焦鵬飛

(1.遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 沈陽(yáng)市 110166； 2.遼寧大通公路工程有限公司 沈陽(yáng)市 110005)

1 工程概況

遼寧省某條高速公路隧道，上行隧道長(zhǎng)1580m，下行隧道長(zhǎng)1570m，上、下行隧道共懸掛射流風(fēng)機(jī)24臺(tái)(預(yù)埋板48套)，其中上行方向8臺(tái)(預(yù)埋板16套)，下行方向16臺(tái)(預(yù)埋板32套)[1]。2017年對(duì)風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)論如下[2]：

(1)上行方向第四組超車道風(fēng)機(jī)左側(cè)預(yù)埋板、上行方向第四組行車道左右側(cè)預(yù)埋板、下行方向第四組行車道風(fēng)機(jī)右側(cè)預(yù)埋板、下行方向第六組行車道風(fēng)機(jī)右側(cè)預(yù)埋板、下行方向第八組超車道風(fēng)機(jī)右側(cè)預(yù)埋基礎(chǔ)健康狀況等級(jí)為一級(jí)，預(yù)埋基礎(chǔ)整體健康狀態(tài)良好，無(wú)松動(dòng)。

(2)上行方向第三組超車道風(fēng)機(jī)左右側(cè)預(yù)埋板、上行方向第三組行車道風(fēng)機(jī)左側(cè)預(yù)埋板、下行方向第一組行車道風(fēng)機(jī)左側(cè)預(yù)埋板、下行方向第二組超車道風(fēng)機(jī)右側(cè)預(yù)埋基礎(chǔ)健康狀況等級(jí)為三級(jí)，預(yù)埋基礎(chǔ)整體健康狀態(tài)較差。

(3)其余射流風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)健康狀況等級(jí)為二級(jí)，預(yù)埋基礎(chǔ)整體健康狀態(tài)中等。

本次對(duì)檢測(cè)結(jié)果為三級(jí)的4臺(tái)風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，通過(guò)拉拔試驗(yàn)，判定是否需要對(duì)風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)進(jìn)行加固處治。拉拔試驗(yàn)風(fēng)機(jī)位置詳見(jiàn)表1。

2 試驗(yàn)方案

通過(guò)反力架、加載橫梁、鋼絲繩、油壓千斤頂及配重鋼板等裝置組成反力加載系統(tǒng)。用連接螺栓將反力架固定在預(yù)先設(shè)計(jì)的鋼板底座上，通過(guò)全站儀對(duì)風(fēng)機(jī)位置進(jìn)行精確放樣，將反力架連同鋼板放在風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)的正下方，然后用鋼絲繩及吊環(huán)等裝置連接風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)及加載橫梁，組成懸吊結(jié)構(gòu)，將千斤頂放置在加載橫梁與反力架間為整個(gè)系統(tǒng)提供加載力，對(duì)鋼板進(jìn)行配重為反力系統(tǒng)提供作用力，以上組成整個(gè)反力加載系統(tǒng)。試驗(yàn)裝置如圖1所示。

表1 試驗(yàn)風(fēng)機(jī)位置

2.1 試驗(yàn)方法及步驟

將試驗(yàn)所需反力加載裝置準(zhǔn)確定位，完成組裝并檢查各組裝件，連接千斤頂各部件，同時(shí)將千斤頂放置在加載橫梁上，調(diào)整高度并嚴(yán)格對(duì)中。在設(shè)計(jì)位置布置應(yīng)變及位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用全站儀對(duì)位移監(jiān)測(cè)，連接應(yīng)變采集系統(tǒng)，試驗(yàn)人員就位，完成試驗(yàn)準(zhǔn)備。試驗(yàn)過(guò)程中采用分級(jí)加載的方式逐步連續(xù)施加，共分為三個(gè)階段：預(yù)壓、正式加載及卸載。

嚴(yán)格控制每一級(jí)加載速率、持荷及卸荷時(shí)間，直至完成整個(gè)試驗(yàn)。

主要步驟如下：

(1)將反力架及鋼板底座等設(shè)施運(yùn)至試驗(yàn)風(fēng)機(jī)處，準(zhǔn)確放樣然后進(jìn)行鋼絲繩的吊裝，連接加載系統(tǒng)。

(2)檢查鋼絲繩與風(fēng)機(jī)預(yù)埋件間的連接是否緊密，吊環(huán)及各連接件有無(wú)松動(dòng)，千斤頂是否放置居中，有無(wú)傾斜的現(xiàn)象。

(3)安裝應(yīng)變傳感器并連接采集系統(tǒng)，設(shè)置位移監(jiān)控點(diǎn)，架設(shè)全站儀并完成調(diào)試。

(4)進(jìn)行預(yù)壓，調(diào)整千斤頂高度，完成試驗(yàn)加載前準(zhǔn)備。

[12] Akhsanna’im, Hendry Syaputra, Kewarganegaraan, Suku Bangsa, Agama, dan Bahasa Sehari-hari Penduduk Indonesia, Jakarta: Badan Pusat Statistik, 2011, p. 31.

(5)正式加載，加載過(guò)程中注意應(yīng)變-荷載曲線、位移有無(wú)明顯突變現(xiàn)象；注意觀察風(fēng)機(jī)預(yù)埋件及安裝支架是否松動(dòng)、焊縫開(kāi)裂、破損、周邊二襯混凝土裂縫等異常現(xiàn)象。

(6)卸載，觀察風(fēng)機(jī)預(yù)埋件及反力架是否出現(xiàn)松動(dòng)等異常現(xiàn)象，并記錄。

根據(jù)風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)是否出現(xiàn)松動(dòng)嚴(yán)重或掉落、焊縫開(kāi)裂、無(wú)法達(dá)到規(guī)范要求荷載等異常情況，確定是否對(duì)其采取加固措施。

2.2 試驗(yàn)荷載

試驗(yàn)過(guò)程中在千斤頂?shù)捻斖屏ψ饔孟峦ㄟ^(guò)鋼絲繩將試驗(yàn)荷載傳遞至風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)上，根據(jù)《公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D70/2-02-2014)[3]支撐風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)承載力不應(yīng)小于風(fēng)機(jī)實(shí)際靜載的15倍，因此整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中為風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)提供的作用力為15倍風(fēng)機(jī)靜荷載。試驗(yàn)風(fēng)機(jī)質(zhì)量為730kg，計(jì)算的最大荷載為109.5kN，試驗(yàn)中采用的最大荷載為109.5kN，預(yù)壓荷載設(shè)定為5%(5.5kN)最大荷載。試驗(yàn)采用分級(jí)加載的方式，其中預(yù)壓2級(jí)、正式加載5級(jí)、卸載3級(jí)。通過(guò)千斤頂緩慢連續(xù)加載，加荷、卸荷速率均為10kN/min，由于千斤頂指示器示值單位為MPa，據(jù)千斤頂?shù)男?zhǔn)方程(P=0.126406F+0.6849)得出千斤頂示值P與試驗(yàn)荷載F的關(guān)系。加載控制方案及千斤頂指示器相關(guān)參數(shù)情況見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)對(duì)應(yīng)表

2.3 監(jiān)控測(cè)點(diǎn)設(shè)置

在加載過(guò)程中主要對(duì)測(cè)點(diǎn)位移及所在斷面應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌握風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)的位移變化及所在斷面的應(yīng)變變化，進(jìn)而判斷測(cè)點(diǎn)是否滿足要求，同時(shí)及時(shí)控制加載條件。

(1)位移測(cè)點(diǎn)

位移點(diǎn)布置在風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)鋼板上，測(cè)點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)便于全站儀的監(jiān)測(cè)，每級(jí)加載前后對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度為0.1mm。

(2)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)

2.4 計(jì)算結(jié)果分析

(1)位移

在風(fēng)機(jī)位置施加五級(jí)荷載，通過(guò)模擬分析得出：第一級(jí)荷載作用下風(fēng)機(jī)加載點(diǎn)位移為0.08mm，如圖4，第五級(jí)荷載作用下風(fēng)機(jī)加載點(diǎn)位移為0.4mm，如圖5，在整個(gè)分級(jí)加載過(guò)程中監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移成線形變化，最大位移為0.4mm，各級(jí)加載的位移變化如圖6所示。

(2)應(yīng)變

通過(guò)模擬數(shù)據(jù)分析，5處應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，測(cè)點(diǎn)2(加載點(diǎn)拱頂側(cè)0.5m位置)最大彎曲應(yīng)變最大，測(cè)點(diǎn)4(加載點(diǎn)邊墻側(cè)2.5m位置)最大彎曲應(yīng)變最小。第五級(jí)加載時(shí)最大彎曲應(yīng)變達(dá)15.3微應(yīng)變，如圖7，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位各級(jí)加載應(yīng)變曲線見(jiàn)圖8。

3 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

3.1 位移監(jiān)測(cè)

通過(guò)對(duì)檢測(cè)結(jié)果為三級(jí)的4臺(tái)風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)分析得出：風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)的位移量在1.5mm以內(nèi)，且在卸載后位移恢復(fù)為初始狀態(tài)，表明結(jié)構(gòu)和構(gòu)件受到15倍風(fēng)機(jī)靜載后發(fā)生的變形是彈性變形，風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)沒(méi)有發(fā)生不可恢復(fù)的變形或破壞，整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。四座風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)的位移變化量詳見(jiàn)圖9、圖10。其中，上行行車道第三組風(fēng)機(jī)位移曲線為風(fēng)機(jī)底座下緣鋼板變形，對(duì)風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)變形不具有代表性，作為試驗(yàn)參考。

3.2 應(yīng)變監(jiān)測(cè)

在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，所監(jiān)測(cè)斷面內(nèi)隧道應(yīng)變均未發(fā)生突變現(xiàn)象，應(yīng)變變化幅度較小，從應(yīng)變角度分析風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，四組風(fēng)機(jī)預(yù)埋基礎(chǔ)斷面應(yīng)變曲線詳見(jiàn)圖11、圖12。

4 試驗(yàn)結(jié)論

在試驗(yàn)荷載作用下，結(jié)構(gòu)及預(yù)埋件變形和表面應(yīng)變都非常小，尚處于彈性變形階段，未出現(xiàn)整體或局部破壞，襯徹整體結(jié)構(gòu)和風(fēng)機(jī)預(yù)埋件結(jié)構(gòu)均能夠滿足風(fēng)機(jī)動(dòng)荷載條件下的使用安全。