混凝土連續(xù)箱梁試驗檢測分析

茹帥蓮 鄭曾加

【摘要】本文通過對靜力荷載試驗的結果分析，檢驗某橋預制箱梁在設計荷載作用下的工作性能。試驗結果表明：在最大設計荷載作用下，試驗梁剛度滿足規(guī)范要求，結構性能滿足設計及相關規(guī)范的要求。

【關鍵詞】靜載試驗；位移；應變

隨著我國經濟建設的發(fā)展，橋梁的數量越來越多，橋梁建設中出現安全事故和存在安全隱患的實例也越來越多。成熟的橋梁檢測及監(jiān)測手段可以及時發(fā)現服役橋梁的健康狀況，并對受損橋梁采取相應的加固方法而且也可以對新建的橋梁提供參考價值。

1. 工程概況

該橋梁上部結構采用3×40m裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁，采用先簡支后連續(xù)施工工藝。橋跨結構為A類預應力混凝土構件，C50混凝土，橋面鋪裝為10cm水泥混凝土調平層和8cm瀝青混凝土鋪裝層。橋面寬度：0.5m（護欄）+8.5m（行車道）+0.5m（護欄）=9.5m；設計荷載等級為：公路-Ⅱ級，人群荷載：3.0kN/m2。箱梁中心高度2.0m，中梁頂寬2.4m，邊梁頂寬2.85m，底寬均為1.0m。

2. 試驗方案

2.1 加載方案

試驗加載按跨中彎矩等效原則、采用在試驗梁頂面跨中區(qū)段內布置堆載的方式，堆載配重塊下部對稱設置枕木，全部堆載形成4個集中力。加載布置如圖1。

圖1 3-3號箱梁（邊跨邊梁）試驗加載簡圖

本次預制梁荷載試驗的主要試驗工況為梁跨中最大正彎矩工況，試驗控制截面為跨中截面。試驗梁單梁（裸梁）跨中彎矩靜力荷載試驗的控制值為：3-3號箱梁（邊跨邊梁）為4923 kN*m。結合試驗現場配重堆載條件，實際靜力荷載試驗的跨中彎矩控制值為，3-3號箱梁（邊跨邊梁）為5040 kN*m（邊跨邊梁的試驗控制彎矩值為設計彎矩值的1.02倍）。

試驗梁跨中截面達到試驗控制彎矩，靜載試驗實際堆載產生的最大集中荷載為：3-3號箱梁（邊跨邊梁）P1=148kN，P2=146kN。

正式加載前對試驗梁進行預加載，使結構進入正常工作狀態(tài)，預加荷載取為最大試驗荷載的30%左右，預壓時間控制在10分鐘，以消除支點和儀器接觸等不利影響，卸載10分鐘后正式試驗。每級加載后持續(xù)10分鐘再觀測、記錄數據。與加載過程相反，3-3號箱梁（邊跨邊梁）分三級卸載。

2.2 測點布置

對于應變點，3-3號箱梁（邊跨邊梁）均通過在梁體跨中、1/4跨、3/4跨處在箱梁底面附近（腹板上、距箱梁底面10cm）、翼緣板底面根部（腹板上、距箱梁底面174cm）布置應變測點。每片試驗梁共計12個應變測點。對于撓度測點，3-3號箱梁（邊跨邊梁）均在支座、跨中、1/4跨、3/4跨處布置豎向位移測點。每片試驗梁共計10個豎向位移（撓度）測點。

3. 靜力荷載試驗結果分析

3.1 各測點撓度測試結果與分析

經過支座變形修正和測試誤差處理后，3-3號箱梁（邊跨邊梁）在各級試驗荷載作用下各測點的撓度測試結果與分析列入表1中。

表1 3-3號箱梁（邊跨邊梁）在各級試驗荷載作用下各測點撓度測試結果與分析

試驗荷載等級 試驗荷載 測試截面 測試值（mm） 計算值（mm） 校驗系數

38% P1=0kN；P2=110kN 1L/4 5.49 7.29 0.75

跨中 7.82 10.90 0.72

3L/4 4.92 7.71 0.64

76% P1=113kN；P2=110kN 1L/4 11.06 15.20 0.73

跨中 15.68 22.00 0.71

3L/4 12.00 15.20 0.79

100% P1=148kN；P2=146kN 1L/4 16.72 20.10 0.83

跨中 23.88 29.10 0.82

3L/4 17.73 20.00 0.89

注：①測試值為測試截面兩個測點的平均值；②校驗系數=測試值/計算值。

分析可知：實測最大級試驗荷載作用下跨中截面撓度最大值為23.88mm，理論撓度值為29.10mm，撓度校驗系數為0.82，滿足相關試驗標準的要求。由試驗結果知，在設計荷載作用下，梁體的最大撓度為23.880mm，撓跨比f/L=23.88/38300=1/1604，遠小于1/600，說明試驗梁的結構剛度滿足設計要求。

3.2 各測點應力測試結果與分析

經過測試誤差處理、將測試應變轉化為應力，3-3號箱梁（邊跨邊梁）在各級試驗荷載作用下各測點的應力測試結果與分析列入表2中。

表2 3-3號箱梁（邊跨邊梁）在各級試驗荷載作用下各測點應力測試結果與分析

試驗荷載等級 試驗荷載 測試截面 測點位置 測試值 計算值 校驗系數

38% P1=0kN；P2=110kN 1L/4 距底面10cm處 -1.27 -1.58 0.80

跨中 距底面10cm處 -2.50 -3.16 0.79

3L/4 距底面10cm處 -1.39 -1.95 0.71

76% P1=113kN；P2=110kN 1L/4 距底面10cm處 -2.51 -3.58 0.70

跨中 距底面10cm處 -4.69 -6.41 0.73

3L/4 距底面10cm處 -2.39 -3.57 0.67

100% P1=148kN；P2=146kN 1L/4 距底面10cm處 -3.84 -4.72 0.81

跨中 距底面10cm處 -7.04 -8.45 0.83

3L/4 距底面10cm處 -3.62 -4.71 0.77

注：①應力測試值=應變測試值×C50混凝土彈性模（3.45×104MPa）；②測試值為測試截面兩個對應測點的平均值；③表中應力單位為MPa，受拉為負；④校驗系數=實測值/計算值。

由表2分析可知：試驗梁在最大試驗荷載作用下，實測梁體跨中截面下緣的最大拉應力為7.04MPa，理論計算值為8.45MPa，應力校驗系數為0.83，滿足相關試驗標準的要求。而且在試驗梁靜力荷載試驗過程中，經仔細檢查，在跨中和其它結構部位未見任何由于試驗荷載作用而產生的結構病害；試驗梁結構未有任何異常情況發(fā)生。

5. 結論

根據對箱型橋梁進行靜力荷載試驗，可以得到如下結論：

（1）撓跨比1/1604，小于1/600，試驗梁的結構剛度滿足設計要求。

（2）應力校驗系數定為0.83，測得的最大拉應力小于理論值，滿足相關試驗標準的要求。

（3）實驗過程中，未發(fā)現有橫向裂縫產生，且無其它病害的產生和發(fā)展。

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