預(yù)應(yīng)力空心板單梁靜載試驗(yàn)分析

史偉瑜

(黑龍江中北航務(wù)勘察設(shè)計(jì)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

預(yù)應(yīng)力空心板單梁靜載試驗(yàn)分析

史偉瑜

(黑龍江中北航務(wù)勘察設(shè)計(jì)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

單梁靜載試驗(yàn)是檢測(cè)橋梁在正常運(yùn)營(yíng)期間能否保證橋梁正常運(yùn)營(yíng)的一個(gè)重要手段。通過(guò)對(duì)橋梁的建模分析、加載試驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證橋梁施工是否達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)是否安全。通過(guò)對(duì)某空心板橋進(jìn)行Midas建模，現(xiàn)場(chǎng)加載試驗(yàn)，對(duì)該橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行單梁靜載試驗(yàn)，分析了其撓度、應(yīng)力應(yīng)變和裂縫，為以后橋梁檢測(cè)提供參考借鑒。

靜載試驗(yàn)；空心板；預(yù)應(yīng)力

1 工程概況

某預(yù)應(yīng)力空心板橋位于黑龍江省境內(nèi)，跨越扁石河，原為過(guò)水路面，由于雨季和洪水期經(jīng)常中斷交通，所以，該地稅務(wù)局決定在該處建一座橋梁。新建橋梁為4孔13 m，橋梁全長(zhǎng)55.74 m，上部采用13 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板結(jié)構(gòu)，橋面連續(xù)，下部采用柱式墩臺(tái)、鉆孔樁基礎(chǔ)。新建橋頭引道247 m，開(kāi)挖導(dǎo)流溝120 m。

2 單梁靜載試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過(guò)單梁靜載試驗(yàn)，判定預(yù)應(yīng)力空心板梁的現(xiàn)有技術(shù)狀況及承載能力是否符合設(shè)計(jì)要求，判定該試驗(yàn)梁能否安全可靠地投入使用。試驗(yàn)梁編號(hào)情況見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)梁一覽表

2.2 測(cè)點(diǎn)布置

(1)撓度測(cè)點(diǎn)布置

按照《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》(JTG/T J21-2011)表8.1.3規(guī)定，簡(jiǎn)支梁橋主要位移控制斷面為跨中截面最大撓度，因此試驗(yàn)梁的撓度測(cè)點(diǎn)布置在梁的跨中斷面兩側(cè)。同時(shí)，為觀測(cè)支點(diǎn)處沉降，在試驗(yàn)梁兩端各布置1個(gè)支點(diǎn)沉降測(cè)點(diǎn)，撓度測(cè)點(diǎn)布置情況見(jiàn)圖1。

(2)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置

為了分析在荷載作用下試驗(yàn)梁沿梁高的應(yīng)力分布情況，在試驗(yàn)梁跨中截面沿梁高布置5個(gè)混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，采用武漢華巖儀器配套的應(yīng)變計(jì)進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置如圖2。

圖1 試驗(yàn)梁撓度測(cè)點(diǎn)布置圖(m)

圖2 試驗(yàn)中梁跨中應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖

2.3 試驗(yàn)荷載及計(jì)算

本次試驗(yàn)屬對(duì)工程質(zhì)量的鑒定，試驗(yàn)荷載為正常使用極限狀態(tài)荷載。本次試驗(yàn)為單片裸梁靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)梁橋面鋪裝尚未進(jìn)行施工。因而，單梁試驗(yàn)的荷載包括二期恒載(其中，主梁自重與預(yù)應(yīng)力已作用于梁上，其效應(yīng)無(wú)法測(cè)試)。活載需按結(jié)構(gòu)橫向和縱向影響線進(jìn)行最不利布載確定。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，在公路-Ⅱ級(jí)級(jí)汽車荷載作用下，邊梁的荷載橫向分布系數(shù)mb=0.403，中梁的最大荷載橫向分布系數(shù)mz=0.330。主梁的f=8.7 Hz，1+μ=1.366。

(1)汽車活載的跨中彎矩計(jì)算

(2)二期恒載：二期恒載集度： 5.04 kN·m

(3)活載內(nèi)力效應(yīng)：活載的跨中彎矩見(jiàn)表2。

表2 活載的跨中彎矩(kN·m)

注：(1)試驗(yàn)荷載為二期恒載+汽車荷載。(2)二期恒載僅包括15 cm橋面鋪裝并未考慮兩側(cè)防撞墻，如需考慮可將其效應(yīng)計(jì)入

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 試驗(yàn)梁跨中斷面撓度分析

從試驗(yàn)梁跨中實(shí)測(cè)撓度值中扣除支座沉降值，即為試驗(yàn)梁跨中斷面撓度的實(shí)測(cè)值；試驗(yàn)梁跨中斷面理論撓度值按照結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法求得，各主梁的撓度檢驗(yàn)系數(shù)及相對(duì)殘余變形見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)梁跨中斷面撓度校驗(yàn)系數(shù)表

表3數(shù)據(jù)表明：試驗(yàn)梁跨中斷面的撓度校驗(yàn)系數(shù)介于0.500～0.885，均小于1.0，表明主梁的實(shí)際豎向剛度要好于理論狀況。試驗(yàn)梁的跨中撓度的最大相對(duì)殘余變形值為15.2%，均小于20%，表明橋跨結(jié)構(gòu)處于良好的彈性工作狀況。

3.2 跨中斷面應(yīng)力應(yīng)變分析

在試驗(yàn)荷載作用下，混凝土應(yīng)變沿梁高分布基本呈線性分布。為減少試驗(yàn)誤差，應(yīng)用最小二乘法原理對(duì)各截面測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，確定一條誤差較小的最佳試驗(yàn)曲線，即沿梁高變化的直線方程，試驗(yàn)梁混凝土應(yīng)變測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 主梁跨中截面混凝土應(yīng)變?cè)囼?yàn)曲線

續(xù)表4

根據(jù)最小二乘法擬合的最佳試驗(yàn)曲線，將應(yīng)變乘以混凝土彈性模量3.25×104MPa，即得到相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的混凝土應(yīng)力，跨中斷面實(shí)測(cè)應(yīng)力及應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)見(jiàn)表5。

表5 試驗(yàn)梁混凝土應(yīng)力及校驗(yàn)系數(shù)

表4數(shù)據(jù)表明：在試驗(yàn)荷載作用下，24片試驗(yàn)梁跨中斷面的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)在0.60～0.92之間，小于1.0，表明主梁的實(shí)際狀況要好于理論狀況。

3.3 裂縫分析

在荷載試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)梁裂縫進(jìn)行仔細(xì)檢查，試驗(yàn)梁在試驗(yàn)荷載作用下，混凝土下緣無(wú)新的結(jié)構(gòu)性裂縫出現(xiàn)，滿足A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的要求。

4 結(jié) 論

(1)在試驗(yàn)荷載作用下，試驗(yàn)梁跨中斷面的撓度校驗(yàn)系數(shù)介于0.500～0.885之間，均小于1.0，表明主梁的實(shí)際豎向剛度要好于理論狀況。

(2)試驗(yàn)梁的跨中撓度的最大相對(duì)殘余變形值為15.2%，均小于20%，表明橋跨結(jié)構(gòu)處于良好的彈性工作狀況。

(3)在試驗(yàn)荷載作用下，24片試驗(yàn)梁跨中斷面的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)在0.60～0.92之間，小于1.0，表明主梁的實(shí)際狀況要好于理論狀況。

[1] 馬云鋒,陳軍生.橋梁?jiǎn)瘟红o載試驗(yàn)[J].中外公路,2006.

[2] 夏中春.橋梁?jiǎn)瘟红o載試驗(yàn)及承載能力評(píng)定[J].吉林交通科技,2012.

[3] 張彥斌,張宏祥.預(yù)應(yīng)力混凝土空心板單梁靜載試驗(yàn)分析[J].低溫建筑技術(shù),2012.

2017-01-12

史偉瑜(1988-)，男，管理學(xué)學(xué)士學(xué)位。

U442

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1008-3383(2017)02-0095-02