三永湖橋空心板承載能力評定

劉萬軍，姜浩(黑龍江省寶泉嶺農(nóng)墾交通運輸局)

三永湖橋空心板承載能力評定

劉萬軍，姜浩
(黑龍江省寶泉嶺農(nóng)墾交通運輸局)

摘要:介紹13 m預應力混凝土空心板靜載試驗的內(nèi)容、檢測方法，分析總結(jié)靜載試驗成果，從而對該空心板作出正確的質(zhì)量評估。

關鍵詞:靜載試驗;檢測方法;承載力;質(zhì)量評估

中圖分類號:U442

文獻標識碼:??: C

文章編號:??:1008－3383(2015)02－0143－01

收稿日期:2014－12－10

作者簡介:劉萬軍(1975－)，男，高級工程師;姜浩(1986－)，男，助理工程師。

1　工程概況

三永湖區(qū)域綜合整治工程一號橋位于三永湖跨黎明河與經(jīng)九街相交處，采用上跨水渠方案，橋梁與路線夾角為90°，全長41．52 m，上部結(jié)構(gòu)為3孔預應力混凝土簡支空心板梁橋，跨徑分布為10 m +2×13．3 m，每孔由14片空心板組成;下部構(gòu)造采用柱式橋臺，鉆孔樁基礎;橋面凈寬為12 m，兩側(cè)為2．75 m寬人行道。設計荷載等級為城市－B級。

在施工過程中發(fā)現(xiàn)3－8號預制梁頂板表面出現(xiàn)多條橫向、縱向裂縫，為保證施工質(zhì)量與結(jié)構(gòu)的安全性，對該空心板進行了靜載試驗，同時為竣工驗收、質(zhì)量評定提供具體數(shù)據(jù)和指標。

2　試驗梁外觀檢查

試驗梁側(cè)面和底板未見跨中斷面彎曲裂縫和剪力影響產(chǎn)生的斜裂縫、以及沿預應力鋼束位置的混凝土表面開裂現(xiàn)象。本次試驗中的空心板主要在頂板出現(xiàn)了多處沿縱、橫向開裂的問題，裂縫位置分布均勻，開裂寬度范圍為0．8～2．5 mm，開裂長度范圍為0．4～0．9 m。

3　靜力荷載試驗

此次試驗中，抽取頂板表面開裂較多的典型問題空心板進行靜力荷載試驗，測試該空心板在等效設計荷載的作用下產(chǎn)生的真實跨中撓度和混凝土應變來反映該空心板的剛度和強度，驗證該試驗梁是否滿足城市－B級的設計和使用要求，為橋梁安全運營提供科學依據(jù)。

3．1試驗項目及測點布置

根據(jù)該空心板的結(jié)構(gòu)特點，對試驗梁進行以下幾個工況的試驗內(nèi)容。

(1)試驗空心板在關鍵斷面上應力的變化范圍以及變形規(guī)律。

(2)在靜載試驗的過程中需要注意觀察空心板頂板開裂處是否有新的發(fā)展。

(3)跨中斷面在扣除支點處沉降的下?lián)戏秶约皻堄嘧冃位謴湍芰Α?/p>

試驗梁的撓度測點分別布置在梁的端點及跨中斷面，為保證試驗數(shù)據(jù)的準確性，在空心板兩側(cè)分別布設3個撓度測點，沿跨中截面梁高各布置5個混凝土應變測點。

3．2試驗荷載和布載方法

試驗荷載選擇跨中集中加載方案，將設計彎矩按彎矩等效原則換算為跨中集中荷載，采用吊車吊預制梁進行加載，將加載梁的一端作用于試驗梁跨中東側(cè)1．5m位置，另一端置于枕木跺上，并保持加載梁水平。另一相同重量的加載梁對稱布置。具體加載位置見圖2。

圖1　跨中斷面應變測點布置圖(單位: cm)

圖2　加載布置圖(單位: cm)

4　試驗數(shù)據(jù)分析

試驗加載的過程中，該空心板沒有新的裂縫出現(xiàn)，原空心板頂板的問題裂縫寬度和長度未有新的變化，該裂縫不屬于結(jié)構(gòu)性裂縫。

4．1跨中截面撓度分析

為得到該空心板真實的下?lián)蠑?shù)據(jù)，應將支點處沉降值扣除，即為該空心板真實的跨中下?lián)现担绫?所示。

表1　主梁跨中斷面在試驗荷載作用下?lián)隙缺?/p>

由計算結(jié)果知，存在問題的空心板的跨中截面撓度校驗系數(shù)為0．61，變化范圍符合常見預應力混凝土梁橋的一般規(guī)律范圍0．6～1．0。

以上對結(jié)構(gòu)變形的分析表明該試驗空心板抵抗變形的能力符合城市－B級荷載的規(guī)范要求。

4．2相對殘余變形

結(jié)構(gòu)的相對殘余變形表示結(jié)構(gòu)受荷后的變形未及時恢復的部分變形，該項指標的大小反映了結(jié)構(gòu)彈性工作狀態(tài)的能力。

經(jīng)計算，在試驗荷載作用下該空心板跨中相對殘余變形為3．45%，小于規(guī)范一般限值5%，該空心板彈性變形恢復能力較好。

4．3應變應力分析

為了研究在真實荷載下的空心板跨中斷面的應變變形規(guī)律，采用數(shù)理統(tǒng)計方法對實測應變數(shù)據(jù)進行線性回歸分析，得到誤差較小的規(guī)律統(tǒng)計曲線，該直線以空心板應變呈彈性變化規(guī)律為前提，具體見圖3所示。

圖3　主梁應變測點截面混凝土應變試驗曲線注:ε為混凝土實測應變值; y為混凝土測點與板底間距。

表2　試驗荷載作用下實測應力表(單位: MPa)

表2數(shù)據(jù)表明，存在問題的空心板的跨中截面應力校驗系數(shù)的變化范圍符合常見預應力混凝土梁橋的一般規(guī)律，在正常使用的條件下，該空心板的強度能夠滿足要求。

5　結(jié)論

該空心板頂板表面發(fā)現(xiàn)多條橫向裂縫和縱向裂縫為非受力裂縫，系由水泥砂漿收縮所致，不影響結(jié)構(gòu)的整體強度及剛度，但由于空心板的頂板較薄，在重車輪載的作用下，板的局部強度會受到影響，且由橋面滲水會引發(fā)耐久性問題。應對裂縫進行鑿槽灌注處理，并加強橋面防水。

在試驗荷載作用下，控制截面的混凝土應變基本符合平面變形假設;結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫，說明結(jié)構(gòu)的正截面抗裂性滿足設計和使用要求;在卸除試驗荷載后，撓度基本全部恢復，主梁處于良好的彈性工作狀態(tài)。

綜上所述，該試驗梁的剛度、強度、抗裂性滿足城市－B級荷載的設計和使用要求。

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