高鐵客專 32m后張法簡支箱梁靜載實驗研究

范 科

高鐵客專 32m后張法簡支箱梁靜載實驗研究

范 科

結合京津城際軌道交通工程 3號梁場工程實例,介紹了高速鐵路預應力混凝土簡支箱梁靜載試驗的方法和數值分析方法,試驗與理論分析表明,梁體靜載試驗理論分析和計算方法可靠,箱梁剛度和承載能力滿足設計要求。

高速鐵路,簡支箱梁,靜載試驗

1 工程概況

京津城際軌道交通線是環渤海京津冀地區城際軌道交通網的重要組成部分,是溝通北京、天津兩大直轄市的便捷通道,線路由北京南站東端引出,沿京津塘高速公路通道至楊村,后沿京山線至天津站,全長 115.2 km。上部結構為無砟軌道雙線后張法預應力混凝土簡支箱梁,截面類型為單箱單室等高度簡支箱梁,梁端頂板、底板及腹板局部向內加厚。橋梁寬 13.4m,箱梁全長32.6m,計算跨度 31.5 m,梁高 3.05m,橫橋向支座中心距為4.5m。

2 試驗前的準備工作

1)在試驗臺座頂面鋪一層薄砂抄平,然后放上座板(δ=16mm鋼板),要求座板頂面任意兩點高差不大于 2mm,兩端臺座座板頂面高差不大于 10mm。2)在座板上標出安裝位置后,再安裝支座。3)試驗梁移入后,臺座并與支座連接,支座與梁底間必須加石棉墊或硬橡膠墊。4)在梁頂面畫出腹板中心線,并根據加載點的布置要求,標出加載點位置。5)每一加載點用砂墊平,上蓋鋼板(δ=16mm),用水平尺量靠水平后,再安裝千斤頂,千斤頂底座中心應與加載中心線重合,偏差不大于 2 mm。6)安裝加力架吊帶及頂梁,頂梁下布置分配縱梁,千斤頂與縱梁底部的接觸面須墊實。7)試驗梁在加載前應將梁體表面清理干凈,特別是梁體下翼緣,必要時應以清水洗凈。加載前應采用不低于 5倍的普通放大鏡,對梁體下翼緣進行外觀檢查,用藍色鉛筆描出混凝土的初始裂縫和局部缺陷。8)在箱梁底板的支座中心、跨中下翼緣處固定好百分表以便測量梁體撓度。

3 試驗過程

3.1 試驗加載方法

1)試驗梁的加載分兩個循環進行。以加載系數 K表示加載等級,加載系數K是加載試驗中梁體跨中承受的彎矩與設計彎矩之比。試驗準備工作結束后梁體承受的荷載狀態為初始狀態;基數級下梁體跨中承受的彎矩指梁體質量與二期恒載質量對跨中彎矩之和。

2)各千斤頂宜同速、同步達到同一荷載值;加載速度不宜超過3 kN/s。

3)每級加載后均應仔細檢查梁體下緣和梁底有無裂縫出現。如果出現裂縫或初始裂縫的延伸,應用紅鉛筆標注,并注明荷載等級,量測裂縫寬度。

4)每級加載后均應測量梁體各個撓度觀測點的豎向位移變化,以同一截面的兩側平均值分別作為相應截面的豎向位移量或支點沉降量?？缰薪孛娴呢Q向位移量減去支座沉降影響量即為該級荷載下的實測撓度值。

3.2 靜載試驗荷載計算

試驗梁(第 43片預制 32m箱梁 610號)為無聲屏障直線32m箱梁,梁跨 31.5m,終張拉日期為 2006年 8月 5日,靜載試驗日期 2006年 9月 13日,時間差為 37 d,根據中鐵咨詢 32m箱梁通用設計圖(通橋(2005)2322-Ⅱ)、32 m箱梁修改設計(專橋京津(2006)2322-Ⅱ)計算如下。

3.2.1 靜載試驗加載

靜載試驗加載示意圖見圖1。

3.2.2 根據加載圖示計算相關系數 α

3.2.3 計算未完成的應力損失值

3.2.4 計算未完成應力損失的補償彎矩值ΔMs

3.2.5 計算基數級荷載跨中彎矩

加載千斤頂 10臺 ×327 kg/臺,油泵 10臺 ×73 kg/臺,讀表人數 10人 ×70 kg/人,監察人員 10人 ×70 kg/人,合計 10處 ×540 kg/處。

3.2.6 計算基數級荷載值

3.2.7 計算各加載級下跨中彎矩(防水層未鋪)

計算各加載級荷載值 Pk=Mk/α,計算結果見表 1,表 2。

4 試驗數據處理及分析

靜載試驗撓度試驗結果見表 1,表 2。

表1 第一循環靜載試驗情況

梁體在最大控制荷載(kf=1.20)作用下,持荷 20min,梁體下翼緣底部邊角及梁底面未發現受力裂縫,且在靜活載作用下的撓跨比：ψ×f/L=(fkb-fka)/L=0.998 7×(7.21-2.94)/31 500=1/7 387≤1.05f設計=1/5 078,則判定為靜載彎曲抗裂試驗合格。

表2 第二循環靜載試驗情況

5 結語

簡支箱梁靜載通過試驗數據分析表明梁體靜載試驗理論分析和計算方法可靠,箱梁剛度和承載能力滿足設計要求。

[1]胡大琳.橋涵工程試驗檢測技術[M].北京：人民交通出版社,1999：60-213.

[2]GB 50010-2002,混凝土結構設計規范[S].

[3]TB/T 2092-2003,預應力混凝土鐵路橋簡支梁靜載彎曲抗裂試驗方法[S].

[4]中鐵設計咨詢集團有限公司.無碴軌道后張法預應力混凝土簡支箱梁通用設計圖(通橋(2005)2322-Ⅱ)[Z].2005.

[5]中鐵設計咨詢集團有限公司.無碴軌道后張法預應力混凝土32m簡支箱梁修改設計(專橋京(2006)2322-Ⅱ)[Z].2006.

Research on static loading experim ent on 32 m post-tensioned method simp le box beam of passenger special line of express railway

FAN Ke

Combining with the No.3 beam field project intercity track traffic p rojectbetween Beijing and Tianjin,the paper introduces the experimentalmethods and numerical analysismethod of the prestressed simplebox beam's static loading experiments of express railways,and proves by the experiments and theoretic analysis that the beam static loading experiment theoretic analysis and calculationmethods are reliable,and the stiffness and the loading capacity of the box beam canmeet the design need.

express railway,simple box beam,static loading experiment

U 448.21

A

1009-6825(2011)03-0181-03

2010-09-28

范 科(1983-),男,助理工程師,中鐵大橋局第一工程有限公司,河南鄭州 450000

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