預制后張法簡支T(箱)梁靜載試驗

郭 欣，劉九亞，王繼峰

(中交二公局第一工程有限公司)

1 試驗荷載

試驗荷載的確定原則為:對試驗T(箱)梁施加試驗荷載，梁體跨中截面受拉應力等于使用階段在設計荷載作用下跨中截面受拉應力。由于進行靜載試驗的T(箱)梁預應力損失未完成，試驗荷載必須考慮未完成的預應力損失對梁體承載力的補償作用。

2 加載方式

靜載試驗采用分級加載，在每一加載工況中，試驗荷載逐級遞增加載到最大荷載，然后逐級遞減卸載，并隨時觀測每級荷載作用下梁體變形及裂縫變化情況;在實際操作中可以采用均勻配重加載和千斤頂反力裝置加載兩種方式進行試驗。

3 試驗內容

(1)試驗前T梁外觀檢查;(2)撓度觀測，撓跨比計算;(3)試驗梁的裂縫觀測。

4 工程實例

4.1 靜載試驗加載設備

吳堡梁場采用千斤頂反力加載，試驗加載裝置由地錨、加載橫梁(2I80a型鋼)及精軋螺紋鋼拉桿組成。地錨采用直徑2m，長6m的灌注樁，根據加載點分布位置，總計布置10個錨固點。

4.2 靜載試驗準備工作

(1)確定靜載試驗的試驗梁，按不同梁型計算各基數級的加載荷載值;

(2)標定加載千斤頂、油表以及測量豎向位移的百分表(撓度測量);

(3)安裝靜載試驗鑄鋼支座，試驗梁吊裝就位;

(4)安裝反力架及加載千斤頂，檢查油泵、千斤頂是否能正常工作，油管是否漏油;

(5)安裝測量豎向位移的百分表，并檢查百分表是否有效。

4.3 靜載試驗各級加載荷載計算

根據中鐵設計咨詢集團有限公司提供的通橋(2005)2201靜載試驗數據可知，梁體自重力矩Mz=5547.52kN·m，道碴、線路產生的力矩Md=6657.28kN·m，活載力矩(包括沖擊)Mh=8468.13kN·m，5點加載跨中撓度修正系數Ψ=1.0409，直線中梁設計跨中抗裂安全系數kf=1.27，設計撓跨比f/L=1/2304。

場靜載試驗采用集中荷載5點加載法，跨中設1集中荷載，其余左右對稱布置，各荷載縱向間距均為4m。

4.3.1 計算基數級下加載荷載

(1)等效力臂計算

跨中彎矩M=RL/2‐ΣPX

式中:P為各加載點所加載的集中荷載，L為計算跨度，R為支座反力，X為各加載點至跨中距離。

(2)加載設備和人員對跨中彎矩計算

加載設備包括加載千斤頂，找平細砂層，鋼墊板，橫梁馬凳以及試驗觀察員;

加載設備和試驗人員對梁體跨中彎距Ms=41.99kN·m

(3)預應力損失補償彎矩計算

未完成的預應力損失=88.37MPa

式中:混凝土收縮徐變與鋼筋松弛應力損失值(MPa);η1，η2收縮徐變與松弛損失完成率。

本例η1=0.409、η2=0.908;=12.74MPa;=146.05MPa

未完成預應力損失補償彎矩:

式中:跨中截面預應力鋼筋及普通鋼筋截面積(全預應梁=0);W0對跨中凈截面下緣換算截面抵抗矩，A0跨中凈截面換算截面面積，e0跨中截面預應力合力中心至換算截面中心距離;

本例中0.0119，=0，W0=0.9569465，A0=1.4792，e0=1.2018

計算得=1944.03kN·m

(4)基數級加載荷載

基數級下荷載跨中彎矩為:

=6657.28+1944.03-41.99=8559.32kN·m

則基數級加載荷載為:P=Mka/α=8559.32/28=306kN

4.3.2 計算靜活載級下加載荷載

由設計參數可知沖擊系數1+μ=1.1935

活載對跨中彎矩(包括沖擊效應)Mh=8468.12kN·m

靜活載級對跨中彎矩為=15658.21kN·m

則靜活載級加載荷載為P=Mkb/α=15658.21/28=559.2kN

4.3.3 計算各加載級下加載荷載

式中:Mz、Md、Mh、Mf、△Ms分別為結構自重、線路道碴、活載、防水層產生的跨中彎矩及未完成預應力損失的補償彎矩，kN·m。

經過計算匯總可得靜載試驗各級加載荷載如表1。

4.4 靜載試驗加載

靜載試驗以加載系數K標示加載等級，加載系數K是加載試驗中梁體跨中承受彎矩與設計彎矩之比。以試驗準備工作結束后梁體承受的荷載狀態為初始狀態;基數級下梁體跨中承受的彎矩指梁體質量與二期恒載質量對跨中彎矩之和。

表1 各等級加載荷載表

依據鐵道部行業標準TB/T2092-2003規定，試驗梁的加載分兩個循環進行:

第一加載循環 初始狀態→基數級→k=0.6級→k=0.8級→靜活載級→k=1.0級→靜載活載級→k=0.6級→基數級→初始狀態

第二加載循環

初始狀態→基數級→k=0.6級→k=0.8級→靜活載級→k=1.0級→k=1.05級→k=1.10級→k=1.15級→k=1.20級→k=1.10級→靜活載級→k=0.6級→基數級→初始狀態

4.5 試驗結果分析

各級加載荷載作用下，梁端支座及跨中豎向位移數據及撓度見表2。

表2 靜載試驗豎向位移及撓度記錄表

(1)第一加載循環中，基數級Ka跨中撓度實測值fka=13.38mm;靜活載級Kb跨中撓度實測值fkb=24.58mm

靜活載荷載撓跨比為:

第二加載循環中，基數級Ka跨中撓度實測值fka=13.47mm，靜活載級Kb跨中撓度實測值fkb=25.40mm

靜活載荷載撓跨比為:

以兩個荷載循環作用計算靜活載級作用下的試驗梁實測撓跨比為:

Ψ×f實測/L=1/2658≤1.05f設計/L=1/2194，梁體撓跨比合格。

(2)梁體在K=1.20加載等級下持荷20min，在10倍放大鏡觀測下，梁體下緣底部邊角及底部未發現受力裂縫，梁體抗裂性合格。

(3)靜載試驗靜載級作用下的實測撓跨比合格且抗裂性合格，則可判斷梁體靜載試驗合格。

4.6 靜載試驗注意事項

(1)支座高差控制在2mm內，鑄鋼支座與試驗梁體連接牢固后，將支座連接螺栓松開;

(2)千斤頂安裝在梁體腹板中心，避免偏心加載;

(3)測量撓度的支架須牢固，穩定且不受試驗臺座變形影響;

(4)在梁體加載前用有色鉛筆將非結構受力裂縫提前標識;

(5)撓度測量百分表應在持荷即將結束前讀數，且應在同一時間內完成;

(6)當持荷期間油壓下降時，應及時進行補油持壓;

(7)試驗結束后，應對梁體進行一次全面檢查，并做好詳細的試驗記錄。

[1] TB/T2092-2003預應力混凝土鐵路橋簡支梁靜載彎曲試驗方法及評定標準[M].中國鐵道出版社，2003.

[2] 公路橋涵靜載試驗和結構評定[M].北京:人民交通出版社，2002.