單梁靜載試驗采用懸吊廢梁快速加載檢測技術(shù)

梁勇旗

（高沁高速公路建管處，山西 晉城 048000）

1 概述

近年來高速公路發(fā)展迅速，各種橋梁的建設(shè)也日漸增加，為適應(yīng)道路線形各種類型的橋梁被應(yīng)用于高速公路，而傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋因安裝及制作方便、受力形式明確、能批量生產(chǎn)與節(jié)約工程造價等仍被廣泛使用。單梁靜載試驗是通過對梁體直接加載并利用各種試驗儀器來檢測梁體的應(yīng)變和撓度，從而確定梁體在外力作用下所發(fā)生的變化和梁體的整體工作狀態(tài)的試驗方法[1]，檢測單梁在試驗荷載作用下，其控制截面的實際受力性能和變形性能能否滿足設(shè)計及使用要求，以及單梁在試驗荷載作用下的實際工作狀況。

但傳統(tǒng)的現(xiàn)場單梁檢測的過程往往費工費時，影響施工，不被施工單位所接受，尤其在一次性檢測幾十片單梁時，缺點更加明顯，在某新建高速公路某主線橋施工過程中，因各種原因，需對已預(yù)制完成的共計38片T梁進行單梁靜載試驗，為加快試驗效率，不影響施工工期，采用了懸吊廢梁快速加載檢測技術(shù)，對缺陷T梁進行了快速檢測，僅花費14 d即完成了全部T梁的檢測工作，既達(dá)到了試驗?zāi)康模植挥绊懯┕挝坏南乱徊绞┕ぃ〉昧肆己玫慕?jīng)濟技術(shù)效果。

2 加載方式的探討

根據(jù)試驗梁目前狀態(tài)可分為3類，第一類為在梁廠未安裝的梁，第二類為已安裝但未與其他梁連接的梁，第三類為已安裝且與其他梁連接的梁。對于第一類試驗梁，傳統(tǒng)方法通常采用千斤頂反力或者使用重物加載；第二類試驗梁通常只能采用重物加載；第三類梁已無法進行單梁試驗，一般通過其他方法測試梁承載能力（通過成橋荷載試驗）、混凝土強度（通過鉆芯法）等指標(biāo)。本實例中單梁均為第一類梁。

在第一類梁的試驗中，對不同的加載方式進行比較，重物加載方式費時費力，需要多名工人進行操作，加載速度較慢，且如果重物是沙袋，經(jīng)常被鋼筋掛破漏沙或者袋子完全破裂，需要進行處理（見圖1），并需要對人員與儀器進行一定的保護工作。使用鋼絞線加載時，因鋼絞線需要吊裝幾十次，一旦成捆鋼絞線的綁扎鋼條斷開，鋼絞線將全部散開，具有一定的危險性。而千斤頂反力加載一般情況下需制作配重架、工字鋼主梁等反力加載的錨固裝置（見圖2），制作起來繁瑣費力，通常檢測一片梁，就需要施工單位安裝一次錨固裝置和配重架等，如果一次檢測幾十片梁，在每片梁檢測前需要將檢測的單梁吊到安裝好錨固裝置的位置，檢測一片梁往往需要2～3 d；而使用懸吊廢梁快速加載檢測技術(shù)（見圖3），待檢測單梁在現(xiàn)有位置上無需移動，不需要安裝額外的反力架，利用梁廠現(xiàn)有的龍門吊及一組標(biāo)定過的液壓千斤頂及油壓表，使用電動油壓泵即可操作，一片梁準(zhǔn)備完成開始加載后，另一組人即可準(zhǔn)備下一片梁，加載完成后，只需要移動龍門吊車將廢梁移動到另一片梁上后即可以加載，通過這種方式加載，一天可以檢測2～3片梁，大大加快了成批單梁的檢測效率。

圖1 使用重物加載

圖2 反力梁千斤頂反力加載

圖3 懸吊廢梁千斤頂反力加載

3 測試實例

3.1 工程概況

某高速公路主線橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計為預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，全部采取現(xiàn)場預(yù)制。施工期間，適逢低溫季節(jié)，因養(yǎng)護原因造成T梁外觀質(zhì)量欠佳。架設(shè)前，雖經(jīng)回彈測試梁體質(zhì)量能夠達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，但從安全角度考慮，在不影響施工的前提下采用單梁靜載試驗進行復(fù)核，以確定梁體的施工質(zhì)量。因檢測單梁的數(shù)量較多，施工單位工期緊，試驗加載方法采用懸吊廢梁快速加載檢測技術(shù)。

3.2 單梁內(nèi)力的計算

根據(jù)施工圖紙有關(guān)技術(shù)資料，對試驗單梁進行了計算，計算程序采用橋梁博士，在模型中先對T梁進行橫向分布計算，然后計算跨中彎矩值，計算中跨中彎矩值應(yīng)考慮了二期恒載（防撞墩、橋面鋪裝荷載）、負(fù)彎矩鋼絞線張拉消壓作用及汽車荷載。采用梁廠現(xiàn)有的龍門吊及一組標(biāo)定過的液壓千斤頂（120 t）及油壓表實現(xiàn)跨中彎矩控制值（加載效率控制在0.95～1.05之間），為減小加載時油壓表的讀表誤差，千斤頂應(yīng)盡量采用滿足加載量程后的最小量程，單梁試驗控制內(nèi)力計算值見表1。

表1 單梁試驗控制內(nèi)力計算值

3.3 加載程序

a）預(yù)壓 從零開始分級逐級加載至彎矩控制值的70%，每級穩(wěn)定5～10 min，達(dá)到最大加載荷載后穩(wěn)定30 min以上，并達(dá)到加載穩(wěn)定后再分級卸載至零荷載。根據(jù)實際采集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)是否有異常。

b）正式加載 從零開始分級逐級加載至彎矩控制值，每級穩(wěn)定5～10 min，達(dá)到最大加載荷載后穩(wěn)定30 min以上，并達(dá)到加載穩(wěn)定后再分級卸載至零荷載。每級荷載加載完成基本穩(wěn)定后采集一次數(shù)據(jù)。

3.4 加載力值

采用在T梁跨中及橫向中心放置千斤頂，通過與千斤頂配套的油表讀數(shù)，實現(xiàn)跨中彎矩控制值（加載效率宜控制在0.95～1.05之間），試驗荷載示意如圖4所示。分級加載荷載及對應(yīng)的內(nèi)力值見表2、表3所示，懸吊廢梁的重量為60 t，懸吊廢梁重量可以滿足中跨及邊跨T梁的最大加載力值。

圖4 試驗荷載示意（單位：m）

表2 中跨T梁各級加載荷載值及對應(yīng)的內(nèi)力值

表3 邊跨T梁各級加載荷載值及對應(yīng)的內(nèi)力值

3.5 安全保障措施

a）為了加載過程中的安全，懸吊廢梁的重量應(yīng)比最大加載力值大10～20 t，以便懸吊廢梁的兩側(cè)鋼絲繩也承擔(dān)一部分的荷載，保證廢梁在加載過程中處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。

b）在測試的T梁的兩端頭支點的位置，應(yīng)各設(shè)4～6道斜撐，保證在加載過程中，T梁不會傾倒。

c）千斤頂與反力梁、試驗梁之間應(yīng)各墊一塊厚度5 cm左右的鋼板，千斤頂?shù)膱A心、鋼板的中心先放置在試驗梁縱向及橫向中心，調(diào)整反力梁的縱向及橫向中心對準(zhǔn)千斤頂上鋼板的中心。此外在進行中跨T梁加載時，反力梁的縱向位置也可不位于縱向中心，可根據(jù)計算將反力梁放在距離一端端頭3～5 m的位置。

d）T梁兩端頭梁底應(yīng)放置橡膠支座，橡膠支座的型號、放置位置應(yīng)盡量與設(shè)計要求一致。

3.6 試驗方法比較

通過從梁廠待檢測梁中選取一片預(yù)制T梁分別進行重物加載和懸吊廢梁加載后的數(shù)據(jù)進行分析比較，兩片T梁跨中在最大荷載下?lián)隙认嗖顬?.23 mm、應(yīng)力相差0.12 MPa，其應(yīng)力與撓度的校驗系數(shù)，除加載一在懸吊廢梁加載情況下校驗系數(shù)稍大外，其余各加載程序下兩種加載方法校驗系數(shù)基本相同。表明懸吊廢梁對梁場預(yù)制T梁進行快速加載的結(jié)果是可行的，可以代替常規(guī)重物加載及設(shè)置反力梁加載。尤其是對梁廠未安裝的批量梁進行檢測時，傳統(tǒng)加載檢測方法費工費事，影響施工，而采用懸吊廢梁快速加載檢測技術(shù)，因無需使用起重機對重物進行吊裝、無需工人對重物進行擺放等，比傳統(tǒng)加載檢測方法效率要高，節(jié)約的時間為幾倍以上，同時需要的材料、設(shè)備都很少，現(xiàn)場人員也不需要太多，既達(dá)到了試驗?zāi)康摹⒖s短了檢測時間、節(jié)約了檢測成本，又滿足了施工單位工期緊的要求。

4 結(jié)束語

本測試實例中采用的懸吊廢梁快速加載檢測技術(shù)，對于梁廠未安裝的梁進行批量檢測時，具有傳統(tǒng)重物加載與反力梁千斤頂加載無法比擬的效率，節(jié)約的時間為幾倍以上，同時需要的材料、設(shè)備都很少，現(xiàn)場人員也不需要太多，既達(dá)到了試驗?zāi)康摹⒖s短了檢測時間，又滿足了施工單位工期緊的要求，是一種新型、高效率、更經(jīng)濟的單梁檢測方法。