陳 濤

1 概述

新建鐵路京石客運(yùn)專線是一條時(shí)速350km客運(yùn)專線鐵路，北起北京南站，止于石家莊北站，正線全長(zhǎng)280km。永定河特大橋全長(zhǎng)14.490km;上部結(jié)構(gòu)采用全預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁與現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁，其中在梁場(chǎng)預(yù)制31.5 m和23.5 m兩種跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁(雙線)，梁場(chǎng)共計(jì)有436榀箱梁的預(yù)制任務(wù)。

預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁按TB/T 2092-2003預(yù)應(yīng)力砼鐵路橋簡(jiǎn)支梁靜載彎曲試驗(yàn)方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)。

2 箱梁靜載試驗(yàn)抽樣原則

按TB/T 2092-2003的規(guī)定，在箱梁生產(chǎn)過程中，為保證箱梁的施工質(zhì)量必須對(duì)其進(jìn)行靜載試驗(yàn)。簡(jiǎn)支箱梁進(jìn)行靜載彎曲試驗(yàn)的抽樣原則:1)采用新工藝、新結(jié)構(gòu)、新材料進(jìn)行試生產(chǎn)時(shí);2)生產(chǎn)條件有較大變動(dòng)時(shí);3)出現(xiàn)影響結(jié)構(gòu)承載能力的缺陷時(shí);4)交庫技術(shù)資料不全或?qū)Y料發(fā)生懷疑時(shí);5)正常生產(chǎn)條件下，同類別、同跨度箱梁60榀或連續(xù)三個(gè)月產(chǎn)量(三個(gè)月產(chǎn)量不足60榀時(shí))計(jì)一批，每批抽檢1榀;6)產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證檢查時(shí)，應(yīng)對(duì)不同類別的簡(jiǎn)支梁各抽取1榀;7)簡(jiǎn)支梁靜載試驗(yàn)是在梁體終張拉30d后進(jìn)行，當(dāng)梁體終張拉后未達(dá)到30d，需要經(jīng)設(shè)計(jì)單位來確定靜載試驗(yàn)的相關(guān)參數(shù)，以使試驗(yàn)時(shí)外加荷載在跨中最下層預(yù)應(yīng)力鋼絞線中所產(chǎn)生的最大應(yīng)力不超過彈性模量的極限。

3 靜載試驗(yàn)工作原理

靜載試驗(yàn)是對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁的梁體剛度及梁體抗裂性的綜合評(píng)定。梁體靜載試驗(yàn)采用等效集中荷載5點(diǎn)加載，跨中設(shè)2P集中荷載，其余在其左右對(duì)稱布置，各荷載縱向間距均為4 m，橫向間距為6.220m，利用千斤頂與反力架產(chǎn)生的支反力對(duì)箱梁進(jìn)行加載，縱斷面加載布置見圖1(適用于跨度31.5 m，23.5 m梁)，圖 2。

4 靜載試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

箱梁靜載試驗(yàn)，做試驗(yàn)的反力架需要專門設(shè)計(jì)，在梁場(chǎng)還要準(zhǔn)備好試驗(yàn)臺(tái)座、加力設(shè)備和檢測(cè)工具。因此合理選擇工藝流程和施工方法，完備測(cè)量手段，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。試驗(yàn)臺(tái)座與加力架見圖3。

4.1 加載設(shè)備

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置試驗(yàn)臺(tái)座，并配置加力架、千斤頂、油泵、標(biāo)準(zhǔn)油壓表等加力設(shè)備和計(jì)量?jī)x器，其工作能力控制在1.5倍～2.5倍最大試驗(yàn)荷載之間。

試驗(yàn)臺(tái)座須保證試驗(yàn)梁跨度、支撐方式、加載狀態(tài)符合試驗(yàn)加載計(jì)算圖式要求，且有足夠的剛度和穩(wěn)定性。加力架的加載間距(加載點(diǎn)間距4 m，且對(duì)稱布置)、千斤頂、油泵、壓力表使用數(shù)量，根據(jù)梁的跨度確定，32 m梁采用5點(diǎn)加載，10臺(tái)油泵10臺(tái)千斤頂配套壓力表，24 m梁采用5點(diǎn)加載，10臺(tái)油泵10臺(tái)千斤頂配套壓力表，兩種梁型分別備用一套加載設(shè)備。油表采用0.25級(jí)的防振型標(biāo)準(zhǔn)表，最小刻度值0.2 MPa，表盤最大量程60mPa。電動(dòng)油泵與加載千斤頂同步。試驗(yàn)前必須將千斤頂與油表配套標(biāo)定后方可使用。加載千斤頂?shù)男Ｕ禂?shù)不得大于1.05。

4.2 撓度測(cè)量

撓度采用大量程百分表測(cè)量，百分表的最小分度值0.01mm，最大量程30mm。檢查梁體混凝土裂紋采用不得低于10倍、直徑100mm的普通放大鏡。裂紋出現(xiàn)后，量測(cè)裂紋寬度使用不得低于20倍的刻度放大鏡，最小分度值0.02mm。配套標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，線性回歸相關(guān)系數(shù)不得小于0.99995，并根據(jù)加載等級(jí)計(jì)算各級(jí)荷載下的表示值。試驗(yàn)所用的計(jì)量設(shè)備、儀器、儀表等均經(jīng)法定計(jì)量檢定部門檢定合格，且在有效期內(nèi)使用，試驗(yàn)時(shí)根據(jù)情況在使用前3 d～5 d委托由法定計(jì)量鑒定部門配套標(biāo)定。

4.3 靜載試驗(yàn)支座

梁體靜載試驗(yàn)所用支座與設(shè)計(jì)相符，分別為固定支座、橫向活動(dòng)支座、縱向活動(dòng)支座、多向活動(dòng)支座。兩端支座的高差不大于10mm，同一支座兩側(cè)高差不大于2mm。

4.4 準(zhǔn)備工作

在試驗(yàn)臺(tái)座上安裝好支座，檢查支座高差是否符合規(guī)定。靜載梁移入臺(tái)座后，在梁頂面劃出腹板中心線，并根據(jù)加載墊的布置要求標(biāo)出加載點(diǎn)的位置。每個(gè)加載點(diǎn)用砂墊平，上墊鋼板，用水平尺檢查水平后，再安裝千斤頂。千斤頂與加力桁架橫梁底的接觸處加墊鋼構(gòu)件。各千斤頂中心與梁頂加載中心線縱橫向位置偏差小于10mm。各千斤頂中心與加力架橫梁中心線縱橫向偏差小于10mm，且必須墊實(shí)兩者之間的空隙。

5 靜載試驗(yàn)的加載程序

1)加載分兩個(gè)循環(huán)進(jìn)行，用加載系數(shù)K來表示加載等級(jí)，加載系數(shù)K是加載試驗(yàn)中梁體跨中承受的彎矩與設(shè)計(jì)彎矩之比。程序如下:

a.第一加載循環(huán)。初始狀態(tài)→基數(shù)級(jí)荷載(持荷3min)→0.60(3min)→0.80(3min)→靜活載級(jí)(3min)→1.00(20min)→靜活載級(jí)(1min)→0.60(1min)→基數(shù)級(jí)荷載(1min)→初始狀態(tài)(10min)。

b.第二加載循環(huán)。初始狀態(tài)→基數(shù)級(jí)荷載(持荷3min)→0.60(3min)→0.80(3min)→靜活載級(jí)(3min)→1.00(5min)→1.05(5min)→1.10(5min)→1.15(5min)→1.20(20min)(最大控制荷載)→1.10(1min)→靜活載級(jí)(1min)→0.60(1min)→基數(shù)級(jí)荷載(1min)→初始狀態(tài)。當(dāng)在第二加載循環(huán)中不能判斷是否已出現(xiàn)受力裂縫時(shí)，必須進(jìn)行受力裂縫驗(yàn)證加載，驗(yàn)證加載從第二加載循環(huán)卸載至靜活載級(jí)后開始。

驗(yàn)證加載:初始狀態(tài)→靜活載級(jí)(持荷5min)→1.00(5min)→1.05(5min)→1.10(5min)→1.15(5min)→1.20(5min)→1.10(1min)→靜活載級(jí)(1min)→0.60(1min)→基數(shù)級(jí)荷載(1min)→初始狀態(tài)。

若基數(shù)級(jí)大于0.60級(jí)，則取消0.60級(jí)。

每次分級(jí)加載后，持荷時(shí)間按上述要求進(jìn)行。各級(jí)加載后均需仔細(xì)檢查梁體下緣和梁底有無裂縫出現(xiàn)，如出現(xiàn)裂縫或初始裂縫的延伸，用紅鉛筆標(biāo)注，并注明荷載等級(jí)，量測(cè)裂縫寬度。加載和卸載均不得過快，并且加載或卸載率以不大于3 kN/s為度。試驗(yàn)中要詳細(xì)作好各項(xiàng)資料記錄。對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的異常情況，更要仔細(xì)記錄，以便分析處理。

2)試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

a.梁體剛度合格的評(píng)定方法。

實(shí)測(cè)靜活載撓度值(f實(shí)測(cè))為靜活載級(jí)下實(shí)測(cè)撓度值減去基數(shù)級(jí)下實(shí)測(cè)撓度值。

實(shí)測(cè)靜活載撓度值合格評(píng)定標(biāo)準(zhǔn):f實(shí)測(cè)≤1.05(f設(shè)計(jì)/Ψ)。

b.全預(yù)應(yīng)力梁抗裂合格和允許出現(xiàn)有限拉應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力梁預(yù)應(yīng)力度合格的評(píng)定。

在K=1.20加載等級(jí)下持荷20min，梁體下緣底面未發(fā)現(xiàn)受力裂縫或下緣側(cè)面(包括倒角、圓弧過渡段)的受力裂縫未延伸至梁底邊，評(píng)定全預(yù)應(yīng)力梁抗裂合格。

c.梁體剛度不合格的評(píng)定。

當(dāng)最后一輪加載循環(huán)時(shí)的實(shí)測(cè)靜活載撓度值不滿足2)a.的規(guī)定，則梁體剛度不合格。

d.全預(yù)應(yīng)力梁抗裂和允許出現(xiàn)有限拉應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力梁的預(yù)應(yīng)力度不合格的評(píng)定。當(dāng)在某加載等級(jí)下(最大加載等級(jí)除外)的持荷時(shí)間內(nèi)，梁體下緣底面發(fā)現(xiàn)受力裂縫或下緣側(cè)面受力裂縫延伸至梁底邊，按加載程序規(guī)定加至后一級(jí)荷載后，受力裂縫延長(zhǎng)或在上述部位又發(fā)現(xiàn)新的受力裂縫，即評(píng)定在該加載等級(jí)與前一級(jí)加載等級(jí)的平均加載等級(jí)為抗裂等級(jí)，全預(yù)應(yīng)力梁抗裂不合格或允許出現(xiàn)有限拉應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力梁預(yù)應(yīng)力度不合格。

當(dāng)在某加載等級(jí)下加載至后一級(jí)加載等級(jí)的過程中，梁體下緣底面發(fā)現(xiàn)受力裂縫或下緣側(cè)面受力裂縫延伸至梁底邊，按加載程序規(guī)定加至后一級(jí)荷載后，受力裂縫延長(zhǎng)或在上述部位又發(fā)現(xiàn)新的受力裂縫，即評(píng)定在該加載等級(jí)為抗裂等級(jí)，全預(yù)應(yīng)力梁抗裂不合格或允許出現(xiàn)有限拉應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力梁預(yù)應(yīng)力度不合格。

6 結(jié)語

實(shí)踐證明:箱梁靜載試驗(yàn)采用反力架的施工技術(shù)是成熟和先進(jìn)的，對(duì)于各類箱梁施工，試驗(yàn)反力架有很大的推廣價(jià)值，特別是對(duì)于箱梁的剛度檢測(cè)。

［1］鐵科技(2004)120號(hào)，客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件［S］.

［2］TB/T 2092-2003，預(yù)應(yīng)力砼鐵路橋簡(jiǎn)支梁靜載彎曲試驗(yàn)方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］TZ 203-2008，客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南［S］.

［4］陳曉劍.高速鐵路900 t箱梁架設(shè)關(guān)鍵技術(shù)［J］.山西建筑，2010，36(11):299-300.