高樁碼頭橫梁應力檢測研究

陳遠雷 宋子路

摘 要：通過高樁碼頭橫梁預制和澆筑前分別安裝應變計的方法，對碼頭橫梁的應力進行了檢測研究。闡述了橫梁上應變計的安裝方法和位置，同時介紹了橫梁應力計算方法及結果分析，為今后高樁碼頭的橫梁設計具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：高樁碼頭;橫梁;應力檢測

中圖分類號：U65 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）08-0062-03

高樁碼頭一般為高樁梁板結構形式，上部結構采用預應力縱、橫梁支撐上部面板及外部荷載。預應力橫梁在加工過程中及安裝完成后需要開展內部的應力檢測以驗證結構的安全穩定性。

關于高樁碼頭上部結構的檢測研究，國內學者已取得了一些成果。徐筠[1]根據國內某高樁碼頭結構橫梁混凝土開裂情況，結合現場混凝土溫度監測對橫梁混凝土開裂的原因從內約束應力和外約束應力進行了分析。季大閏[2]研究了不同荷載類型情況下不同地基條件、不同截面尺寸對橫梁內力的影響及其規律，對橫梁計算截面選取及不同結構的樁基應力計算的方法給出了建議。付東王[3]等采用快速拉格朗日時域有限差分法進行地震時程分析，并利用FLAC3D 軟件進行高樁碼頭數值模擬，發現碼頭橫梁地震響應正應力幅值變化較大，設計需要按照峰值配筋。時蓓玲[4]等通過對大量舊碼頭結構的調查研究，分析了高樁碼頭結構常見的損壞原因，總結了高樁碼頭結構承載檢測評估的特點，對已建高樁碼頭結構承載力檢測與評估的前提條件、基本程序以及檢測與評估的內容等做了詳細的技術說明，為正確進行高樁碼頭檢測評估提供了一套可行的分析方法。劉現鵬[5]等利用Singh-Mitchell模型模擬土體蠕變，結合三維精細有限元理論，對非對稱荷載下高樁碼頭變形與損傷進行計算分析，給出了某高樁碼頭后承臺橫梁出現的非對稱破損的原因。涂啟華[6]等通過對華南某海港碼頭鋼筋混凝土結構的檢測評估，對已建高樁碼頭結構檢測評估的內容、方法和基本程序等作了詳細的技術說明。以往的高樁碼頭結構檢測或橫梁應力研究均為碼頭建成后的問題追中研究，為提高橫梁預制質量保障碼頭結構安全，做好碼頭橫梁施工過程的監測是一項重要措施。楊華[7]等基于碼頭上部結構剛度分析和多個工程實例，給出在不同類型的荷載作用下，空間模型計算的橫梁彎矩值與平面模型計算結果之間的比例關系。

1 工程設計概況

某高樁碼頭為50000DWT噸級，長310m，寬23m，結構采用高樁梁板結構。泊位縱橫梁均為疊合梁，其中橫梁標準段預制部分為T型預應力梁，橫梁布置圖詳見圖1。

碼頭每排架三個橫梁，其中兩個為Y-HL1型，位于東側和中間位置，長3800mm;一個為Y-HL2型，位于西側，長4200mm，橫梁剖面圖見圖2～圖5。兩種梁的下面2000mm為預制部分，上面400mm為梁吊裝完畢后現澆混凝土。本次試驗的是2#和3#排架的橫梁，每個排架3個橫梁，共六個橫梁。

2 應變計安裝

應力應變測點應布置在梁跨中和一個1/4梁跨位置，沿截面高度布置測點數為5個，且自受拉區主筋以及現澆部分主筋上應布置應變測點。測點布置示意圖見圖6。

每個橫梁在預制部分中分兩個斷面共預埋8支應變計，現澆部分共預埋兩支應變計，預制部分在橫梁鋼筋綁扎完畢澆混凝土之前，在預制場安裝。應變計安裝見圖5。

安裝要點如下：

（1）檢查儀器在運輸過程中是否有損壞或丟失，并用讀數儀測讀校驗。仔細記錄每支應變計的編號，并檢查各電纜頭上是否有編號標記（沒有的補作編號標記），以便于在遠離儀器的地方測量時也能識別。安裝埋設前對儀器進行檢測，確保每支應變計都能正常使用。

（2）每支應變計都按設計規定的埋設位置和方向埋設，即應變計軸向平行于橫梁軸線，每個截面受拉區安裝4支應變計，受壓區1支。

（3）采用扎絲將應變計綁扎于鋼筋上，綁扎完成后，測試檢驗應變計有無損壞，如果不正常更換儀器重新安裝，若儀器正常，則將電纜測線引出，做好保護。

（4）橫梁上的應變計全部安裝完成、檢驗儀器正常、全部電纜測線引出后，記錄各應變計的編號、對應位置、安裝時間、環境溫度等，并測試所有應變計的初始讀數。

（5）以上步驟完成后，橫梁進行預應力張拉、澆筑混凝土，澆筑的時做好了對應變計及電纜測線的保護，并將有編號的端部露于混凝土的外面。

3 加載試驗

3.1 加載方法

根據《混凝土結構試驗方法標準》[8]（GB/T50512-2012），結合本工程實際情況，橫梁原位加載試驗采用短期靜力堆載試驗的方式進行，設計加載試驗荷載值為20kPa。應力應變采用應變計測量。

加載試驗擬按以下步驟進行：

（1）測量各應變計的加載試驗前讀數，并測量環境溫度。

（2）加載采用混凝土配重塊。配重塊一次加載。用吊裝機械將配重塊調至橫梁上方，緩緩放置于橫梁上，各配重塊在橫梁上均勻放置，配重塊長度方向與橫梁軸線垂直，盡量使得橫梁受均布荷載受力狀態。

（4）加載后，穩定24小時，測讀應變計讀數。

（5）加載試驗結束后，用吊裝機械將配重塊緩緩調離試驗橫梁，全部調離后，再次測度各應變計讀數。

3.2 試驗過程

對測試碼頭的2#與3#排架6根橫梁進行了加載試驗，每根橫梁按跨中和一個1/4跨所在截面安裝應變計，每個截面設置5支應變計，共設置了60支應變計。

2013年6月27日在某預制場安裝了48支應變計，并測量各應變計的安裝位置;另外12支應變計（安裝于現澆混凝土部分的鋼筋上）于2013年8月21日安裝。