高速公路預(yù)制小箱梁靜載試驗(yàn)分析

康謙

（廣東省交通運(yùn)輸建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心 廣東廣州 510000）

0 引言

隨著我國施工技術(shù)及裝備制造技術(shù)的提升，高速公路建設(shè)在國內(nèi)得到了飛速發(fā)展，高速公路已成為帶動國民經(jīng)濟(jì)的重要動脈。采用預(yù)制拼裝的施工方式，成為國內(nèi)高速公路建設(shè)的主流方式。通過測試預(yù)制梁在試驗(yàn)荷載作用下的力學(xué)工作性能，檢驗(yàn)梁體的施工質(zhì)量，是檢驗(yàn)預(yù)制小箱梁的結(jié)構(gòu)性能能否達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的重要手段[1]，也已成為質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)及高速公路建設(shè)方對在建高速公路質(zhì)量控制的重要手段。

1 加載方式

對某高速公路25m 預(yù)制小箱梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)。設(shè)計(jì)荷載為公路-I級，小箱梁采用C50 混凝土。靜載試驗(yàn)選取預(yù)制梁跨中斷面為試驗(yàn)荷載的控制斷面。以設(shè)計(jì)單位提供的梁體跨中斷面設(shè)計(jì)控制內(nèi)力為加載依據(jù)，采用兩點(diǎn)集中力加載，縱向加載間距為1.5m。根據(jù)現(xiàn)場條件，試驗(yàn)采用千斤頂加載，反力系統(tǒng)為挑梁配重反力架，加載示意圖如圖1 所示。

圖1 加載

靜載試驗(yàn)分四級加載，一次卸載，如表1 所示。

表1 各級試驗(yàn)荷載

2 撓度測試

在試驗(yàn)梁跨中、L/4、3L/4 處各布置2 個撓度觀測點(diǎn)，兩臺座處各布置2 個位移觀測點(diǎn)，用精密水準(zhǔn)儀觀測試驗(yàn)荷載作用下梁體的變形和支承點(diǎn)的豎向位移情況。

滿載時試驗(yàn)梁的實(shí)測彈性撓度與相應(yīng)理論計(jì)算撓度曲線如圖2 所示，由圖2 可見，實(shí)測撓度曲線與理論計(jì)算撓度曲線的變化規(guī)律基本一致。滿載時試驗(yàn)梁的撓度評定見表2，可見滿載時實(shí)驗(yàn)梁撓度滿足《大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》（YC4-4/1978）中0.7＜效驗(yàn)系數(shù)K≤1.05、相對殘余ξ≤0.2 的要求。同時最大撓度實(shí)測值滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3362—2018）規(guī)定：預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋主梁跨中最大豎向撓度不應(yīng)超過L0/600（40.18mm）。

圖2 滿載時撓度分布曲線

表2 試驗(yàn)梁跨中撓度值（mm）

3 應(yīng)變測試

根據(jù)試驗(yàn)方案，在跨中斷面沿梁高布設(shè)14 個振弦式應(yīng)變計(jì)，用于觀測試驗(yàn)梁在各級荷載作用下的應(yīng)變（應(yīng)力）變化及其分布情況。在預(yù)壓階段，發(fā)現(xiàn)梁底數(shù)據(jù)異常，檢測儀器設(shè)備正常，對梁底應(yīng)變測點(diǎn)進(jìn)行加密布置，梁底一共布設(shè)21 個應(yīng)變測點(diǎn)，如圖3 所示。

圖3 應(yīng)變測點(diǎn)布置

滿載時，梁頂應(yīng)變實(shí)測結(jié)果如表3 所示，可見梁頂應(yīng)變滿足規(guī)范要求。

表3 試驗(yàn)梁梁頂應(yīng)變值

滿載時，梁底各測點(diǎn)實(shí)測結(jié)果如表4 所示。由表4 可知，滿載時梁底各測點(diǎn)應(yīng)變值相差較大。跨中1.5m 范圍內(nèi)為純彎段，理論上各測點(diǎn)應(yīng)變值比較接近。從表4 中可以看出，測點(diǎn)2-2～2-6 數(shù)據(jù)偏大，3-2～3-6 測點(diǎn)數(shù)據(jù)偏小，說明在此區(qū)域附近存在結(jié)構(gòu)缺陷或者受力裂縫。

滿載時，通過裂縫測寬儀進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)梁底距離跨中斷面約10cm、距離倒角約15cm 處出現(xiàn)1 條橫向裂縫，裂縫長約0.60m，寬約0.02mm。裂縫分布見圖4。由于裂縫的存在，2-2～2-6 測點(diǎn)應(yīng)變值偏大，3-2～3-6 測點(diǎn)應(yīng)力得到釋放，應(yīng)變值偏小，與實(shí)測結(jié)果比較符合。卸載后，裂縫閉合。

表4 試驗(yàn)梁梁底應(yīng)變值

圖4 裂縫分布

由于裂縫的存在，梁底各測點(diǎn)應(yīng)變實(shí)測值相差較大，故梁底應(yīng)變不進(jìn)行結(jié)果評定。由于出現(xiàn)了橫向受力裂縫，不滿足A 類預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)不允許出現(xiàn)橫向裂縫的規(guī)定。

試驗(yàn)后，經(jīng)仔細(xì)量測，試驗(yàn)梁結(jié)構(gòu)尺寸與設(shè)計(jì)基本相符。對該梁混凝土進(jìn)行回彈檢測，混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)C50 要求。查閱該梁施工系統(tǒng)資料，顯示該梁的施工自檢及監(jiān)理檢驗(yàn)均合格。需要進(jìn)一步查找出現(xiàn)裂縫的原因。

4 結(jié)語

（1）該預(yù)制小箱梁在試驗(yàn)荷載作用下，梁底出現(xiàn)橫向受力裂縫，其力學(xué)性能不滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求。

（2）預(yù)制小箱梁靜載試驗(yàn)過程中，可以通過對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，快速找到結(jié)構(gòu)受力裂縫。

（3）建議進(jìn)一步對小箱梁預(yù)應(yīng)力張拉及施工養(yǎng)護(hù)環(huán)境進(jìn)行核查，查明小箱梁不合格的原因，指導(dǎo)后續(xù)預(yù)制小箱梁的施工。