佳木斯大橋體外預應力試驗研究

程紀敏，張喜軍

(黑龍江省哈伊高速公路管理處)

1 研究目的

為確保加固施工的可靠性和安全性，先后進行了自密實混凝土材料性能試驗、振動對混凝土的強度影響試驗、植筋錨固試驗、錨固橫梁承載力試驗，以得到試驗數據，確定相關技術指標和相關設計數據。

2 振動對混凝土的強度影響試驗

試驗目的是測試混凝土在無振動和牛腿部位振動較大的條件下自然養生和標準養生條件強度對比。若兩個條件下的混凝土強度相差不大時，則可在不封閉交通情況下進行混凝土的施工;如果相差有一定數值，則需要考慮強度折減。表1和表2為試驗結果。

從C30混凝土試驗結果看，在振動條件下，混凝土實際強度與設計強度的比值在0.907～1.020之間，與標準養生試塊的強度比值為0.812～0.913，振動條件下的混凝土強度小于標準養生條件下的強度，其強度值約下降10% ～20%。由此說明振動條件對混凝土強度的影響還是較大的，因此，在本橋混凝土施工時，需要控制車輛的速度，在限載條件下進行混凝土施工，以減小橋梁振動對混凝土強度的影響。

表1 不同養生條件下C50自密實混凝土強度試驗 MPa

續表1

表2 不同養生條件下C30混凝土強度試驗 MPa

3 錨固橫梁承載力試驗

在正式施工之前，為驗證錨固橫梁設計的正確性，需要在現場進行錨固橫梁的承載力試驗。分別在90 mT構和120 mT構上進行了2次錨固橫梁的承載力試驗。

3.1 90 mT構錨固橫梁體外索張拉

(1)張拉噸位分級。

為保證張拉過程中的結構安全，并使主梁混凝土、錨固橫梁的變形得以充分發展，張拉時需要分級張拉。共分為8級，具體張拉程序如下:0→20%σk→40%σk→50%σk→60%σk→70%σk→80%σk→90%σk→σk。

每級張拉噸位的持續時間不小于10 min，并且每級均需測量體外索的伸長量。待監測人員測量完有關數據并確認結構安全后，才可進行下一級噸位的張拉。

在張拉之前，需要對錨固橫梁進行細致檢查，標出橫梁混凝土收縮裂縫的位置、長度。在張拉過程中，若錨固橫梁混凝土出現新的裂縫且裂縫持續發展，或出現其它異常情況時，立即停止張拉，千斤頂卸載，待查明原因后，再繼續施工。

(2)錨固橫梁變形監測。

利用千分表測量錨固橫梁在張拉過程中的變形情況。在錨固橫梁與頂板的交界面上設置4個縱向變形測點，在橫梁的過人洞上方設置3個縱向變形測點，以測量張拉時錨固橫梁的縱向變形，如圖1。

(3)錨固橫梁應力監測。

在體外索張拉過程中，通過在錨固橫梁中心附近貼振弦式應力計的方法，對橫梁混凝土的橫向應變進行測量。共布置了15個應力計，如圖2。

圖1 錨固橫梁變形測點

圖2 錨固橫梁應變測點

(4)錨固橫梁裂縫監測。

在張拉前，對橫梁的外觀進行檢查，標出由于混凝土收縮或其它原因導致的裂縫位置、長度，然后選取幾條主要的裂縫(如橫梁與頂板、腹板交界面處的裂縫)，觀測裂縫在張拉過程中的發展情況。

(5)體外索張拉伸長量監測。

張拉過程中，分級張拉體外索的同時，分級監測體外索的張拉伸長量，并隨時與理論計算值進行比較。若發現實測值與理論值不符，則停止張拉，待查明原因后方可繼續施工。

本次張拉試驗共持續了約4 h，最終張拉噸位為1 100 kN。主要試驗結果如下所示。

①在張拉過程中，原有的橫梁裂縫沒有繼續;未觀測到新裂縫產生。

②體外索張拉伸長量基本與理論值相吻合。

③橫梁與頂板交界處的千分表縱向變形很小，約0.02 mm，說明橫梁與頂板接合良好，滿足抗剪要求。

④橫梁過人洞處的縱向變形較小，約0.1 mm，說明橫梁具有足夠的抗彎剛度。

⑤橫梁的橫向應變測試值很小，約5～10με，基本與理論值吻合，說明橫梁的抗彎承載力是有保證的。

由上述試驗結果可以得到結論，90 mT構的錨固橫梁完全滿足體外索張拉時的受力要求。

在張拉達到設計噸位錨固后，又持續了3 d，并連續觀測變形測點和應力測點的變化情況。結果表明，橫梁的變形和應力沒有任何變化。

3.2 120 mT構錨固橫梁體外索張拉

按照與90 mT構錨固橫梁相同的試驗方法，進行了120 mT構錨固橫梁的承載力試驗。試驗結果表明，在設計張拉噸位1 250 kN作用下，120 mT構的錨固橫梁完全滿足體外索張拉時的受力要求。

4 結論

通過對自密實混凝土材料性能試驗、振動對混凝土的強度影響試驗、植筋錨固試驗、錨固橫梁承載力試驗，制定了自密實混凝土、植筋錨固的施工工藝，驗證了錨固橫梁設計的可靠性，確保了加固施工的安全性。

[1]熊學玉.預應力結構原理與設計[M］.北京:中國建筑工業出版社，2004:16-76.

[2]杜拱辰.現代預應力混凝土結構[M］.北京:中國建筑工業出版社，1998:86-103.