橋梁預制單梁的靜載試驗技術

（駐馬店市公路工程開發有限公司，河南 駐馬店 463000）

橋梁預制單梁的靜載試驗技術

高俊峰

（駐馬店市公路工程開發有限公司，河南 駐馬店 463000）

橋梁靜載試驗是鑒定梁（板）安全營運的主要手段，文中擬就試驗方法、步驟及檢測結果及其修正逐一作了分析對比，為類似梁（板）提出了靜載試驗中應注意的問題和解決方法。

橋梁；預制單梁；靜載試驗

隨著近年來公路建設的發展，各種橋梁的建設也日漸增加，而因造價、工期、施工難度等各種因素的影響，大部分橋梁預制、吊裝的組合梁（板）橋，而在架設梁（板）前對單梁（板）及在成橋后對全橋做靜載試驗檢測設計是否安全、施工質量是否滿足規范及設計要求的重要手段，在此，本文以《鄭盧高速洛寧至盧氏段土建二標大元中橋25m箱梁后張法預應力混凝土箱梁靜載試驗報告》為例，對架設前單梁（板）靜載試驗的步驟及操作技術作分析。

一、工程概況

鄭盧高速洛寧至盧氏段土建二標大元中橋設計荷載等級為：公路-I級，橋梁上部結構采用25m裝配式預應力混凝土（后張法）箱梁（混凝土標號為C50），先簡支后連續結構體系。

表1 19-5號箱梁在各級試驗荷載作用下各測點撓度測試結果與分析

圖1 箱梁跨中截面撓度和應變測點布置示意圖（圖中單位為cm，B代表應變測點，W代表位移測點）

圖2 箱梁1L/4、3L/4跨截面撓度和應變測點布置示意圖（圖中單位為cm，B代表應變測點，W代表位移測點）

圖3 19-5 號箱梁（中跨邊梁）跨中截面示意圖

由委托單位確定的靜力荷載試驗梁為：19-5號箱梁（中跨邊梁），試驗梁混凝土已達到齡期。設計單位要求的19-5號箱梁（中跨邊梁）試驗梁跨中截面最大控制彎矩均為：2860kN/M。

二、參照規范及試驗判斷標準

1 參照的設計規范與標準

1）《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2004）；2）《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62-2004）；3）《公路工程技術標準》（JTG B01-2003）；4）《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（JTG/TJ21-2011）。

2 承載能力判斷標準

根據施工圖設計文件和遵循的設計規范，預應力混凝土箱梁的力學性能設計要求為：

1）設計跨中彎矩作用下，預制預應力混凝土箱梁抗彎承載能力滿足要求；2）試驗荷載作用下預制箱梁的最大豎向撓度，不超過1/600L,L為計算跨徑；3）預應力混凝土構件滿足預應力構件對裂縫的要求；4）主要測點的相對殘余變位和相對殘余應變不超過20%。

根據以上原則，推出判斷構件承載力狀態的主要標準為：試驗荷載作用下，預應力混凝土箱梁控制截面撓度和應力（變）測試數據小于計算結果，即：校驗系數應小于1.

表2 19-5號箱梁在各級試驗荷載作用下各測點應力測試結果與分析

三、試驗觀測內容

1）試驗梁在各級荷載作用下跨中、L/4、3L/4的撓度；2）試驗梁在各級荷載作用下跨中、L/4、3L/4截面的應變情況；3）試驗梁在荷載完全卸除后變位和應變的恢復情況；4）試驗梁在荷載作用下的裂縫等病害的發展、開展情況。

四、試驗方法

1 試驗加載方案

本次預制梁荷載試驗的試驗工況/測試項目為梁跨中最大正彎矩工況，試驗控制截面為跨中正截面。19-5號箱梁（中跨邊梁）試驗梁單梁（裸梁）跨中彎矩靜力荷載試驗的控制值為：2860kN*M。結合試驗現場條件，試驗梁實際靜力荷載試驗的跨中彎矩控制值為：2864 kN*M。

試驗加載按跨中彎矩等效原則、采用在試驗梁跨中頂面施加集中力的方式。試驗梁的支撐長度為23.5m，

根據跨中截面彎矩等效原則，19-5號箱梁（中跨邊梁）換算成控制集中試驗荷載為：p=487kN。

正式加載前對試驗梁進行預加載，使結構進入正常工作狀態，預加荷載取為最大試驗荷載的30%左右，預壓時間控制在10分鐘，以消除支點和儀器接觸等不利影響，卸載10分鐘后正式試驗。

正式試驗加載，每級加載后持續10分鐘再觀測、記錄數據。卸載分三級卸載，分別為60%、30%、0。

2 檢測內容及量測儀器設備

1）測量梁跨中、1/4跨、3/4跨處正截面的應變及其分布情況。使用應變片及靜態數據采集儀等設備；2）測量梁支座處、跨中、1/4跨、3/4跨處的豎向位移。使用百分表位移計、磁性表座等設備；3）試驗梁在荷載完全卸除后變位和應變的恢復情況；4）觀測梁跨中處附近下邊緣表面的裂縫開展與發展情況。

3 測點布置

（1）應變測點

試驗箱梁跨中、1/4跨、3/4跨截面在底面和側面腹板上設置應變測點。應變測點布置方案如圖1、圖2所示，每片試驗梁共計16個應變測點。

（2）撓度測點

試驗箱梁在支座處、跨中、1/4跨、3/4跨處布置豎向位移測點點。位移測點布置方案如圖1、圖2、圖3所示，每片試驗梁共計10個位移測點。

五、19-5號箱梁（中跨邊梁）試驗結果分析

1 試驗梁撓度測試結果與分析

表3 19-5號箱梁在各級試驗荷載作用下各測點應力測試結果與分析（續）

表4 19-5號箱梁各測點殘余撓度測試結果與分析

表5 19-5號箱梁各測點殘余應變測值結果與分析

經過支座變形修正和測試誤差處理后，19-5號箱梁在各級試驗荷載作用下各測點的撓度測試結果與分析列入表1中。

分析可知：

實測最大級試驗荷載作用下跨中截面撓度最大值為13.71mm，理論撓度值為14.42mm,撓度校驗系數為0.95，滿足相關試驗標準的要求。

由試驗結果知，在最大級試驗荷載作用下，梁體的最大撓度為13.71mm，撓跨比F/L=13.71/23500=1/1714,遠小于1/600,說明試驗梁的結構剛度滿足設計要求。

2 試驗梁應力（變）測試結果與分析

經過測試誤差處理、將測試應變轉化為應力，19-5號箱梁在各級試驗荷載作用下各測點的應力測試結果與分析列入表3中。

分析可知;

試驗梁在最大試驗荷載作用下，實測梁體跨中截面下緣的最大拉力為5.85MPa,理論計算值為9.2MPa,應力校驗系數為0.64，滿足相關試驗標準的要求。

3 試驗梁殘余變形測試結果與分析

試驗荷載完全卸除后，19-5號箱梁各測點的殘余撓度測試結果與分析列入表4中，殘余應變測試結果與分析列入表5中。

分析可知：

試驗荷載完全卸除后，試驗梁的最大相對殘余撓度為11.3%，最大殘余應變為10.8%，均小于20%，滿足相關試驗標準的要求。

4 試驗過程中試驗梁結構狀況檢查

在試驗梁靜力荷載試驗過程中，經仔細檢查，在跨中和其他結構部位未見任何由于試驗荷載作用而產生的結構病害；試驗梁結構未有任何異常情況發生。

六、試驗結論

根據靜力荷載試驗結果分析，可以得到如下結論：實測最大級試驗荷載作用下跨中截面撓度最大值為13.71mm,理論撓度值為14.42mm,撓度校驗系數為0.95，滿足相關試驗標準的要求。試驗撓跨比F/L=13.71/23500=1/1714,遠小于1/600,試驗梁的結構剛度滿足設計要求。

試驗荷載完全卸除后，試驗梁的最大相對殘余撓度為11.3%，最大殘余應變為10.8%，均小于20%，滿足相關試驗標準的要求。

在試驗梁經理荷載試驗過程中，經仔細檢查，在跨中和其他結構部位未見任何由于經驗荷載作用而產生的結構病害；試驗梁結構未有任何異常情況發生。

綜上所述，試驗梁19-5號箱梁（中跨邊梁）抗彎承載能力滿足設計要求，在最大設計荷載作用下，試驗梁剛度滿足規范要求，試驗梁處于彈性工作狀態。試驗梁結構性能滿足設計及相關規范要求

[1]闡述橋梁單梁靜載試驗[J]．城市建設理論研究，2012（33）．

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