蔣學(xué)平　王德明

摘要：為確保試驗(yàn)精度，正確評(píng)定成品梁的質(zhì)量，根據(jù)多年來(lái)的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，以實(shí)橋?yàn)槔?，闡述預(yù)應(yīng)力混凝土成品梁鑒定的主要程序，并對(duì)如何判定試驗(yàn)結(jié)果加以總結(jié)。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土梁；試驗(yàn)；鑒定；結(jié)果判定

1 引言

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁具有較好的強(qiáng)度、剛度及抗裂性能好、適應(yīng)性強(qiáng)、養(yǎng)護(hù)維修工作量少等許多優(yōu)點(diǎn)，在公路橋梁中占有較大比重。隨著高速公路的不斷發(fā)展，許多中小跨度橋梁逐漸被預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋所取代，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁需求量越來(lái)越大。為了判定成品梁是否達(dá)到設(shè)計(jì)抗裂的規(guī)定指標(biāo)，必須對(duì)梁體的彎曲抗裂進(jìn)行靜荷載試驗(yàn)。

2 哪些梁需要進(jìn)行靜載試驗(yàn)

預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁的承載能力試驗(yàn)，是檢驗(yàn)其抗裂性的重要指標(biāo)之一。一般來(lái)說(shuō)，以下幾種情況應(yīng)進(jìn)行靜載彎曲抗裂性檢驗(yàn)：采用新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝進(jìn)行試生產(chǎn)；生產(chǎn)條件有較大變動(dòng)；出現(xiàn)影響承載能力的缺陷時(shí)；交庫(kù)技術(shù)資料不全，或?qū)Y料發(fā)生懷疑時(shí)；正常生產(chǎn)條件下，每批(30孔)或每季度對(duì)不同跨度的簡(jiǎn)支梁各抽驗(yàn)一片。

3 實(shí)橋靜載試驗(yàn)

下面以跨度為35m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱形簡(jiǎn)支梁靜載試驗(yàn)為例，簡(jiǎn)述試驗(yàn)過(guò)程。

3.1 理論計(jì)算

首先制梁?jiǎn)挝槐仨毺峁?zhǔn)確的設(shè)計(jì)資料及梁體預(yù)施應(yīng)力后的時(shí)間，鑒定部門(mén)必須根據(jù)產(chǎn)品將來(lái)的實(shí)際應(yīng)用情況，包括梁上人行道、道碴、線路、防水層自重等恒載及活載作用于梁體產(chǎn)生的影響；混凝土受壓發(fā)生變化收縮引起的鋼絞線應(yīng)力損失未完成值的影響；鋼絞線應(yīng)力松弛未完成值的影響；試驗(yàn)加載設(shè)備的影響等，使試驗(yàn)梁的加載符合運(yùn)用階段的實(shí)際情況進(jìn)行加載計(jì)算，并依據(jù)加載程序逐級(jí)加載。靜荷載試驗(yàn)不能過(guò)早，靜荷載試驗(yàn)最大的加荷力矩所引起最下層鋼絲束應(yīng)力升高值，必須低于試驗(yàn)時(shí)鋼絲束中已經(jīng)完成了的總預(yù)施應(yīng)力損失值。因?yàn)楫?dāng)預(yù)施應(yīng)力完成后，如立即進(jìn)行試驗(yàn)，此時(shí)加載力矩會(huì)使鋼絲束中應(yīng)力升高，即在加荷時(shí)鋼絲束中應(yīng)力比鋼絲束預(yù)施應(yīng)力時(shí)的應(yīng)力值升高，鋼絲束應(yīng)力超出初始應(yīng)力，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小的殘余變形，它將造成一個(gè)在設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮的附加預(yù)施應(yīng)力損失。在這種情況下，經(jīng)靜荷載試驗(yàn)之后，梁體的抗裂性會(huì)大大降低。預(yù)應(yīng)力鋼絲束放張一個(gè)月后進(jìn)行靜載試驗(yàn)。

35m標(biāo)準(zhǔn)跨徑分體箱梁簡(jiǎn)支橋，計(jì)算跨徑33.99m，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為公路Ｉ級(jí)荷載，35m箱梁材料為C50砼（E=34.5GPa)。橋面寬為1.75m人行道＋9m車(chē)行道＋1.75m人行道，橋梁采用6片預(yù)制箱梁結(jié)合預(yù)制橋面板、現(xiàn)澆橋面板構(gòu)成整體，單片箱梁高度為1.8m，頂板厚0.12m，底板厚0.16m。

3.2 加載程序及加載方法

箱梁跨中截面特性計(jì)算值：A=0.8544m²，Iy=0.3472m⁴，Iz=0.2756m⁴，J=0.47287m⁴，形心距下邊緣0.9692m。

計(jì)算單列公路I級(jí)車(chē)道荷載對(duì)應(yīng)的跨中彎矩：取qk=10.5kN/m，Pk=296kN，跨中彎矩為M=4033kNom。

計(jì)算橋梁中梁跨中橫向分布系數(shù)，采用剛接板法計(jì)算中梁跨中橫向分布系數(shù)最大為m＝0.4005。

將試驗(yàn)荷載分成四級(jí)加載。具體分級(jí)為：50KN、100kN、150kN、190kN、卸載；每級(jí)試驗(yàn)荷載加載穩(wěn)定后再施加下一級(jí)荷載。

3.3 靜載試驗(yàn)加載圖式及加載等級(jí)

根據(jù)跨中彎矩等效，計(jì)算靜載試驗(yàn)跨中集中荷載。根據(jù)P×L4=mM有：P=189.8kN，即約為19T。

量測(cè)項(xiàng)目、測(cè)點(diǎn)布置及使用儀器如下：

應(yīng)變:梁跨中截面混凝土表面纖維應(yīng)變14點(diǎn)。傳感器是標(biāo)距100 mm的電阻應(yīng)變片。

位移:跨中豎向撓度2點(diǎn)；固定及活動(dòng)端支座豎向位移4點(diǎn)。傳感器是百分表。

數(shù)據(jù)采集儀為…DH3816靜態(tài)應(yīng)變儀。裂縫觀察儀為可放大10倍的放大鏡。

3.4 理論計(jì)算結(jié)果

3.5 試驗(yàn)結(jié)果

跨中截面變形。在模擬“公路I級(jí)車(chē)道荷載”各加載等級(jí)作用下，由百分表測(cè)得的變形與荷載等級(jí)的關(guān)系基本上呈線性變化，可以看出，該片梁的撓度結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)滿足試驗(yàn)方法建議的0.60~1.00的合理范圍，梁體剛度滿足設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明跨中截面與變形有良好的平面關(guān)系。

應(yīng)力測(cè)試結(jié)果。

試驗(yàn)荷載滿載下梁體跨中截面應(yīng)力結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)可以看出，該片梁應(yīng)力結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)滿足試驗(yàn)方法建議的0.50~0.90的合理范圍，梁體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

其它檢測(cè)結(jié)果。

各梁卸載后梁體基本無(wú)殘余應(yīng)變及變形，結(jié)構(gòu)處于彈性受力狀態(tài)；試驗(yàn)過(guò)程中，未發(fā)現(xiàn)可見(jiàn)裂縫，未出現(xiàn)其它異常情況。

3.6 試驗(yàn)結(jié)論

對(duì)選取的4#預(yù)制梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，得到如下結(jié)論：

試驗(yàn)荷載下，4#梁的撓度結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)均滿足試驗(yàn)方法建議的0.60~1.00的合理范圍。

試驗(yàn)荷載下，4#梁的應(yīng)力結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)均滿足試驗(yàn)方法建議的0.50~0.90的合理范圍。

綜合分析表明，所進(jìn)行靜載試驗(yàn)的4#梁具有足夠的強(qiáng)度和剛度，滿足設(shè)計(jì)的荷載等級(jí)要求。

4 試驗(yàn)中值得注意的問(wèn)題

通過(guò)對(duì)該后張預(yù)應(yīng)力混凝土梁等簡(jiǎn)支梁的靜載鑒定試驗(yàn)工作。在具體操作過(guò)程中一些問(wèn)題值得注意：

造梁?jiǎn)挝惶峁┑念A(yù)施應(yīng)力完成時(shí)間必須準(zhǔn)確無(wú)誤，以便進(jìn)行理論計(jì)算，確保各級(jí)加載的精度。

靜荷載試驗(yàn)時(shí)，有時(shí)梁體表面混凝土離析的浮漿在很小的外力作用下，就會(huì)開(kāi)裂，這類裂紋長(zhǎng)度一般較短，它不隨荷載增加而延伸，所以不能簡(jiǎn)單地?fù)?jù)此判定試驗(yàn)梁已經(jīng)斷裂。試驗(yàn)梁安裝在支座上應(yīng)保證支座的平整性，避免出現(xiàn)“三條腿”現(xiàn)象，否則將導(dǎo)致加荷時(shí)梁體受扭，影響測(cè)試和評(píng)定結(jié)果。

不同荷載作用下梁的撓度值，一般情況下與荷載等級(jí)呈線性關(guān)系，而且實(shí)測(cè)撓度小于理論計(jì)算值。

對(duì)截面基本對(duì)稱的梁，在試驗(yàn)過(guò)程中只要下翼緣混凝土有一側(cè)出現(xiàn)裂紋，就應(yīng)判定梁體已經(jīng)達(dá)到抗裂極限。