西久公路過馬營中橋成品梁試驗檢測及分析

■任國志 ■甘肅建筑職業技術學院，甘肅 蘭州 730050

1 工程簡介

青海省西久公路省道S101 線貴德至阿毛埡口端K157 +804 中橋，為預制裝配式鋼筋混凝土簡支空心板梁斜交橋，橋面全寬12m，行車道凈寬9m，兩側各設寬1.50m 的人行道。上部構造Lp=13m 的鋼筋混凝土裝配式空心板梁，下部結構為柱式橋墩及橋臺、樁基礎。

2 檢測項目

(1)預制板梁既有缺陷狀態調查與評估.(2)預制板梁混凝土強度抽樣檢測.(3)典型板梁的荷載試驗.(4)試驗荷載作用下板梁梁控制截面處混凝土應變.(5)試驗荷載作用下板梁典型位置的撓度.(6)試驗荷載作用下板梁混凝土表面裂紋開展與分布狀態。

3 試驗實施

3.1 預制板梁既有缺陷狀態調查

對預制板梁壁厚不均且小于設計厚度值、內表面混凝土因內模拆除而剝落并露筋、板梁表面縱向裂紋等病害缺陷進行了現場檢查，檢查結果如下:(1)9 片預制板梁存在壁厚不均且小于設計厚度。(2)內模拆除時機不當而致板梁孔壁混凝土的剝離現象亦非常嚴重，但露筋現象主要出現在板梁孔洞的頂部。(3)部分板梁表面存在縱向裂紋，但裂紋非常細微。

3.2 板梁混凝土強度檢測

對存在嚴重壁厚不均且小于設計厚度值、內表面混凝土因內模拆除而剝落并露筋、板梁表面縱向裂紋等病害缺陷的預制板梁進行了強度檢測，結果見下表1。

表1 板梁混凝土強度檢測分析

3.3 荷載試驗

(1)試驗實施與荷載總值。根據現場實際條件，采用堆載方式進行加載，堆載物為袋裝細砂。考慮試驗空心板梁存在的施工問題，取試驗荷載效率系數ηq為0.9，滿足荷載試驗0.80≤ηq≤1.05 的基本要求。根據公式G=4.0 × ηq× MJ/(L支-0.5a)，求得試驗荷載的總值為131.7kN。

(2)荷載試驗過程。第一級荷載施加后，觀察結構的反應，確定第二級荷載的施加方式，確保結構安全。每級荷載施加后靜置10 分鐘，待變形穩定后量測梁體應變與變形，觀測裂紋。各級荷載施加量:第一級46.00KN，第二級80.50KN，第三級103.50KN，第四級135.70KN，第五級(卸載)67.85KN，第六級(卸載)0.00KN。

4 測試數據分析

4.1 結構撓度的實測值、計算值與分析

根據各級荷載下測點位移的記錄值求出了相應的跨中撓度值，同時應用ANSYS 結構分析軟件計算各測點位移理論撓度值。位移實測值與理論計算值的比較見下圖中(限于篇幅，只列出一級和三級荷載下的情況)。

從各級荷載作用下跨中撓度實測值與計算值的比較不難發現:實測撓度與計算理論撓度比值ηw值多在0.89～0.95 之間。無缺陷鋼筋混凝土梁的結構位移校驗系數一般在0.70～1.0 之間，由于試驗荷載沒考慮梁頂方木的重量，計算理論值時所取荷載值偏小，所以理論撓度偏小，造成校驗系數略微偏大。

圖1 一級荷載位移實測值與理論值比較

圖2 三級荷載位移實測值與理論值比較

4.2 空心板梁應力的實測值、計算值與分析

根據各級荷載下測點應變的記錄值求出了相應測點在各加載時刻的應力值，同時按照實際支撐邊界條件采用ANSYS 分析軟件計算了各級荷載階段相應測點的理論應力值。(限于篇幅，只列出一級和三級荷載下的情況。)

表2 空心板梁測點應力記錄分析

各級荷載作用下混凝土的實測應力與計算應力的比值η 為0.80～0.89，正常鋼筋混凝土板梁的應力校驗系數一般在0.60～0.90 之間，說明梁體的整體工作性能正常。

4.3 結構裂紋觀測與分析

對21#試驗空心板梁進行了觀察，前三級試驗荷載作用下，沒有觀測到梁體混凝土表面的任何受力性裂紋，第四級荷載時，梁體跨中附近底板出現受力性橫向裂紋，裂紋間距0.75m 左右，裂紋寬度0.11～0.13mm，如下圖，小于規定的允許值0.2mm，說明混凝土梁在設計荷載作用下為彈性受力，也說明實際混凝土的強度滿足設計要求。

5 技術鑒定結論及工程處置建議

5.1 技術鑒定結論

通過過馬營中橋存在施工缺陷的部分混凝土預制梁進行了現場檢查、檢測與荷載試驗，通過對檢查、檢測及荷載試驗結果的整理分析，對比相關設計規程規范，對該批次預制空心板梁做出如下技術鑒定結論:⑴既有缺陷將會降低板梁極限承載能力;⑵該批次存在缺陷的預制空心板梁的實際承載能力滿足設計荷載使用要求;⑶受檢混凝土預制空心板梁的剛度滿足設計荷載作用下的正常使用性能要求;

圖3 試驗板梁第四級荷載作用下跨中梁底部位裂縫寬度

5.2 工程處置建議

缺陷板梁的整體性能滿足設計使用荷載作用下的承載能力及使用性能的要求，可以用于實際橋梁工程，但考慮到病害對橋跨結構承載能力的不利影響，建議采取如下相應工程補救措施:⑴板梁間現澆混凝土鉸縫采用C50 混凝土，鉸縫施工時嚴格振搗、保證鉸縫混凝土的致密性及混凝土強度;⑵待板梁吊裝到位后，鑿毛板梁頂面至粗骨料外露，變更10cm 厚現澆橋面混凝土層為15cm 厚C50 混凝土，同時增設間距15cm×15cm、直徑φ8 鋼筋網片;⑶采用適當措施封堵修補梁頂表面出現的局部縱向裂紋;⑷加強橋面防水層，確保橋面不產生滲漏。

［1］《公路工程技術標準》(JTGB01—2003)［S］.人民交通出版社，2003.

［2］《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60—2004)［S］.人民交通出版社，2004.

［3］《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG 062—2004)［S］.人民交通出版社，2004.

［4］《公路工程質量檢驗評定標準》(JTGF80/1—2004)［S］.人民交通出版社，2004.

［5］《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程》(CECS 02 ∶2005)［S］.中國建筑工業出版社，2005.