周海旺，劉 鵬

(江西省公路科研設(shè)計院)

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分離式立體預(yù)應(yīng)力空心板梁靜載實驗分析

周海旺，劉 鵬

(江西省公路科研設(shè)計院)

預(yù)應(yīng)力空心板梁靜載試驗是對結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)進行直接測試的一種鑒定手段。結(jié)構(gòu)在試驗荷載作用下，通過測試控制截面的應(yīng)變、撓度，并與理論計算結(jié)果對比，從而判斷結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)和受力性能。通過對預(yù)應(yīng)力空心板梁在設(shè)計使用荷載下的受力性能進行測試，了解單梁的實際受力性能，得知其預(yù)應(yīng)力空心板梁結(jié)構(gòu)性能和施工質(zhì)量滿足設(shè)計和施工要求。

空心板梁橋；靜載實驗；質(zhì)量控制

1 工程概況

某分離式立體交叉工程橋梁全長為65 m，主線橋單幅橋?qū)?3 m，I匝道橋?qū)?2 m，J匝道橋?qū)?4.5 m。上部結(jié)構(gòu)為3×20 m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力空心板梁；下部結(jié)構(gòu)為肋板式橋臺配樁基礎(chǔ)，柱式橋墩配樁基礎(chǔ)。其中主線橋單幅橋?qū)?3 m， I匝道橋?qū)?2 m， J匝道橋?qū)?4.5 m，各幅橋均設(shè)1.5%單向橫坡?；炷林亓γ芏圈?26.0 kN/m3，彈性模量為EP=3.25×104MPa；預(yù)應(yīng)力鋼筋：彈性模量EP=1.95×105MPa，松弛率ρ=0.035，松弛系數(shù)(ξ=0.3；錨具變形、鋼筋回縮按6 mm一端計算；金屬波紋管摩阻系數(shù)μ=0.25，偏差系數(shù)к=0.001 5。

2 實驗方法設(shè)計

2.1 試驗測點布置示意圖

在預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁的L/4、L/2、3L/4截面頂面中心位置處布置撓度測點，在L/2截面兩側(cè)腹板頂部位置處布置應(yīng)變測點，如圖1所示。

圖1 測點布置示意圖

2.2 等效試驗加載方案

(1)加載測試項目

該試驗橋型為先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)預(yù)應(yīng)力空心板梁橋，主要加載測試項目跨中最大正彎矩和撓度、內(nèi)支點截面最大負彎矩、L/4截面彎矩和撓度。由于本實驗僅檢測預(yù)應(yīng)力空心板梁的受力性能，預(yù)應(yīng)力空心板梁置于臨時支座上，因此加載測試項目為跨中最大正彎矩和撓度。

(2)加載重物

采用1捆鋼筋與4捆鋼絞線加載，加載重物重量見表1。

表1 加載重物重量

(3)加載程序

加載前一天，將試驗跨梁底混凝土表面應(yīng)變計安裝、檢查完畢。正式加載試驗前調(diào)試表面應(yīng)變計，標示變形測點位置、標出加載線，并對結(jié)構(gòu)進行2次預(yù)加載，使結(jié)構(gòu)進入正常工作狀態(tài)。同時檢查測試設(shè)備工作狀況是否正常，性能是否可靠，并預(yù)演人員組織及操作情況。每級荷載加載后，等待結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定。根據(jù)《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》，按結(jié)構(gòu)在同一級荷載內(nèi)，最后5 min變位增量小于前一個5 min變位增量的15%，且加載穩(wěn)定時間不小于15 min，則可以正式讀數(shù)記錄。根據(jù)各個測量小組匯報的測量結(jié)果，總指揮判斷試驗是否正常。如果測量結(jié)果有異樣，則要求相應(yīng)的小組重新測量；如果一切正常，則進行下一級次加載。全部卸載完成后，待時30 min以上讀各測量參數(shù)的殘余值。

3 測試數(shù)據(jù)分析

3.1 空心板梁變形

在各分級試驗荷載下，該橋梁單梁現(xiàn)場靜載試驗變形觀測結(jié)果如表2所示，表中的撓度數(shù)據(jù)均已進行支座變形修正。

表2 邊梁的變形檢測結(jié)果

測試結(jié)果表明：試驗荷載作用下，邊梁各控制截面的實測撓度值均小于理論計算值。邊梁各控制截面靜力荷載試驗最大結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)(撓度)為：(ξ=0.73，最大相對殘余變形為：S’P=12%，均滿足要求，結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。邊梁撓度縱向分布曲線與計算值曲線形態(tài)基本吻合，結(jié)構(gòu)變形規(guī)律符合受力要求。中梁各控制截面的實測撓度值均小于理論計算值。中梁各控制截面靜力荷載試驗最大結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)(撓度)為(ξ=0.74，最大相對殘余變形為S’P=14%，均滿足要求。結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。中梁撓度縱向分布曲線與計算值曲線形態(tài)基本吻合，結(jié)構(gòu)變形規(guī)律符合受力要求。

3.2 空心板梁混凝土應(yīng)變

在各分級試驗荷載下，該橋梁單梁現(xiàn)場靜載試驗混凝土應(yīng)變觀測結(jié)果如表3所示，表中的應(yīng)變數(shù)據(jù)均已進行溫度修正。

表3 邊梁的應(yīng)變檢測結(jié)果

測試結(jié)果表明：試驗荷載作用下，邊梁各控制截面的實測應(yīng)變值均小于理論計算值。邊梁各控制截面靜力荷載試驗最大結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)(應(yīng)變)為(ξ=0.67，最大相對殘余應(yīng)變?yōu)镾’P=14%，均滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。

測試結(jié)果表明：試驗荷載作用下，中梁各控制截面的實測應(yīng)變值均小于理論計算值。中梁各控制截面靜力荷載試驗最大結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)(應(yīng)變)為(ξ=0.70，最大相對殘余應(yīng)變?yōu)镾’P=15%，均滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。

表4 中梁的應(yīng)變檢測結(jié)果

4 結(jié) 論

(1)現(xiàn)場檢測預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁的實測撓度與應(yīng)變值均小于理論撓度與應(yīng)變值，且各控制截面靜力荷載試驗結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)均滿足規(guī)范要求，表明梁的結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計要求；

(2)卸載后變形與應(yīng)變的殘余值較小，相對殘余變形與應(yīng)變滿足規(guī)范要求，表明梁處于彈性工作狀態(tài)；

(3)試驗前后全過程，現(xiàn)場檢測預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁(邊梁與中梁)未見明顯結(jié)構(gòu)性受力裂縫。

[1] 高至飛. 公跨鐵預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁靜載彎曲抗裂試驗研究[J]. 廣東土木與建筑, 2013, (10):40-42.

[2] 李金龍, 賈艷敏, 閔兆興. 斜交角度對預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁受力特性的影響[J]. 鐵道建筑, 2013, (3):5-7.

[3] 李鵬遠. 鐵路槽形梁靜載試驗與設(shè)計改進[D]. 石家莊鐵道大學(xué), 2013.

[4] 徐健. 基于鋼筋混凝土統(tǒng)一本構(gòu)的空心板梁全過程分析方法研究[D]. 重慶交通大學(xué), 2014.

2015-02-11

周海旺(1984-)，男，工程師，主要從事公路路橋方面的設(shè)計研究。

U445

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1008-3383(2015)12-0094-01