談 勇 林

(東莞市路橋投資建設(shè)有限公司，廣東 東莞 523000)

1 工程概況

某高速公路互通主橋，橋跨布置為1×25 m簡(jiǎn)支梁橋形式，橋梁上部采用預(yù)制25 m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁結(jié)構(gòu)，梁高1.7 m，橋?qū)?2.25 m，C50混凝土，先張法張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，橋梁設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為公路—Ⅰ級(jí)。在預(yù)應(yīng)力T梁澆筑、養(yǎng)護(hù)完成后，為驗(yàn)證該批T梁施工質(zhì)量和承載能力是否滿足相關(guān)設(shè)計(jì)文件和規(guī)范要求[1-4]，對(duì)該橋左線1-4號(hào)、右線1-1號(hào)預(yù)制T梁進(jìn)行抽樣靜載試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)方案及內(nèi)容

為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)該橋整體承載力情況，用以制定靜載試驗(yàn)方案，主要工作包括以下三方面內(nèi)容：

1)T梁外觀檢查，對(duì)試驗(yàn)梁的梁體各部位進(jìn)行檢查，排查出現(xiàn)裂縫可能，如有裂縫，描繪其出現(xiàn)的具體位置，為荷載試驗(yàn)布置測(cè)點(diǎn)做前期準(zhǔn)備，并檢查是否有其他病害出現(xiàn)。

2)確定試驗(yàn)控制荷載，本文采用對(duì)該橋成橋狀態(tài)進(jìn)行有限元理論分析計(jì)算，以確定最不利荷載作用下的最不利截面內(nèi)力(彎矩)控制值，從而確定等效單梁靜載試驗(yàn)控制荷載，該方法更符合實(shí)際，且安全。

3)T梁靜載試驗(yàn)，主要檢測(cè)結(jié)構(gòu)在最不利荷載作用下的最不利截面的力學(xué)特征，包括應(yīng)力(應(yīng)變)、位移(撓度)及裂縫寬度等，并在試驗(yàn)過程中時(shí)刻關(guān)注可能出現(xiàn)的異常情況[5]。本次荷載試驗(yàn)對(duì)象為簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，主控截面為跨中截面，具體測(cè)試該截面撓度和應(yīng)力(應(yīng)變)情況。

試驗(yàn)檢測(cè)主要目的是檢驗(yàn)T梁工作性能和承載能力是否安全可靠，且符合相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)要求，為T梁的使用以及驗(yàn)收提供可靠技術(shù)依據(jù)，試驗(yàn)荷載效率η宜介于0.85～1.05之間，依據(jù)最新《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》[3]規(guī)定，η的計(jì)算如式(1)所示：

(1)

其中，SS為靜載試驗(yàn)荷載作用下，某一加載試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的加載控制截面內(nèi)力或位移的最大計(jì)算效應(yīng)值；S為控制荷載產(chǎn)生的同一加載控制截面內(nèi)力或位移的最不利效應(yīng)計(jì)算值；μ為按規(guī)范取用的沖擊系數(shù)值，本試驗(yàn)不考慮沖擊系數(shù)，取μ=0。

3 25 m預(yù)應(yīng)力T梁靜載試驗(yàn)

3.1 數(shù)值計(jì)算模型

根據(jù)預(yù)制T梁實(shí)際工作狀態(tài)的形式，采用結(jié)構(gòu)有限元分析專用程序Midas/Civil進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析，如圖1所示，模型總計(jì)187個(gè)節(jié)點(diǎn)，306個(gè)梁?jiǎn)卧?50個(gè)板單元。根據(jù)模型計(jì)算最不利荷載布置，左線1-4號(hào)、右線1-1號(hào)T梁在移動(dòng)荷載(公路—Ⅰ級(jí))作用下的跨中的彎矩值，同時(shí)計(jì)算出橋面鋪裝作用下的彎矩值，將兩者相加作為加載試驗(yàn)的設(shè)計(jì)值。具體加載試驗(yàn)的設(shè)計(jì)值見表1。

表1 各T梁加載試驗(yàn)設(shè)計(jì)值

同時(shí)建立單梁模型，共有29個(gè)節(jié)點(diǎn)28個(gè)單元，因篇幅所限，僅列出左線1-4號(hào)模型示意圖，如圖2所示，在模型上加集中力模擬重物加載，計(jì)算出加載值。

3.2 測(cè)試截面選取及測(cè)點(diǎn)布設(shè)

根據(jù)模型計(jì)算分析可知，跨中截面的內(nèi)力、彎矩、撓度變化最大，故跨中為主控截面，應(yīng)變及撓度測(cè)點(diǎn)如圖3布置于跨中截面。

3.3 分級(jí)加載控制及加載效率

采用25 m，30 m T梁作為配重荷載，進(jìn)行分級(jí)加載檢測(cè)，25 m T梁重53.0 t，30 m T梁重72.0 t。分級(jí)加載方案如圖4所示，將配重梁一端以吊機(jī)起吊支撐，另一端支點(diǎn)設(shè)置于試驗(yàn)梁跨中梁頂位置處，施加荷載由配重梁自重通過跨中支點(diǎn)向下傳遞，可等效視為豎向集中力荷載，荷載大小由配重梁支點(diǎn)所設(shè)位置決定，從而實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)T梁最不利位置處的分級(jí)加載方式，分級(jí)集中力大小分別為265 kN(一級(jí))，360 kN(二級(jí))，385 kN(三級(jí))。

靜力加載試驗(yàn)所得試驗(yàn)T梁加載跨中彎矩值及荷載效率計(jì)算值詳見表2，可以看出，最終荷載效率系數(shù)η數(shù)值超過0.85以上，加載效率滿足規(guī)范相關(guān)要求，表明本次荷載試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)較為可靠。

表2 T梁靜載試驗(yàn)效率系數(shù)及控制值

4 靜力試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 應(yīng)力(應(yīng)變)試驗(yàn)結(jié)果

T梁跨中截面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及理論計(jì)算結(jié)果如表3所示，其中理論值由上述Midas所建單梁模型計(jì)算得出。可以看出，在試驗(yàn)荷載作用下，實(shí)測(cè)應(yīng)力絕對(duì)值均小于理論計(jì)算值，試驗(yàn)梁跨中截面應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)介于0.586～0.780之間，殘余變形不大于20%。分析可知，結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)小于1.0時(shí)，表明結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況要好于理論狀況，證明T梁安全儲(chǔ)備充足，最終卸載完成后，相對(duì)殘余均滿足規(guī)范要求。

表3 T梁跨中截面應(yīng)變?cè)囼?yàn)結(jié)果

4.2 撓度試驗(yàn)結(jié)果

撓度實(shí)測(cè)與理論計(jì)算結(jié)果比較詳見表4，可知：T梁跨中截面在荷載下的實(shí)際撓度小于理論計(jì)算值，撓度的校驗(yàn)系數(shù)為0.76和0.85，結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)小于1.0時(shí)，表明結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況要好于理論狀況。相對(duì)殘余變位不大于20%，滿足規(guī)范要求，表明結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下處于彈性工作狀態(tài)。

表4 T梁跨中截面撓度試驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)語

以某高速公路1×25 m簡(jiǎn)支梁橋預(yù)制T梁為靜載試驗(yàn)對(duì)象，就地取材將現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制梁直接作為配重荷載，通過吊裝方式進(jìn)行加載，通過以上試驗(yàn)過程和分析，可以得出以下結(jié)論：

1)本次試驗(yàn)所加荷載采用跨中彎矩等效集中力荷載分級(jí)控制加載，滿足荷載效率值η的相關(guān)要求，在試驗(yàn)荷載作用下T梁產(chǎn)生的應(yīng)力及撓度也均滿足校驗(yàn)系數(shù)要求。

2)25 m預(yù)應(yīng)力T梁在設(shè)計(jì)荷載作用下最不利截面應(yīng)力、位移實(shí)測(cè)值均小于理論計(jì)算值，表明結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況要好于理論狀況，證明T梁有一定安全儲(chǔ)備。

3)通過對(duì)該組試驗(yàn)單梁靜載 試驗(yàn)結(jié)果及試驗(yàn)現(xiàn)象的綜合分析，說明試驗(yàn)T梁的剛度、強(qiáng)度等力學(xué)性能均滿足設(shè)計(jì)及使用要求；預(yù)制質(zhì)量和工藝符合相關(guān)要求。