周 明 生

(中交二公局鐵路工程有限公司，陜西 西安 710065)

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鐵路簡支T梁靜載彎曲試驗(yàn)技術(shù)研究

周 明 生

(中交二公局鐵路工程有限公司，陜西 西安 710065)

結(jié)合肯尼亞蒙內(nèi)標(biāo)軌鐵路EMALI梁枕場工程實(shí)例，介紹了32 m后張法預(yù)制簡支T梁靜載彎曲試驗(yàn)所用的設(shè)備儀器，并對(duì)加載力計(jì)算方法進(jìn)行了闡述，確保了梁體試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

后張法，預(yù)應(yīng)力簡支T梁，靜載彎曲試驗(yàn)

蒙內(nèi)標(biāo)軌鐵路EMALI梁枕場，承擔(dān)了842片后張法預(yù)應(yīng)力混凝土通橋(2012)2101型簡支T梁和49萬根軌枕預(yù)制任務(wù)。為保證梁體靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，加載力計(jì)算及靜載試驗(yàn)的設(shè)備選型成為施工過程控制的關(guān)鍵。

1 抽樣及試驗(yàn)設(shè)備、儀器

1.1 樣品梁抽檢

靜載試驗(yàn)T梁的齡期在終張拉后30 d進(jìn)行。樣品梁篩選T梁跨中附近有明顯局部外觀缺陷或外形尺寸嚴(yán)重超差的樣品。

1.2 試驗(yàn)儀器和加載設(shè)備

試驗(yàn)儀器由百分表、刻度放大鏡、鋼卷尺、水準(zhǔn)儀、測力計(jì)等組成；加載設(shè)備由試驗(yàn)臺(tái)座、反力架(本工程實(shí)例采用銷接—箱式自平衡反力架)、液壓千斤頂和油泵、油壓表等組成。

2 靜載試驗(yàn)案例

以(32 m直線)RBE32S—04—006簡支T梁靜載試驗(yàn)為例：

1)試驗(yàn)?zāi)康?。撓度檢測、裂縫檢測。

2)試驗(yàn)依據(jù)。TB/T 2092—2003預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡支梁靜載彎曲試驗(yàn)方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

3)T梁技術(shù)參數(shù)。a.圖號(hào)：通橋(2012)2101—Ⅰ；試驗(yàn)梁編號(hào)：RBE32S—04—006；梁型：直線邊梁；梁長：L=32.6 m；梁跨：Lo=32 m。b.終張拉日期：2015年4月12日；試驗(yàn)日期：2015年5月21日；終張拉至試驗(yàn)天數(shù)：39 d。c.混凝土終張拉強(qiáng)度：61.2 MPa；混凝土終張拉彈模：38.6 GPa；混凝土28 d強(qiáng)度：65.7 MPa；混凝土28 d彈模：41.8 GPa。

4)檢驗(yàn)項(xiàng)目及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。抗裂：靜載彎曲抗裂系數(shù)Kf≥1.25；撓度：在靜活載作用下梁體設(shè)計(jì)撓跨比；撓跨比：f設(shè)計(jì)/L=1/2 049；實(shí)測撓跨比：ψ·f實(shí)測/L≤1.05·f設(shè)計(jì)/L=1.05×1/2 049=1/1 951。

5)預(yù)應(yīng)力后張法簡支T梁靜載試驗(yàn)加載計(jì)算見圖1。

6)相關(guān)系數(shù)。a.跨中彎矩M為:M=R×Lo/2-4P-8P=28P;M=P×α，即α=M/P=28 m。b.未完成的預(yù)應(yīng)力損失值:Δσs=(1-η1)σL6+(1-η2)σL5=83.538 1 MPa(σL6=145.45 MPa，σL5=14.84 MPa，η1=0.427，η2=0.986 842 11)。c.未完成的預(yù)應(yīng)力損失的補(bǔ)償彎矩：ΔMs=Δσs×(AY+Ag)×(W0/A0+e0)×103=Δσs×(0.010 5+0)×(0.833 783/1.327 32+1.099 3)×103=1 515.250 9 kN·m。

7)計(jì)算基數(shù)級(jí)下跨中彎矩。

千斤頂：250 kg/臺(tái)，鋼墊梁1塊：100 kg，砂墊層：5.4 kg/處。

Ms=(250+100+5.4)×9.8/1 000×28=97.521 76 kN·m。

防水層已鋪設(shè)：Mka=Md+ΔMs-Ms=4 669.4+1 698.554 5-97.521 76=6 087.13 kN·m。

其中，Ms為加載設(shè)備及人質(zhì)量對(duì)跨中彎矩，kN·m。

8)計(jì)算基數(shù)級(jí)加載值Pka。

Pka=Mka/α=217.40 kN。

9)計(jì)算各加載級(jí)下跨中彎矩(防水層已鋪設(shè))。

Mk=K(Mz+Md+Mh+Mf)+ΔMs-Mz-Mf-Ms=K(5 272.3+4 669.4+7 512.5+368.8)+1 515.250 9-5 272.3-368.8-97.521 76=17 823K-4 223.370 9。

10)計(jì)算各加載級(jí)下的加載值。

Pkb=Mkb/α=Pk=636.536K-150.835。

11)計(jì)算靜活載級(jí)下的荷載等級(jí)Kb。

Kb=(Mh/(1+μ)+Mz+Md+Mf)/(Mh+Mz+Md+Mf)=0.931 514 1。

12)計(jì)算靜活載級(jí)下的跨中彎矩。

Mkb=Kb(Mz+Md+Mh+Mf)+ΔMs-Mz-Mf-Ms=12 379 kN·m。

13)計(jì)算靜活載級(jí)下的荷載。

Pkb=Mkb/α=442.11 kN。

14)基數(shù)級(jí)加載值。

Pka=217.40 kN。

各加載等級(jí)下的加載值：Pk=636.536K-150.835；0.6級(jí)為231.09 kN；0.8級(jí)為358.39 kN。

靜活載級(jí)加載值Pkb=442.11 kN；1.00級(jí)為485.70 kN；1.05級(jí)為517.53 kN；1.10級(jí)為549.35 kN；1.15級(jí)為581.18 kN；1.20級(jí)為613.01 kN。

T梁靜載試驗(yàn)加載等級(jí)及對(duì)應(yīng)計(jì)算的加載荷載見表1。

表1 T梁靜載試驗(yàn)加載等級(jí)及對(duì)應(yīng)計(jì)算的加載荷載一覽表

將以上加載力計(jì)算結(jié)果和根據(jù)油表、千斤頂、油泵配套標(biāo)定的回歸公式計(jì)算的各級(jí)加載力對(duì)應(yīng)的油壓表讀數(shù)匯總。根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，按照本文靜載試驗(yàn)方案對(duì)試驗(yàn)梁體進(jìn)行分級(jí)加載。

15)加載試驗(yàn)。a.梁的加載分為兩階段進(jìn)行，以加載系數(shù)K表示加載等級(jí)的程序如下：第一加載循環(huán)：初始狀態(tài)→基數(shù)級(jí)(3 min)→0.60(3 min)→0.80(3 min)→靜活載級(jí)(3 min)→1.00(20 min)→靜活載級(jí)(1 min)→0.60(1 min)→基數(shù)級(jí)(3 min)→初始狀態(tài)(10 min)。第二加載循環(huán)：初始狀態(tài)→基數(shù)級(jí)(3 min)→0.60(3 min)→0.80(3 min)→靜活載級(jí)(3 min)→1.00(5 min)→1.05(5 min)→1.10(5 min)→1.15(5 min)→1.20(20 min)→1.10(1 min)→靜活載級(jí)(1 min)→0.60(1 min)→基數(shù)級(jí)(1 min)→初始狀態(tài)。b.當(dāng)?shù)谝浑A段到達(dá)K=1.00及到達(dá)最大控制荷載時(shí)(K=1.20)，均應(yīng)持荷20 min。加載和卸載速度均不宜過快，每秒鐘不超過3 kN為度。c.每次加載后，均應(yīng)仔細(xì)檢查梁體下翼緣有無裂紋出現(xiàn)，并測量記錄撓量值。當(dāng)梁體承受最大控制荷載，持荷20 min后進(jìn)行觀察未出現(xiàn)裂紋，判定梁體試驗(yàn)合格(若靜載試驗(yàn)樣品梁的抗裂安全系數(shù)不小于1.20及靜活載撓跨比不大于1.05×f設(shè)計(jì)/L，其中一項(xiàng)不合格，則判定為靜載試驗(yàn)不合格)。

16)結(jié)論判定。在1.20級(jí)荷載持荷20 min，經(jīng)過觀察，梁體下翼緣底面未發(fā)現(xiàn)受力裂紋，并且試驗(yàn)前標(biāo)注的非受力裂紋也未展寬?，F(xiàn)場依據(jù)撓度記錄，結(jié)合TB/T 2092—2003預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡支梁靜載彎曲試驗(yàn)方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于撓跨比計(jì)算公式及現(xiàn)場撓度記錄數(shù)據(jù)：f實(shí)測/L=(21.27-10.58)/32 000=1/2 993。

根據(jù)通橋(2012)2101靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)得知，對(duì)于本次試驗(yàn)梁型計(jì)算得到：

ψ×f實(shí)測/L=1.040 9×1/2 993=1/2 876<1.05×f設(shè)計(jì)/L=1.05×1/2 049=1/1 951。

因此，撓跨比符合設(shè)計(jì)要求，本次試驗(yàn)梁靜載彎曲抗裂試驗(yàn)合格。

3 結(jié)語

后張法鐵路簡支T梁靜載試驗(yàn)是驗(yàn)證梁體剛度及抗裂性的主要檢測方式，本工程采用的銷接—箱式自平衡T梁靜載彎曲試驗(yàn)設(shè)備，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、裝拆方便，靜載彎曲試驗(yàn)過程中的加載力計(jì)算準(zhǔn)確，可以作為指導(dǎo)現(xiàn)場靜載彎曲試驗(yàn)的過程控制和判定結(jié)論的依據(jù)。

[1] TB/T 2092—2003，混凝土鐵路橋簡支梁靜載彎曲試驗(yàn)方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] 孫金更.論橋梁靜載試驗(yàn)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，1995(Z1)：45-46.

[3] TB/T 3043—2005,預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡支T梁技術(shù)條件[S].

[4] TB 10415—2003，鐵路橋涵工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5] 時(shí)速160 km客貨共線鐵路預(yù)制后張法簡支T梁[R].北京：中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，2012.

The technology research on railway simply-supported T static bending test

Zhou Mingsheng

(CCCCSecondBureauRailwayEngineeringLimitedCompany,Xi’an710065,China)

Combining with the EMALI beam pillow field engineering example of Kenny Amon internal standard gauge, this paper introduced the used equipment and instruments of 32 m post-tensioning method simply-supported T static bending test, and elaborated the calculation method of loading force, ensured the accuracy of beam body test data.

post-tensioning method, pre-stressed simply-supported T beam, static bending test

1009-6825(2016)10-0124-02

2016-01-27

周明生(1979- ),男，工程師

U211.8

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