新型空心板梁加載試驗(yàn)研究

李 明 潔

(上海市政工程檢測中心有限公司，上海 200014)

1 工程概況

用于靜載試驗(yàn)的后張預(yù)應(yīng)力混凝土剛接空心板試驗(yàn)梁的梁長為22 m，計(jì)算跨徑為21.3 m，梁高1.05 m，底板寬1.25 m。試驗(yàn)梁為中板，設(shè)計(jì)荷載：公路—Ⅱ級(jí)，進(jìn)行非破壞靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)荷載分級(jí)加載至正常使用極限荷載。

試驗(yàn)梁的主要材料指標(biāo)：板梁結(jié)構(gòu)采用C50混凝土，預(yù)應(yīng)力鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1 860 MPa，直徑15.2 mm，普通鋼筋為HPB300鋼筋及HRB400鋼筋。

2 加載方案

綜合考慮現(xiàn)場試驗(yàn)條件、試驗(yàn)梁受力等各種因素，制定試驗(yàn)荷載布置方式如圖1所示。采用兩片加載鋼梁布于試驗(yàn)梁跨中兩側(cè)，加載鋼梁上放置大噸位千斤頂，千斤頂與反力裝置之間放置壓力傳感器,試驗(yàn)現(xiàn)場見圖2。

3 加載試驗(yàn)過程

加載分為五級(jí)，分別為1/5，2/5，3/5，4/5，1倍的正常使用極限荷載值。在加載之前進(jìn)行預(yù)壓，以消除非彈性變形，檢驗(yàn)測試系統(tǒng)的工作性能，同步觀察跨中控制截面裂縫。圖3為試驗(yàn)加載圖示，表1為分步加載力。

表1 加載步驟

在板梁的跨中區(qū)域布置了應(yīng)力和撓度測點(diǎn)，如圖4所示。

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 實(shí)測變形

在試驗(yàn)過程中測試了跨中斷面的撓度和應(yīng)力，主要結(jié)果如表2所示，在各級(jí)荷載作用下，實(shí)測最大跨中撓度為23.2 mm，卸載后跨中殘余撓度0.75 mm，校驗(yàn)系數(shù)在0.94～1.00之間，見圖5。

表2 跨中截面撓度測試結(jié)果

4.2 實(shí)測應(yīng)力

表3中給出了實(shí)測的應(yīng)力情況，其中“W南”和“W北”分別為跨中梁底兩只振弦式混凝土應(yīng)變計(jì)測點(diǎn)，測試結(jié)果為梁底混凝土應(yīng)變，“鋼筋計(jì)北”和“鋼筋計(jì)南”為跨中兩只埋入式鋼筋應(yīng)變計(jì)測點(diǎn)，布置于距梁底約42 mm高度的縱向主筋上，測試的是與其焊接的縱向主筋的鋼筋應(yīng)力，通過計(jì)算得到鋼筋應(yīng)變值。從測試結(jié)果看，混凝土應(yīng)變的校驗(yàn)系數(shù)在0.73～0.85之間，殘余應(yīng)變?yōu)?.3 με，鋼筋應(yīng)變的校驗(yàn)系數(shù)則在0.93～1.12之間，殘余應(yīng)變?yōu)?.1 με和0.6 με。

在試驗(yàn)梁跨中截面腹板沿梁高布置6個(gè)應(yīng)變測點(diǎn)，檢測縱向應(yīng)變沿梁高的分布，其中梁底的應(yīng)變計(jì)即為W北，如圖6所示。圖7給出了試驗(yàn)梁各測點(diǎn)的應(yīng)力分布，可見上緣受壓下緣受拉，應(yīng)變沿高度基本呈線性變化。

表3 實(shí)測應(yīng)力分析

5 結(jié)語

本次試驗(yàn)最大荷載為215 kN，相應(yīng)的跨中彎矩2 160 kN·m，此彎矩值加上試驗(yàn)梁的自重彎矩，即為該試驗(yàn)梁的正常使用極限狀態(tài)彎矩設(shè)計(jì)值。測試結(jié)果表明撓度校驗(yàn)系數(shù)在0.94～1.00之間，混凝土應(yīng)變的校驗(yàn)系數(shù)在0.73～0.85之間，鋼筋應(yīng)變的校驗(yàn)系數(shù)則在0.93～1.12之間，跨中截面縱向應(yīng)變沿高度基本呈線性變化。實(shí)測中和軸高度507 mm，略低于理論計(jì)算值549 mm。卸載后，相對殘余應(yīng)變?yōu)?.1%，相對殘余變形為3.2%，說明該試驗(yàn)梁處于良好的彈性工作狀態(tài)。