鐵路客運專線箱梁靜載試驗技術

姜志煒 中鐵二十四局集團有限公司

1 箱梁靜載試驗目的

鐵路客運專線簡支箱梁靜載試驗是通過計算出基數級下加載值和靜活載級加載值，得出各級荷載下的加載值，在2個循環的加載中，分別得出其跨中撓度實測值并計算其撓跨比，通常認為梁體在最大控制荷載（Kf＝1.20）作用下，持荷20 min，在梁體下翼及梁底面未發現受力裂紋，且在靜活載作用下的撓跨比小于或等于檢驗規定值，則可判定箱梁靜載試驗合格。靜載試驗是檢驗箱梁施工質量，判斷梁體的整體受力性能和承載能力是否達到設計和規范要求的有效手段。

2 箱梁靜載試驗方案

2.1 靜載試驗準備工作安排

⑴校驗試驗用精密壓力表（0.4級）、百分表；

⑵靜載試驗臺劃線復核；

⑶準備試驗用百分表架、上下鐵板、木板等；

⑷試驗用千斤頂清理、編號、試機；

⑸試驗用千斤頂校正；

⑹試驗用梁吊裝就位；

⑺試驗計算書計算；

⑻試驗計算書審核；

⑼千斤頂作用位置定位劃線復核；

⑽千斤頂落位安裝；

⑾油泵、油表安裝，油管連接及檢查；

⑿試驗梁體外觀檢查及裂縫標注；

⒀試驗操作人員安排：①試驗總體負責1人；②油泵操作司機3人；③百分表讀數人員6人；④配合電工1人；⑤油泵配合人員（監泵）4人；⑥試驗數據記錄人員2人；⑦試驗服務人員2人。

2.2 靜載試驗所需工具設備

⑴千斤頂11臺（1臺備用）；

⑵高壓油泵11臺（1臺備用）；

⑶百分表（0～30 mm）4 塊、（0～50 mm）2 塊(要求：百分表的最小分度值不大于0.05 mm)；

⑷精密壓力表（0.4級）11塊（要求：壓力表精度等級應不低于0.4級，最小刻度值應不大于0.2 MPa，最小表盤直徑應不小于150 mm）；

⑸普通放大鏡（不低于5倍，直徑不小于50 mm）用于檢查梁體混凝土裂紋；

⑹刻度放大鏡（不低于10倍，讀數精度為0.01 mm）用于量測裂紋寬度；

⑺靜載試驗臺一套，見圖1。

圖1 靜載試驗臺

2.3 靜載試驗加載原則及注意事項

⑴通橋(2005)2221-Ⅱ-32m梁加載圖見圖2。

圖2 32 m梁加載示意圖

靜載試驗加載圖示的設置原則：

①荷載效應等效即內力圖相似內力值相等的原則；

②用等效集中力加載模擬設計荷載，跨中截面首先達到彎曲抗裂極限的原則。

⑵試驗梁所用支座與設計相符，梁兩端支座的相對高差不大于10 mm，四個支點不平整度不大于2 mm。

⑶試驗梁移入臺座對中后，在梁頂標出加載中心線，并在每一加載點鋪墊層及鋼座板，座板應用水平尺找平，移入千斤頂。千斤頂底座中心應與加載中心線重合，千斤頂與加力架橫梁底部的接觸面需墊實。

⑷加載時必須保證千斤頂加載同步，且在限定的時間內達到規定荷載值，在各級持荷時間及在兩個循環終級靜停時間內，荷載值必須穩定、準確。

2.4 千斤頂與油壓表配套校正方法及要求

⑴將試驗機油門封閉，向千斤頂充油，記錄試驗機壓力與千斤頂上油壓表的相應讀數，重復三次，取其平均值；

⑵千斤頂與油壓表配套后的最大測讀誤差，不得超過最大控制荷載的0.5%；

⑶配套校正時，分級校正的噸位不得超過最大控制荷載的10%；

⑷千斤頂的校正系數不得大于1.05；

⑸標定最大荷載等級應大于最大試驗荷載兩級；

⑹加載速度應不大于2 kN/s。

2.5 通橋（2005）2221-Ⅱ-32m梁加載程序

加載前，用10倍放大鏡在梁體跨中兩側1/2跨度范圍的下緣和梁底面仔細查找裂紋。對初始裂紋（收縮裂紋及損傷裂紋）及局部缺陷，按規定的方法用藍色鉛筆標記。

靜載試驗加載分兩個循環進行。

2.5.1 兩個循環的試驗荷載

⑴第一循環預加載的最大試驗荷載加至使用狀態短期荷載值即Kf＝1.00級。

第一加載循環：初始狀態→基數級（持荷3 min）→0.70級（持荷3 min）→0.80級（持荷3 min）→靜活載級（持荷3 min）→1.00級（持荷 20 min）→靜活載級（持荷 1 min）→0.80級（持荷1 min）→基數級（持荷1 min）→初始狀態（持荷10 min）

⑵第二循環正式加載的最大試驗荷載加至抗裂檢驗荷載，即 Kf＝1.2 級。

第二加載循環：初始狀態→基數級（持荷3 min）→0.70級（持荷3 min）→0.80級（持荷3 min）→靜活載級（持荷3 min）→1.00級（持荷 5 min）→1.05級（持荷 5 min）→1.10級（持荷5 min）→1.15級（持荷 5 min）→1.20級（持荷20 min）→1.10級（持荷1 min）→靜活載級（持荷1 min）→0.80級（持荷1 min）→基數級（持荷1 min）→初始狀態

2.5.2 加載及卸載速度

加載時速度不得過快，加載速度不應超過3 kN/s，各千斤頂應同速、同步、同時達到同一荷載值。

2.5.3 操作方法

嚴格按加載程序分級同步加載，在整個加載過程中應仔細檢查梁體下緣及梁底面有無裂紋出現，并逐級測量撓度，及時做好各級荷載對應的油壓表讀數及撓度測量試驗記錄。在持壓過程中應及時補油，油壓表實際值與計算值之差不得超過0.2 MPa。

2.5.4 撓度測量、計算及評定

⑴在梁體跨中及支座中心截面的兩側布設撓度測量點。取兩側測量結果的平均值為跨中截面位移值或支座沉陷值。試驗加載前，應在沒有任何外加荷載的條件下測量初始讀數。撓度測量應在每級持荷時間結束時測量；

⑵撓度測量后，分別計算第一、第二循環在靜活載作用下的梁體兩側撓度值，各循環撓度取其兩側平均值。再將兩個循環的撓度實測值乘以等效荷載加載圖的修正系數ψ，得出兩個循環的實際撓度值；

⑶合格評定標準：f實測≤1.05（f設計/ψ）。

2.5.5 試驗結果判定

梁體在最大控制荷載（Kf＝1.20）作用下，持荷 20 min，梁體下翼及梁底面未發現受力裂紋，且在靜活載作用下的撓跨比小于或等于檢驗規定值，則判定靜載試驗合格。

2.5.6 安全防護措施

⑴吊梁應有專人指揮，按規程操作，注意安全；

⑵吊裝千斤頂時梁下嚴禁站人；

⑶高壓油路和電路應符合有關要求；

⑷試驗梁在必要時應設防風、防傾支護；

⑸儀器、儀表和電器應有防雨、防曬條件。

2.5.7 試驗評定

嚴格按照TB2092-2003《預應力混凝土鐵路橋簡支梁靜載彎曲抗裂試驗方法》評定。

3 箱梁靜載試驗結果

箱梁靜載試驗結果分析參見表1（客運專線預制后張法預應力混凝土鐵路橋箱型簡支梁產品質量檢驗報告）。

表1 客運專線預制后張法預應力混凝土鐵路橋箱型簡支梁產品質量檢驗報告

通過靜載試驗的結果觀察和數值分析，可以證明梁體理論分析和設計計算方法是否可靠，施工質量是否優良，箱梁剛度和承載能力是否滿足要求，全梁撓度曲線線形是否合理。