樁板式路基濕接縫構造力學性能試驗研究

中圖分類號：U213.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）20-0070-06

Abstract：Inthispaper，aloadteststudyiscariedoutonthewetjointstructureofpile-slabsubgrade.Thistestisaninsitutestndcantrulyreflecttheactualserviceperformanceandbearingperformanceofpile-slabsubgradetothegreatest extent.Thistestusesa15-spanjointcompletedon-siteasemblyofarealstructureasthemainbodyoftheteststructure.The designloadorrelevantequivalentformofloadisappiedtothedesignatedpartsofthestructuretocollctthestraindistribution anddeformationdataof thestructureunder stresstherebyachieving thepurposeofthetest.ThetestsshowthatthenewOshaped wetjointusedbetweenslabshasgood bearingcapacityanddeformationcapacity，andcanwellmeetthestress characteristics of pile-slab subgrade.

Keywords：pile-slab subgrade；wet joint;full-scale static load test; loading method;loading system

由于占地少、施工便捷等優勢，樁板式路基的應用日益廣泛，其關鍵部位力學性能也受到越來越多的關注。濕接縫作為樁板式路基的重要連接部分，對其使用階段的力學性能進行深人研究具有重要意義。本文基于實際的樁板式路基工程，開展了路基濕接縫的現場原位試驗，旨在驗證在設計荷載（車輛荷載）頻遇組合條件下，各個關鍵控制截面的受力情況及結構撓度變形情況，同時觀察濕接縫下緣開口擴張狀況，并分析濕接縫的轉動特性。為充實、完善和發展樁板式路基結構的設計、計算理論及施工工藝積累科學的實踐資料。

本文相關原位試驗的樁板式路基濕接縫具體構造如圖1所示，結構采用標準跨徑 6m ，等跨徑布置，一聯為15孔，總長 90m^[2] 。路基面板采用縱向分塊預制板，相鄰預制板間由濕接縫進行連接，濕接縫寬度為 0.3m 。中部各樁板連接位置均采用固結方式，聯端設滑板式活動支座。

1濕接縫試驗設計

本次試驗采用原位試驗方式，即利用真實結構，能最真實地展現樁板式路基的實際使用與承載性能。對于濕接縫試驗，通過現場拼裝完成的15跨結構進行荷載測試，將設計荷載或其等效值施加于指定位置，并收集結構的應變分布與變形數據，以實現試驗目標。

本次試驗根據板殼單元有限元計算結果確定影響線（面），縱向按照在影響線（面）同側區域布置試驗車輛，控制荷載效率系數 η=1.00～1.05 ;橫向按照設計橫向布載設置橫向布載工況。樁板式路基橫向車列布置參考設計計算可知布載為2列半車載，為了測試濕接縫的受力狀態及工作性能，在試件中布置混凝土應變測點及表面應變片，撓度及開口變化用撓度計進行測量。

圖2預埋測點布置圖

2 加載方案

2.1 加載方式

在本次荷載試驗中，設計荷載為頻遇組合。其試驗設計值為相應的組合值扣除自重及整體降溫形成的彎矩值，對于設計值中的車輛荷載形成的彎矩主要由試驗車輛加載形成，對于設計值中其他荷載形成的彎矩主要由堆載形成，具體值見表1。

試驗荷載縱向布載位置按Midas/Civil有限元軟件算出的影響線結果進行布設，試驗采用靜載試驗效率系數 η_d 進行控制[3-4]。根據設計要求， η_d 控制在1.00＼～1.05之間。

試驗采用重載車輛加載，加載車輛采用3軸后8輪卡車，如圖3所示，車輛重量需根據試驗調整，假定前軸軸重6t，后2軸的軸重需可調，單軸輪距為 1.8m 。并需試驗開始前，應將實際的加載車輛尺寸和軸重重新測量和稱重，并調整布載方案。根據梁單元模型計算由設計荷載產生的觀測斷面的內力及其影響線，設計加載工況中車輛荷載布置位置。

2.2 加載制度

在正式試驗之前，一般對結構進行2＼～3次預加載，通過車輛來回停止在各測試工況停正位置進行預加載使結構進人正常工作狀態消除結構非彈性變形。一般情況下，進行若干次預加載后，荷載-位移關系趨于穩定，呈較好線性。預加載同時可以檢查全部測試設備工作是否正常，性能是否可靠；人員是否組織完善，操作是否熟練。預荷載值不大于標準設計荷載和開裂荷載。預荷載循環次數，需根據結構彈性工作的實際情況而定。若線性及回零很好，預載1＼～2次便可正式進入試驗。

此次試驗采用分級加載，以堆載和重載車輛作為預壓荷載。本次試驗加載、卸載分級控制的原則為將最大加載分為4/6級（等于加載車輛數目）分級加載，加載過程中應先上輕車后上重車；而卸載可以比加載分級數少 50% ，故可以將卸載分為2/3級（即每次撤離1輛加載汽車）。

根據各加載分級，按彈性階段計算加載各測點的理論計算變位（或應變），以便對加載試驗過程進行分析和控制。針對具體的設計荷載數值，應根據試驗車輛到位，測量和稱重后，具體確定試驗數值及效率系數。

2.3 工況設置

本次試驗現場實際采取2個工況，具體為：2號濕接縫加載試驗和1號濕接縫加載試驗。2號濕接縫加

載試驗車輛荷載后軸加載位置為濕縫中心線，如圖4（a）和4（b）所示;1號濕接縫車輛荷載后軸加載位置為距樁中心距 2m ，如圖4（c）和4（d）所示。

加載每次布置一級荷載或一輛重車，具體操作如下。

工況2-0（1-0）：保持樁板式路基全聯無外荷載，讀取應變和位移數據

工況2-1：堆載第一級，讀取應變和位移數據

工況2-2（1-1）：堆載第二級，讀取應變和位移數據。

工況2-3（1-2）：將 1^# 車運行至指定位置，將車輛熄火并持荷 5min ，讀取應變和位移數據（中載第一級）。

工況2-4（1-3）：將 2^# 車運行至指定位置，將車輛熄火并持荷 5min ，讀取應變和位移數據（中載第二級）。

中載車輛布置如圖4（e）所示。

工況2-6（1-5）：將 1^#"車駛離現場樁板式路基試驗聯后 5min ，讀取應變和位移數據。

工況2-5（1-4）：將 2^#"車駛離現場樁板式路基試驗聯后 5min ，讀取應變和位移數據

工況2-7（1-6）：將 1^#"車運行至指定位置，將車輛熄火并持荷 5min ，讀取應變和位移數據（偏載第一級）。

工況2-8（1-7）：將 2^#"車運行至指定位置，將車輛熄火并持荷 5min ，讀取應變和位移數據（偏載第二級）。

偏載車輛布置如圖4（f）所示。

工況2-9（1-8）：將等效14t鋼板吊裝至后軸位置，讀取應變和位移數據（偏載第三級）。

工況2-10（1-9）：將等效14t鋼板吊離結構，讀取應變和位移數據。

工況2-11（1-10）：將 2^# 車駛離現場樁板式路基試驗聯后 5min ，讀取應變和位移數據。

工況2-12（1-11）：將 1^# 車駛離現場樁板式路基試驗聯后 5min ，讀取應變和位移數據。

工況2-13（1-12）：將堆載吊離結構，讀取應變和位移數據。

試驗成果匯總

工況一2號濕接縫加載試驗的結果如圖5所示，從圖5中可以清晰地觀察到，在整個加載至卸載的過程中，結構基本維持在線彈性工作狀態。實測的各項數據普遍低于理論預期，但兩者間的大小關系依然貼近實際情況。濕接縫的水平位移顯著受到荷載橫向分布的影響，特別是在樁板連接部位，其水平位移較理論預測值有明顯的增大趨勢。此外，濕接縫混凝土的應力與應變水平均未突破彈性極限，依然處于安全的線彈性工作階段。然而，值得注意的是，濕接縫下緣的開口程度相較于理論計算值要嚴重。

工況二1號濕接縫加載試驗的結果如圖6所示，試驗結果表明，整體結構的撓度表現穩定，普遍低于理論預期值，處于彈性工作階段，并且在這一階段中，偏載堆載鋼板時的豎向位移量達到了最大值。此外，濕接縫的橫向位移普遍高于理論值，其變化幅度明顯受到荷載橫向分布的影響，但仍保持在安全的線彈性工作階段。值得注意的是，濕接縫在樁板連接區域的混凝土應變較大，已超出理論計算范圍。而濕接縫下邊緣的開口情況則與理論值保持了較高的接近度，表現相對穩定。

4結論

根據濕接縫試驗的位移和應變結果，可以獲得以下結論：

1）樁板式路基濕接縫在設計荷載（車輛荷載）頻遇組合條件下，各個控制截面的受力情況及結構撓度變形均在線彈性工作范圍。

2）結構從加載到卸載基本處于線彈性工作階段，板中心的豎向位移最大。

3）濕接縫水平位移受荷載橫向分布影響較明顯，加腋處橫向位移更大一些，但基本均處于線彈性工作階段。

4）樁板式路基濕接縫在設計荷載（車輛荷載）頻遇組合條件下，濕接縫下緣開口擴張大于梁格體系模型計算分析的理論值，濕接縫實際轉動與梁格體系理論分析值相比具有一定差異，但是試驗值和理論分析值變形規律一致，且均在線彈性工作范圍內。

5）濕接縫底部混凝土在試驗過程中均處于受拉狀態，混凝土應力、應變基本未超彈性極限，處于線彈性工作階段；濕接縫在樁板連接處混凝土應變較大，且加腋處的濕接縫應力比其他位置處更大。

6）濕接縫頂面混凝土在試驗過程中均處于受壓狀態，且壓應力均較小。而且，加腋處的濕接縫頂面應力比其他位置處更大，跨中處3個測點的混凝土應力水平較為接近。

通過以上分析可知，板板之間采用的新型0型濕接縫具有良好的承載能力和變形能力，能夠很好地滿足樁板式路基的受力特點。

參考文獻：

[1]左向前.樁板式路基在高速公路改擴建中的應用研究[J].價值工程，2024，43（8）：76-78.

[2]童澤寰，趙德勝.樁板路基混凝土面板預制和安裝的關鍵控制指標研究[J].運輸經理世界，2022（7）：37-39.

[3]韓昀璐.預應力混凝土箱型梁橋承載力可靠度評估方法比較分析[D].南京：南京理工大學，2016.

[4]杜進生，肖亮，徐強，等.京杭運河大橋成橋階段吊桿索力量測與分析[C]//中國力學學會結構工程專業委員會，山東建筑大學，中國力學學會《工程力學》編委會，清華大學土木工程系，清華大學水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室．第19屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅱ冊）.北京交通大學土建學院橋梁工程系；中鐵四院集團南寧勘察設計院有限公司；，2010：435-438.

[5]王和泰，王立憲.某簡支空心板橋荷載試驗與結構動力分析[J].甘肅科技，2012，28（4）：112-114，109.