舒廬干渠南港渡槽除險加固工程T梁靜載試驗與分析

邢朝陽 徐海文

舒廬干渠南港渡槽除險加固工程T梁靜載試驗與分析

邢朝陽 徐海文

一、前言

渡槽又稱高架渠、輸水橋，是一組由橋梁、隧道或溝渠構成的輸水系統。通常架設于山谷、洼地、河流之上，用于通水、通行和通航，以及把遠處的水引到水量不足的城鎮、農村以供飲用和灌溉。許多水利工程、引水工程等大量地使用渡槽，創造出很多富有特色的新式渡槽、現代化渡槽。20世紀中期，我國由于水利設施落后，直接影響了農村的發展。為了擺脫這種困境，引水灌溉就成為一項突出的民生工程。渡槽作為一種水利設施，就在這種背景下在全國各地開始大規模興建。其中梁式渡槽作為一種常見的輸水方式在水利工程中大量應用，該方式施工方便，易于建造，但在施工過程中對大型梁控制不好，極易出現問題。

二、南崗渡槽工程概況

舒城干渠南崗渡槽工程位于安徽省舒城縣南崗鎮。是座跨河渡槽，由11跨渡槽和2跨交通孔組成，標準跨30m，交通孔凈寬5m，漕渡總長342.4m。渡漕單跨橋梁板由5片T梁組成，共55片T梁。T梁高2.5m，梁長29.92m，中梁翼緣板寬1.8m，邊梁翼緣板寬1.6m，T梁壓應力區采用5根預應力鋼絞線，拉應力區采用7根預應力鋼絞線。渡槽下部多縱梁由5根預應力T型混凝土梁組成，間距2.1m，橫隔梁間距5m，上部槽身凈寬9.0m，高3.6m，槽身底板厚0.25m，側墻底部厚0.4m，頂部厚0.25m，槽頂設置內懸1.5m寬的人行道，間隔5.0m設200mm×200mm，壁厚6.3mm鍍鋅方鋼管梁，進出口側現澆人行棧橋連通渡槽兩側人行道，板厚0.3m。

該工程在施工過程中，由于溫度和梁本身自重原因，在T梁成型后，發現該建筑物預應力T梁混凝土表面局部有裂縫出現。為了了解裂縫情況和裂縫對T梁的影響程度，以及T梁在應用于渡槽的安全性能，采取兩種檢測方法對T梁進行分析。

三、測試內容

1.測試依據

依據《規程》（CECS21：2000）、《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）、《混凝土結構試驗方法標準》（GB/T50152-2012）提供圖紙等技術資料。

2.測試目的

（1）超聲波檢測主要采用雙面斜測法對裂縫開展情況進行檢測，根據工程現場實際情況，結合裂縫開展的特點，對有代表性的典型裂縫進行抽檢，其中對32#梁已出現的裂縫分別進行了張拉前和張拉后的裂縫深度比對測試，裂縫深度檢測采用雙面斜測法。

（2）根據實際情況，對典型裂縫的梁選取1片進行靜載荷試驗。試驗測試T梁的剛度、抗裂性能及在正常使用極限荷載作用下裂縫開展情況。

四、檢測情況及結果

1.超聲波檢測情況

利用ZBL-U520非金屬超聲檢測儀對目標區域進行檢測。檢測結果見表1。

通過以上結果可以看出，32#梁張拉后，跨縫聲速均值略小于非跨縫的聲速均值，裂縫已趨于基本閉合狀態。

2.靜載荷試驗情況

為了解32#梁承載能力及梁在正常使用極限狀態下的裂縫開展情況，故對該梁進行靜載荷試驗。

根據設計提供的正常使用極限狀態下裸梁跨中彎矩值為9191kN·m（不含板的自重荷載），本次按近似均布荷載進行布載，采用荷載快進行堆載。荷載共分六級進行加載，加載過程中采取安全保護措施。

（1）32#梁撓度檢測結果

32#梁撓度檢測結果見表2。

32#梁在幾級荷載下撓度曲線見圖1，跨中荷載撓度曲線見圖2。

根據撓度測試結果可以看出，32#梁在設計正常使用極限狀態下幾級荷載曲線及荷載撓度曲線均呈線性變化，沒有異常。在最大荷載作用下的跨中撓度值為7.40mm。

（2）32#梁梁底混凝土裂變

表1 ZBL-U520非金屬超聲檢測儀檢測結果表

表2 32#梁在各級荷載下的撓度值表單位：mm

圖1 32#梁在幾級荷載下的撓度曲線

圖2 32#梁跨中撓度—荷載曲線圖

32#梁在各級荷載下的底部兩側應變均值見表3。

表3 32#梁在各級荷載下的底部兩側應變均值表單位：με

32#梁在各級荷載下的底部兩側應變均值與荷載曲線見圖3。

圖3 32#梁兩側應變均值隨荷載變化曲線表

混凝土應變隨荷載變大均趨于線性狀態，沒有異常。

（3）裂縫變化情況

在32#梁3-4橫隔板之間與4-5橫隔板之間裂縫粘貼騎縫應變片，采集應變變化值。并采用裂縫觀測儀進行觀測。通過測試，騎縫應變片在加荷前后應變值無異常變化，原有裂縫沒有擴展。裂縫觀測儀觀測裂縫變化無異常。

在支座抗剪部位布置應變片，加荷前后應變值無異常變化，抗剪部位沒有出現剪切裂縫。

五、試驗分析

（1）超聲波檢測跨縫聲速均值略小于非跨縫的聲速均值，表明裂縫為貫通裂縫，經張拉后，裂縫已基本閉合，說明裂縫在自重或受外界溫度影響下產生的裂縫，在預應力鋼絞線受力情況下而趨于閉合狀態。因裂縫為貫通裂縫，影響混凝土的耐久性及鋼筋銹蝕，為了保護鋼筋不受腐蝕，采取對裂縫進行表面處理。

（2）在正常使用極限狀態荷載下，該梁的撓度值為7.40mm，小于規范規定的允許值[f/L]=1/600。32#梁在1.0倍設計荷載作用下，梁仍處于彈性工作狀態，梁的抗裂安全系數大于或等于1.0。

（3）32#梁跨騎縫應變片在加荷前后應變值無異常變化，原有裂縫沒有擴展。抗剪部位在加荷前后應變值無異常，抗剪部位沒有出現剪切裂縫。

六、結語

在一些大型工程的建設中，預應力預制梁等大型構件預制后因現場預制、堆放，由于基礎或其他原因，構件承受不均勻收縮而產生表面的溫度裂縫和收縮裂縫。此類裂縫是由變形變化引起的裂縫，可以通過科學管理，施工過程中對預制構件加強維護保養等工作予以避免。產生裂縫后可采取不同的手段進行分析、處理，通過試驗驗證預制構件的正常使用性能，可確保工程的安全，減少經濟損失■

（作者單位：安徽省（淮河水利委員會）水利科學研究院233000安徽省繁昌縣機電排灌管理站241200）