分離式立體預(yù)應(yīng)力空心板梁靜載實(shí)驗(yàn)分析

周海旺，劉 鵬

(江西省公路科研設(shè)計(jì)院)

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分離式立體預(yù)應(yīng)力空心板梁靜載實(shí)驗(yàn)分析

周海旺，劉 鵬

(江西省公路科研設(shè)計(jì)院)

預(yù)應(yīng)力空心板梁靜載試驗(yàn)是對(duì)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)進(jìn)行直接測(cè)試的一種鑒定手段。結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下，通過(guò)測(cè)試控制截面的應(yīng)變、撓度，并與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比，從而判斷結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)和受力性能。通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力空心板梁在設(shè)計(jì)使用荷載下的受力性能進(jìn)行測(cè)試，了解單梁的實(shí)際受力性能，得知其預(yù)應(yīng)力空心板梁結(jié)構(gòu)性能和施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和施工要求。

空心板梁橋；靜載實(shí)驗(yàn)；質(zhì)量控制

1 工程概況

某分離式立體交叉工程橋梁全長(zhǎng)為65 m，主線橋單幅橋?qū)?3 m，I匝道橋?qū)?2 m，J匝道橋?qū)?4.5 m。上部結(jié)構(gòu)為3×20 m先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力空心板梁；下部結(jié)構(gòu)為肋板式橋臺(tái)配樁基礎(chǔ)，柱式橋墩配樁基礎(chǔ)。其中主線橋單幅橋?qū)?3 m， I匝道橋?qū)?2 m， J匝道橋?qū)?4.5 m，各幅橋均設(shè)1.5%單向橫坡。混凝土重力密度γ=26.0 kN/m3，彈性模量為EP=3.25×104MPa；預(yù)應(yīng)力鋼筋：彈性模量EP=1.95×105MPa，松弛率ρ=0.035，松弛系數(shù)(ξ=0.3；錨具變形、鋼筋回縮按6 mm一端計(jì)算；金屬波紋管摩阻系數(shù)μ=0.25，偏差系數(shù)к=0.001 5。

2 實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置示意圖

在預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁的L/4、L/2、3L/4截面頂面中心位置處布置撓度測(cè)點(diǎn)，在L/2截面兩側(cè)腹板頂部位置處布置應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 測(cè)點(diǎn)布置示意圖

2.2 等效試驗(yàn)加載方案

(1)加載測(cè)試項(xiàng)目

該試驗(yàn)橋型為先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)預(yù)應(yīng)力空心板梁橋，主要加載測(cè)試項(xiàng)目跨中最大正彎矩和撓度、內(nèi)支點(diǎn)截面最大負(fù)彎矩、L/4截面彎矩和撓度。由于本實(shí)驗(yàn)僅檢測(cè)預(yù)應(yīng)力空心板梁的受力性能，預(yù)應(yīng)力空心板梁置于臨時(shí)支座上，因此加載測(cè)試項(xiàng)目為跨中最大正彎矩和撓度。

(2)加載重物

采用1捆鋼筋與4捆鋼絞線加載，加載重物重量見(jiàn)表1。

表1 加載重物重量

(3)加載程序

加載前一天，將試驗(yàn)跨梁底混凝土表面應(yīng)變計(jì)安裝、檢查完畢。正式加載試驗(yàn)前調(diào)試表面應(yīng)變計(jì)，標(biāo)示變形測(cè)點(diǎn)位置、標(biāo)出加載線，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行2次預(yù)加載，使結(jié)構(gòu)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。同時(shí)檢查測(cè)試設(shè)備工作狀況是否正常，性能是否可靠，并預(yù)演人員組織及操作情況。每級(jí)荷載加載后，等待結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定。根據(jù)《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》，按結(jié)構(gòu)在同一級(jí)荷載內(nèi)，最后5 min變位增量小于前一個(gè)5 min變位增量的15%，且加載穩(wěn)定時(shí)間不小于15 min，則可以正式讀數(shù)記錄。根據(jù)各個(gè)測(cè)量小組匯報(bào)的測(cè)量結(jié)果，總指揮判斷試驗(yàn)是否正常。如果測(cè)量結(jié)果有異樣，則要求相應(yīng)的小組重新測(cè)量；如果一切正常，則進(jìn)行下一級(jí)次加載。全部卸載完成后，待時(shí)30 min以上讀各測(cè)量參數(shù)的殘余值。

3 測(cè)試數(shù)據(jù)分析

3.1 空心板梁變形

在各分級(jí)試驗(yàn)荷載下，該橋梁?jiǎn)瘟含F(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn)變形觀測(cè)結(jié)果如表2所示，表中的撓度數(shù)據(jù)均已進(jìn)行支座變形修正。

表2 邊梁的變形檢測(cè)結(jié)果

測(cè)試結(jié)果表明：試驗(yàn)荷載作用下，邊梁各控制截面的實(shí)測(cè)撓度值均小于理論計(jì)算值。邊梁各控制截面靜力荷載試驗(yàn)最大結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)(撓度)為：(ξ=0.73，最大相對(duì)殘余變形為：S’P=12%，均滿足要求，結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。邊梁撓度縱向分布曲線與計(jì)算值曲線形態(tài)基本吻合，結(jié)構(gòu)變形規(guī)律符合受力要求。中梁各控制截面的實(shí)測(cè)撓度值均小于理論計(jì)算值。中梁各控制截面靜力荷載試驗(yàn)最大結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)(撓度)為(ξ=0.74，最大相對(duì)殘余變形為S’P=14%，均滿足要求。結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。中梁撓度縱向分布曲線與計(jì)算值曲線形態(tài)基本吻合，結(jié)構(gòu)變形規(guī)律符合受力要求。

3.2 空心板梁混凝土應(yīng)變

在各分級(jí)試驗(yàn)荷載下，該橋梁?jiǎn)瘟含F(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn)混凝土應(yīng)變觀測(cè)結(jié)果如表3所示，表中的應(yīng)變數(shù)據(jù)均已進(jìn)行溫度修正。

表3 邊梁的應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果

測(cè)試結(jié)果表明：試驗(yàn)荷載作用下，邊梁各控制截面的實(shí)測(cè)應(yīng)變值均小于理論計(jì)算值。邊梁各控制截面靜力荷載試驗(yàn)最大結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)(應(yīng)變)為(ξ=0.67，最大相對(duì)殘余應(yīng)變?yōu)镾’P=14%，均滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。

測(cè)試結(jié)果表明：試驗(yàn)荷載作用下，中梁各控制截面的實(shí)測(cè)應(yīng)變值均小于理論計(jì)算值。中梁各控制截面靜力荷載試驗(yàn)最大結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)(應(yīng)變)為(ξ=0.70，最大相對(duì)殘余應(yīng)變?yōu)镾’P=15%，均滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。

表4 中梁的應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果

4 結(jié) 論

(1)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁的實(shí)測(cè)撓度與應(yīng)變值均小于理論撓度與應(yīng)變值，且各控制截面靜力荷載試驗(yàn)結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)均滿足規(guī)范要求，表明梁的結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計(jì)要求；

(2)卸載后變形與應(yīng)變的殘余值較小，相對(duì)殘余變形與應(yīng)變滿足規(guī)范要求，表明梁處于彈性工作狀態(tài)；

(3)試驗(yàn)前后全過(guò)程，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁(邊梁與中梁)未見(jiàn)明顯結(jié)構(gòu)性受力裂縫。

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[4] 徐健. 基于鋼筋混凝土統(tǒng)一本構(gòu)的空心板梁全過(guò)程分析方法研究[D]. 重慶交通大學(xué), 2014.

2015-02-11

周海旺(1984-)，男，工程師，主要從事公路路橋方面的設(shè)計(jì)研究。

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1008-3383(2015)12-0094-01