預(yù)應(yīng)力混凝土梁鑒定試驗及其結(jié)果判定

蔣學(xué)平　王德明

摘要：為確保試驗精度，正確評定成品梁的質(zhì)量，根據(jù)多年來的試驗經(jīng)驗，以實橋為例，闡述預(yù)應(yīng)力混凝土成品梁鑒定的主要程序，并對如何判定試驗結(jié)果加以總結(jié)。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土梁；試驗；鑒定；結(jié)果判定

1 引言

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁具有較好的強度、剛度及抗裂性能好、適應(yīng)性強、養(yǎng)護維修工作量少等許多優(yōu)點，在公路橋梁中占有較大比重。隨著高速公路的不斷發(fā)展，許多中小跨度橋梁逐漸被預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋所取代，對預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁需求量越來越大。為了判定成品梁是否達到設(shè)計抗裂的規(guī)定指標(biāo)，必須對梁體的彎曲抗裂進行靜荷載試驗。

2 哪些梁需要進行靜載試驗

預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的承載能力試驗，是檢驗其抗裂性的重要指標(biāo)之一。一般來說，以下幾種情況應(yīng)進行靜載彎曲抗裂性檢驗：采用新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝進行試生產(chǎn)；生產(chǎn)條件有較大變動；出現(xiàn)影響承載能力的缺陷時；交庫技術(shù)資料不全，或?qū)Y料發(fā)生懷疑時；正常生產(chǎn)條件下，每批(30孔)或每季度對不同跨度的簡支梁各抽驗一片。

3 實橋靜載試驗

下面以跨度為35m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱形簡支梁靜載試驗為例，簡述試驗過程。

3.1 理論計算

首先制梁單位必須提供準(zhǔn)確的設(shè)計資料及梁體預(yù)施應(yīng)力后的時間，鑒定部門必須根據(jù)產(chǎn)品將來的實際應(yīng)用情況，包括梁上人行道、道碴、線路、防水層自重等恒載及活載作用于梁體產(chǎn)生的影響；混凝土受壓發(fā)生變化收縮引起的鋼絞線應(yīng)力損失未完成值的影響；鋼絞線應(yīng)力松弛未完成值的影響；試驗加載設(shè)備的影響等，使試驗梁的加載符合運用階段的實際情況進行加載計算，并依據(jù)加載程序逐級加載。靜荷載試驗不能過早，靜荷載試驗最大的加荷力矩所引起最下層鋼絲束應(yīng)力升高值，必須低于試驗時鋼絲束中已經(jīng)完成了的總預(yù)施應(yīng)力損失值。因為當(dāng)預(yù)施應(yīng)力完成后，如立即進行試驗，此時加載力矩會使鋼絲束中應(yīng)力升高，即在加荷時鋼絲束中應(yīng)力比鋼絲束預(yù)施應(yīng)力時的應(yīng)力值升高，鋼絲束應(yīng)力超出初始應(yīng)力，就會產(chǎn)生一個小的殘余變形，它將造成一個在設(shè)計中沒有考慮的附加預(yù)施應(yīng)力損失。在這種情況下，經(jīng)靜荷載試驗之后，梁體的抗裂性會大大降低。預(yù)應(yīng)力鋼絲束放張一個月后進行靜載試驗。

35m標(biāo)準(zhǔn)跨徑分體箱梁簡支橋，計算跨徑33.99m，設(shè)計荷載等級為公路Ｉ級荷載，35m箱梁材料為C50砼（E=34.5GPa)。橋面寬為1.75m人行道＋9m車行道＋1.75m人行道，橋梁采用6片預(yù)制箱梁結(jié)合預(yù)制橋面板、現(xiàn)澆橋面板構(gòu)成整體，單片箱梁高度為1.8m，頂板厚0.12m，底板厚0.16m。

3.2 加載程序及加載方法

箱梁跨中截面特性計算值：A=0.8544m²，Iy=0.3472m⁴，Iz=0.2756m⁴，J=0.47287m⁴，形心距下邊緣0.9692m。

計算單列公路I級車道荷載對應(yīng)的跨中彎矩：取qk=10.5kN/m，Pk=296kN，跨中彎矩為M=4033kNom。

計算橋梁中梁跨中橫向分布系數(shù)，采用剛接板法計算中梁跨中橫向分布系數(shù)最大為m＝0.4005。

將試驗荷載分成四級加載。具體分級為：50KN、100kN、150kN、190kN、卸載；每級試驗荷載加載穩(wěn)定后再施加下一級荷載。

3.3 靜載試驗加載圖式及加載等級

根據(jù)跨中彎矩等效，計算靜載試驗跨中集中荷載。根據(jù)P×L4=mM有：P=189.8kN，即約為19T。

量測項目、測點布置及使用儀器如下：

應(yīng)變:梁跨中截面混凝土表面纖維應(yīng)變14點。傳感器是標(biāo)距100 mm的電阻應(yīng)變片。

位移:跨中豎向撓度2點；固定及活動端支座豎向位移4點。傳感器是百分表。

數(shù)據(jù)采集儀為…DH3816靜態(tài)應(yīng)變儀。裂縫觀察儀為可放大10倍的放大鏡。

3.4 理論計算結(jié)果

3.5 試驗結(jié)果

跨中截面變形。在模擬“公路I級車道荷載”各加載等級作用下，由百分表測得的變形與荷載等級的關(guān)系基本上呈線性變化，可以看出，該片梁的撓度結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)滿足試驗方法建議的0.60~1.00的合理范圍，梁體剛度滿足設(shè)計要求，說明跨中截面與變形有良好的平面關(guān)系。

應(yīng)力測試結(jié)果。

試驗荷載滿載下梁體跨中截面應(yīng)力結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)可以看出，該片梁應(yīng)力結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)滿足試驗方法建議的0.50~0.90的合理范圍，梁體結(jié)構(gòu)強度滿足設(shè)計要求。

其它檢測結(jié)果。

各梁卸載后梁體基本無殘余應(yīng)變及變形，結(jié)構(gòu)處于彈性受力狀態(tài)；試驗過程中，未發(fā)現(xiàn)可見裂縫，未出現(xiàn)其它異常情況。

3.6 試驗結(jié)論

對選取的4#預(yù)制梁進行靜載試驗，得到如下結(jié)論：

試驗荷載下，4#梁的撓度結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)均滿足試驗方法建議的0.60~1.00的合理范圍。

試驗荷載下，4#梁的應(yīng)力結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)均滿足試驗方法建議的0.50~0.90的合理范圍。

綜合分析表明，所進行靜載試驗的4#梁具有足夠的強度和剛度，滿足設(shè)計的荷載等級要求。

4 試驗中值得注意的問題

通過對該后張預(yù)應(yīng)力混凝土梁等簡支梁的靜載鑒定試驗工作。在具體操作過程中一些問題值得注意：

造梁單位提供的預(yù)施應(yīng)力完成時間必須準(zhǔn)確無誤，以便進行理論計算，確保各級加載的精度。

靜荷載試驗時，有時梁體表面混凝土離析的浮漿在很小的外力作用下，就會開裂，這類裂紋長度一般較短，它不隨荷載增加而延伸，所以不能簡單地據(jù)此判定試驗梁已經(jīng)斷裂。試驗梁安裝在支座上應(yīng)保證支座的平整性，避免出現(xiàn)“三條腿”現(xiàn)象，否則將導(dǎo)致加荷時梁體受扭，影響測試和評定結(jié)果。

不同荷載作用下梁的撓度值，一般情況下與荷載等級呈線性關(guān)系，而且實測撓度小于理論計算值。

對截面基本對稱的梁，在試驗過程中只要下翼緣混凝土有一側(cè)出現(xiàn)裂紋，就應(yīng)判定梁體已經(jīng)達到抗裂極限。