橋梁預(yù)制單梁的靜載試驗(yàn)技術(shù)

（駐馬店市公路工程開發(fā)有限公司，河南 駐馬店 463000）

橋梁預(yù)制單梁的靜載試驗(yàn)技術(shù)

高俊峰

（駐馬店市公路工程開發(fā)有限公司，河南 駐馬店 463000）

橋梁靜載試驗(yàn)是鑒定梁（板）安全營(yíng)運(yùn)的主要手段，文中擬就試驗(yàn)方法、步驟及檢測(cè)結(jié)果及其修正逐一作了分析對(duì)比，為類似梁（板）提出了靜載試驗(yàn)中應(yīng)注意的問題和解決方法。

橋梁；預(yù)制單梁；靜載試驗(yàn)

隨著近年來(lái)公路建設(shè)的發(fā)展，各種橋梁的建設(shè)也日漸增加，而因造價(jià)、工期、施工難度等各種因素的影響，大部分橋梁預(yù)制、吊裝的組合梁（板）橋，而在架設(shè)梁（板）前對(duì)單梁（板）及在成橋后對(duì)全橋做靜載試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)計(jì)是否安全、施工質(zhì)量是否滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)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(biāo)大元中橋25m箱梁后張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁靜載試驗(yàn)報(bào)告》為例，對(duì)架設(shè)前單梁（板）靜載試驗(yàn)的步驟及操作技術(shù)作分析。

一、工程概況

鄭盧高速洛寧至盧氏段土建二標(biāo)大元中橋設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為：公路-I級(jí)，橋梁上部結(jié)構(gòu)采用25m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土（后張法）箱梁（混凝土標(biāo)號(hào)為C50），先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系。

表1 19-5號(hào)箱梁在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下各測(cè)點(diǎn)撓度測(cè)試結(jié)果與分析

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

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

圖3 19-5 號(hào)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(yàn)梁為：19-5號(hào)箱梁（中跨邊梁），試驗(yàn)梁混凝土已達(dá)到齡期。設(shè)計(jì)單位要求的19-5號(hào)箱梁（中跨邊梁）試驗(yàn)梁跨中截面最大控制彎矩均為：2860kN/M。

二、參照規(guī)范及試驗(yàn)判斷標(biāo)準(zhǔn)

1 參照的設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)

1）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）；2）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）；3）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2003）；4）《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（JTG/TJ21-2011）。

2 承載能力判斷標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)文件和遵循的設(shè)計(jì)規(guī)范，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的力學(xué)性能設(shè)計(jì)要求為：

1）設(shè)計(jì)跨中彎矩作用下，預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁抗彎承載能力滿足要求；2）試驗(yàn)荷載作用下預(yù)制箱梁的最大豎向撓度，不超過(guò)1/600L,L為計(jì)算跨徑；3）預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件滿足預(yù)應(yīng)力構(gòu)件對(duì)裂縫的要求；4）主要測(cè)點(diǎn)的相對(duì)殘余變位和相對(duì)殘余應(yīng)變不超過(guò)20%。

根據(jù)以上原則，推出判斷構(gòu)件承載力狀態(tài)的主要標(biāo)準(zhǔn)為：試驗(yàn)荷載作用下，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁控制截面撓度和應(yīng)力（變）測(cè)試數(shù)據(jù)小于計(jì)算結(jié)果，即：校驗(yàn)系數(shù)應(yīng)小于1.

表2 19-5號(hào)箱梁在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)試結(jié)果與分析

三、試驗(yàn)觀測(cè)內(nèi)容

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

四、試驗(yàn)方法

1 試驗(yàn)加載方案

本次預(yù)制梁荷載試驗(yàn)的試驗(yàn)工況/測(cè)試項(xiàng)目為梁跨中最大正彎矩工況，試驗(yàn)控制截面為跨中正截面。19-5號(hào)箱梁（中跨邊梁）試驗(yàn)梁?jiǎn)瘟海懔海┛缰袕澗仂o力荷載試驗(yàn)的控制值為：2860kN*M。結(jié)合試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)條件，試驗(yàn)梁實(shí)際靜力荷載試驗(yàn)的跨中彎矩控制值為：2864 kN*M。

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

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

正式加載前對(duì)試驗(yàn)梁進(jìn)行預(yù)加載，使結(jié)構(gòu)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，預(yù)加荷載取為最大試驗(yàn)荷載的30%左右，預(yù)壓時(shí)間控制在10分鐘，以消除支點(diǎn)和儀器接觸等不利影響，卸載10分鐘后正式試驗(yàn)。

正式試驗(yàn)加載，每級(jí)加載后持續(xù)10分鐘再觀測(cè)、記錄數(shù)據(jù)。卸載分三級(jí)卸載，分別為60%、30%、0。

2 檢測(cè)內(nèi)容及量測(cè)儀器設(shè)備

1）測(cè)量梁跨中、1/4跨、3/4跨處正截面的應(yīng)變及其分布情況。使用應(yīng)變片及靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀等設(shè)備；2）測(cè)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(jì)、磁性表座等設(shè)備；3）試驗(yàn)梁在荷載完全卸除后變位和應(yīng)變的恢復(fù)情況；4）觀測(cè)梁跨中處附近下邊緣表面的裂縫開展與發(fā)展情況。

3 測(cè)點(diǎn)布置

（1）應(yīng)變測(cè)點(diǎn)

試驗(yàn)箱梁跨中、1/4跨、3/4跨截面在底面和側(cè)面腹板上設(shè)置應(yīng)變測(cè)點(diǎn)。應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置方案如圖1、圖2所示，每片試驗(yàn)梁共計(jì)16個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)。

（2）撓度測(cè)點(diǎn)

試驗(yàn)箱梁在支座處、跨中、1/4跨、3/4跨處布置豎向位移測(cè)點(diǎn)點(diǎn)。位移測(cè)點(diǎn)布置方案如圖1、圖2、圖3所示，每片試驗(yàn)梁共計(jì)10個(gè)位移測(cè)點(diǎn)。

五、19-5號(hào)箱梁（中跨邊梁）試驗(yàn)結(jié)果分析

1 試驗(yàn)梁撓度測(cè)試結(jié)果與分析

表3 19-5號(hào)箱梁在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)試結(jié)果與分析（續(xù)）

表4 19-5號(hào)箱梁各測(cè)點(diǎn)殘余撓度測(cè)試結(jié)果與分析

表5 19-5號(hào)箱梁各測(cè)點(diǎn)殘余應(yīng)變測(cè)值結(jié)果與分析

經(jīng)過(guò)支座變形修正和測(cè)試誤差處理后，19-5號(hào)箱梁在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下各測(cè)點(diǎn)的撓度測(cè)試結(jié)果與分析列入表1中。

分析可知：

實(shí)測(cè)最大級(jí)試驗(yàn)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(yàn)系數(shù)為0.95，滿足相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

由試驗(yàn)結(jié)果知，在最大級(jí)試驗(yàn)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(yuǎn)小于1/600,說(shuō)明試驗(yàn)梁的結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計(jì)要求。

2 試驗(yàn)梁應(yīng)力（變）測(cè)試結(jié)果與分析

經(jīng)過(guò)測(cè)試誤差處理、將測(cè)試應(yīng)變轉(zhuǎn)化為應(yīng)力，19-5號(hào)箱梁在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力測(cè)試結(jié)果與分析列入表3中。

分析可知;

試驗(yàn)梁在最大試驗(yàn)荷載作用下，實(shí)測(cè)梁體跨中截面下緣的最大拉力為5.85MPa,理論計(jì)算值為9.2MPa,應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)為0.64，滿足相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 試驗(yàn)梁殘余變形測(cè)試結(jié)果與分析

試驗(yàn)荷載完全卸除后，19-5號(hào)箱梁各測(cè)點(diǎn)的殘余撓度測(cè)試結(jié)果與分析列入表4中，殘余應(yīng)變測(cè)試結(jié)果與分析列入表5中。

分析可知：

試驗(yàn)荷載完全卸除后，試驗(yàn)梁的最大相對(duì)殘余撓度為11.3%，最大殘余應(yīng)變?yōu)?0.8%，均小于20%，滿足相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)梁結(jié)構(gòu)狀況檢查

在試驗(yàn)梁靜力荷載試驗(yàn)過(guò)程中，經(jīng)仔細(xì)檢查，在跨中和其他結(jié)構(gòu)部位未見任何由于試驗(yàn)荷載作用而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)病害；試驗(yàn)梁結(jié)構(gòu)未有任何異常情況發(fā)生。

六、試驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)靜力荷載試驗(yàn)結(jié)果分析，可以得到如下結(jié)論：實(shí)測(cè)最大級(jí)試驗(yàn)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(yàn)系數(shù)為0.95，滿足相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。試驗(yàn)撓跨比F/L=13.71/23500=1/1714,遠(yuǎn)小于1/600,試驗(yàn)梁的結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計(jì)要求。

試驗(yàn)荷載完全卸除后，試驗(yàn)梁的最大相對(duì)殘余撓度為11.3%，最大殘余應(yīng)變?yōu)?0.8%，均小于20%，滿足相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

在試驗(yàn)梁經(jīng)理荷載試驗(yàn)過(guò)程中，經(jīng)仔細(xì)檢查，在跨中和其他結(jié)構(gòu)部位未見任何由于經(jīng)驗(yàn)荷載作用而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)病害；試驗(yàn)梁結(jié)構(gòu)未有任何異常情況發(fā)生。

綜上所述，試驗(yàn)梁19-5號(hào)箱梁（中跨邊梁）抗彎承載能力滿足設(shè)計(jì)要求，在最大設(shè)計(jì)荷載作用下，試驗(yàn)梁剛度滿足規(guī)范要求，試驗(yàn)梁處于彈性工作狀態(tài)。試驗(yàn)梁結(jié)構(gòu)性能滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求

[1]闡述橋梁?jiǎn)瘟红o載試驗(yàn)[J]．城市建設(shè)理論研究，2012（33）．

U448 < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A