茹帥蓮 鄭曾加

【摘要】本文通過對靜力荷載試驗的結(jié)果分析，檢驗?zāi)硺蝾A(yù)制箱梁在設(shè)計荷載作用下的工作性能。試驗結(jié)果表明：在最大設(shè)計荷載作用下，試驗梁剛度滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)性能滿足設(shè)計及相關(guān)規(guī)范的要求。

【關(guān)鍵詞】靜載試驗；位移；應(yīng)變

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，橋梁的數(shù)量越來越多，橋梁建設(shè)中出現(xiàn)安全事故和存在安全隱患的實例也越來越多。成熟的橋梁檢測及監(jiān)測手段可以及時發(fā)現(xiàn)服役橋梁的健康狀況，并對受損橋梁采取相應(yīng)的加固方法而且也可以對新建的橋梁提供參考價值。

1. 工程概況

該橋梁上部結(jié)構(gòu)采用3×40m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，采用先簡支后連續(xù)施工工藝。橋跨結(jié)構(gòu)為A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，C50混凝土，橋面鋪裝為10cm水泥混凝土調(diào)平層和8cm瀝青混凝土鋪裝層。橋面寬度：0.5m（護欄）+8.5m（行車道）+0.5m（護欄）=9.5m；設(shè)計荷載等級為：公路-Ⅱ級，人群荷載：3.0kN/m2。箱梁中心高度2.0m，中梁頂寬2.4m，邊梁頂寬2.85m，底寬均為1.0m。

2. 試驗方案

2.1 加載方案

試驗加載按跨中彎矩等效原則、采用在試驗梁頂面跨中區(qū)段內(nèi)布置堆載的方式，堆載配重塊下部對稱設(shè)置枕木，全部堆載形成4個集中力。加載布置如圖1。

圖1 3-3號箱梁（邊跨邊梁）試驗加載簡圖

本次預(yù)制梁荷載試驗的主要試驗工況為梁跨中最大正彎矩工況，試驗控制截面為跨中截面。試驗梁單梁（裸梁）跨中彎矩靜力荷載試驗的控制值為：3-3號箱梁（邊跨邊梁）為4923 kN*m。結(jié)合試驗現(xiàn)場配重堆載條件，實際靜力荷載試驗的跨中彎矩控制值為，3-3號箱梁（邊跨邊梁）為5040 kN*m（邊跨邊梁的試驗控制彎矩值為設(shè)計彎矩值的1.02倍）。

試驗梁跨中截面達到試驗控制彎矩，靜載試驗實際堆載產(chǎn)生的最大集中荷載為：3-3號箱梁（邊跨邊梁）P1=148kN，P2=146kN。

正式加載前對試驗梁進行預(yù)加載，使結(jié)構(gòu)進入正常工作狀態(tài)，預(yù)加荷載取為最大試驗荷載的30%左右，預(yù)壓時間控制在10分鐘，以消除支點和儀器接觸等不利影響，卸載10分鐘后正式試驗。每級加載后持續(xù)10分鐘再觀測、記錄數(shù)據(jù)。與加載過程相反，3-3號箱梁（邊跨邊梁）分三級卸載。

2.2 測點布置

對于應(yīng)變點，3-3號箱梁（邊跨邊梁）均通過在梁體跨中、1/4跨、3/4跨處在箱梁底面附近（腹板上、距箱梁底面10cm）、翼緣板底面根部（腹板上、距箱梁底面174cm）布置應(yīng)變測點。每片試驗梁共計12個應(yīng)變測點。對于撓度測點，3-3號箱梁（邊跨邊梁）均在支座、跨中、1/4跨、3/4跨處布置豎向位移測點。每片試驗梁共計10個豎向位移（撓度）測點。

3. 靜力荷載試驗結(jié)果分析

3.1 各測點撓度測試結(jié)果與分析

經(jīng)過支座變形修正和測試誤差處理后，3-3號箱梁（邊跨邊梁）在各級試驗荷載作用下各測點的撓度測試結(jié)果與分析列入表1中。

表1 3-3號箱梁（邊跨邊梁）在各級試驗荷載作用下各測點撓度測試結(jié)果與分析

試驗荷載等級 試驗荷載 測試截面 測試值（mm） 計算值（mm） 校驗系數(shù)

38% P1=0kN；P2=110kN 1L/4 5.49 7.29 0.75

跨中 7.82 10.90 0.72

3L/4 4.92 7.71 0.64

76% P1=113kN；P2=110kN 1L/4 11.06 15.20 0.73

跨中 15.68 22.00 0.71

3L/4 12.00 15.20 0.79

100% P1=148kN；P2=146kN 1L/4 16.72 20.10 0.83

跨中 23.88 29.10 0.82

3L/4 17.73 20.00 0.89

注：①測試值為測試截面兩個測點的平均值；②校驗系數(shù)=測試值/計算值。

分析可知：實測最大級試驗荷載作用下跨中截面撓度最大值為23.88mm，理論撓度值為29.10mm，撓度校驗系數(shù)為0.82，滿足相關(guān)試驗標準的要求。由試驗結(jié)果知，在設(shè)計荷載作用下，梁體的最大撓度為23.880mm，撓跨比f/L=23.88/38300=1/1604，遠小于1/600，說明試驗梁的結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計要求。

3.2 各測點應(yīng)力測試結(jié)果與分析

經(jīng)過測試誤差處理、將測試應(yīng)變轉(zhuǎn)化為應(yīng)力，3-3號箱梁（邊跨邊梁）在各級試驗荷載作用下各測點的應(yīng)力測試結(jié)果與分析列入表2中。

表2 3-3號箱梁（邊跨邊梁）在各級試驗荷載作用下各測點應(yīng)力測試結(jié)果與分析

試驗荷載等級 試驗荷載 測試截面 測點位置 測試值 計算值 校驗系數(shù)

38% P1=0kN；P2=110kN 1L/4 距底面10cm處 -1.27 -1.58 0.80

跨中 距底面10cm處 -2.50 -3.16 0.79

3L/4 距底面10cm處 -1.39 -1.95 0.71

76% P1=113kN；P2=110kN 1L/4 距底面10cm處 -2.51 -3.58 0.70

跨中 距底面10cm處 -4.69 -6.41 0.73

3L/4 距底面10cm處 -2.39 -3.57 0.67

100% P1=148kN；P2=146kN 1L/4 距底面10cm處 -3.84 -4.72 0.81

跨中 距底面10cm處 -7.04 -8.45 0.83

3L/4 距底面10cm處 -3.62 -4.71 0.77

注：①應(yīng)力測試值=應(yīng)變測試值×C50混凝土彈性模（3.45×104MPa）；②測試值為測試截面兩個對應(yīng)測點的平均值；③表中應(yīng)力單位為MPa，受拉為負；④校驗系數(shù)=實測值/計算值。

由表2分析可知：試驗梁在最大試驗荷載作用下，實測梁體跨中截面下緣的最大拉應(yīng)力為7.04MPa，理論計算值為8.45MPa，應(yīng)力校驗系數(shù)為0.83，滿足相關(guān)試驗標準的要求。而且在試驗梁靜力荷載試驗過程中，經(jīng)仔細檢查，在跨中和其它結(jié)構(gòu)部位未見任何由于試驗荷載作用而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)病害；試驗梁結(jié)構(gòu)未有任何異常情況發(fā)生。

5. 結(jié)論

根據(jù)對箱型橋梁進行靜力荷載試驗，可以得到如下結(jié)論：

（1）撓跨比1/1604，小于1/600，試驗梁的結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計要求。

（2）應(yīng)力校驗系數(shù)定為0.83，測得的最大拉應(yīng)力小于理論值，滿足相關(guān)試驗標準的要求。

（3）實驗過程中，未發(fā)現(xiàn)有橫向裂縫產(chǎn)生，且無其它病害的產(chǎn)生和發(fā)展。

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