，或對資料發生懷疑時；正常生產條件下，每批(30孔)或每季度對不同跨度的簡支梁各抽驗一片。

3 實橋靜載試驗

下面以跨度為35m預應力鋼筋混凝土箱形簡支梁靜載試驗為例，簡述試驗過程。

3.1 理論計算

首先制梁單位必須提供準確的設計資料及梁體預施應力后的時間，鑒定部門必須根據產品將來的實際應用情況，包括梁上人行道、道碴、線路、防水層自重等恒載及活載作用于梁體產生的影響；混凝土受壓發生變化收縮引起的鋼絞線應力損失未完成值的影響；鋼絞線應力松弛未完成值的影響；試驗加載設備的影響等，使試驗梁的加載符合運用階段的實際情況進行加載計算，并依據加載程序逐級加載。靜荷載試驗不能過早，靜荷載試驗最大的加荷力矩所引起最下層鋼絲束應力升高值，必須低于試驗時鋼絲束中已經完成了的總預施應力損失值。因為當預施應力完成后，如立即進行試驗，此時加載力矩會使鋼絲束中應力升高，即在加荷時鋼絲束中應力比鋼絲束預施應力時的應力值升高，鋼絲束應力超出初始應力，就會產生一個小的殘余變形，它將造成一個在設計中沒有考慮的附加預施應力損失。在這種情況下，經靜荷載試驗之后，梁體的抗裂性會大大降低。預應力鋼絲束放張一個月后進行靜載試驗。

35m標準跨徑分體箱梁簡支橋，計算跨徑33.99m，設計荷載等級為公路Ｉ級荷載，35m箱梁材料為C50砼（E=34.5GPa)。橋面寬為1.75m人行道＋9m車行道＋1.75m人行道，橋梁采用6片預制箱梁結合預制橋面板、現澆橋面板構成整體，單片箱梁高度為1.8m，頂板厚0.12m，底板厚0.16m。

3.2 加載程序及加載方法

箱梁跨中截面特性計算值：A=0.8544m²，Iy=0.3472m⁴，Iz=0.2756m⁴，J=0.47287m⁴，形心距下邊緣0.9692m。

計算單列公路I級車道荷載對應的跨中彎矩：取qk=10.5kN/m，Pk=296kN，跨中彎矩為M=4033kNom。

計算橋梁中梁跨中橫向分布系數，采用剛接板法計算中梁跨中橫向分布系數最大為m＝0.4005。

將試驗荷載分成四級加載。具體分級為：50KN、100kN、150kN、190kN、卸載；每級試驗荷載加載穩定后再施加下一級荷載。

3.3 靜載試驗加載圖式及加載等級

根據跨中彎矩等效，計算靜載試驗跨中集中荷載。根據P×L4=mM有：P=189.8kN，即約為19T。

量測項目、測點布置及使用儀器如下：

應變:梁跨中截面混凝土表面纖維應變14點。傳感器是標距100 mm的電阻應變片。

位移:跨中豎向撓度2點；固定及活動端支座豎向位移4點。傳感器是百分表。

數據采集儀為…DH3816靜態應變儀。裂縫觀察儀為可放大10倍的放大鏡。

3.4 理論計算結果

3.5 試驗結果

跨中截面變形。在模擬“公路I級車道荷載”各加載等級作用下，由百分表測得的變形與荷載等級的關系基本上呈線性變化，可以看出，該片梁的撓度結構校驗系數滿足試驗方法建議的0.60~1.00的合理范圍，梁體剛度滿足設計要求，說明跨中截面與變形有良好的平面關系。

應力測試結果。

試驗荷載滿載下梁體跨中截面應力結構校驗系數可以看出，該片梁應力結構校驗系數滿足試驗方法建議的0.50~0.90的合理范圍，梁體結構強度滿足設計要求。

其它檢測結果。

各梁卸載后梁體基本無殘余應變及變形，結構處于彈性受力狀態；試驗過程中，未發現可見裂縫，未出現其它異常情況。

3.6 試驗結論

對選取的4#預制梁進行靜載試驗，得到如下結論：

試驗荷載下，4#梁的撓度結構校驗系數均滿足試驗方法建議的0.60~1.00的合理范圍。

試驗荷載下，4#梁的應力結構校驗系數均滿足試驗方法建議的0.50~0.90的合理范圍。

綜合分析表明，所進行靜載試驗的4#梁具有足夠的強度和剛度，滿足設計的荷載等級要求。

4 試驗中值得注意的問題

通過對該后張預應力混凝土梁等簡支梁的靜載鑒定試驗工作。在具體操作過程中一些問題值得注意：

造梁單位提供的預施應力完成時間必須準確無誤，以便進行理論計算，確保各級加載的精度。

靜荷載試驗時，有時梁體表面混凝土離析的浮漿在很小的外力作用下，就會開裂，這類裂紋長度一般較短，它不隨荷載增加而延伸，所以不能簡單地據此判定試驗梁已經斷裂。試驗梁安裝在支座上應保證支座的平整性，避免出現“三條腿”現象，否則將導致加荷時梁體受扭，影響測試和評定結果。

不同荷載作用下梁的撓度值，一般情況下與荷載等級呈線性關系，而且實測撓度小于理論計算值。

對截面基本對稱的梁，在試驗過程中只要下翼緣混凝土有一側出現裂紋，就應判定梁體已經達到抗裂極限。