預應力空心板單梁靜載試驗分析

史偉瑜

(黑龍江中北航務勘察設計有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

預應力空心板單梁靜載試驗分析

史偉瑜

(黑龍江中北航務勘察設計有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

單梁靜載試驗是檢測橋梁在正常運營期間能否保證橋梁正常運營的一個重要手段。通過對橋梁的建模分析、加載試驗，來驗證橋梁施工是否達到了設計要求，從而推斷橋梁結構是否安全。通過對某空心板橋進行Midas建模，現場加載試驗，對該橋梁結構進行單梁靜載試驗，分析了其撓度、應力應變和裂縫，為以后橋梁檢測提供參考借鑒。

靜載試驗；空心板；預應力

1 工程概況

某預應力空心板橋位于黑龍江省境內，跨越扁石河，原為過水路面，由于雨季和洪水期經常中斷交通，所以，該地稅務局決定在該處建一座橋梁。新建橋梁為4孔13 m，橋梁全長55.74 m，上部采用13 m預應力混凝土簡支空心板結構，橋面連續，下部采用柱式墩臺、鉆孔樁基礎。新建橋頭引道247 m，開挖導流溝120 m。

2 單梁靜載試驗

2.1 試驗目的

通過單梁靜載試驗，判定預應力空心板梁的現有技術狀況及承載能力是否符合設計要求，判定該試驗梁能否安全可靠地投入使用。試驗梁編號情況見表1。

表1 試驗梁一覽表

2.2 測點布置

(1)撓度測點布置

按照《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011)表8.1.3規定，簡支梁橋主要位移控制斷面為跨中截面最大撓度，因此試驗梁的撓度測點布置在梁的跨中斷面兩側。同時，為觀測支點處沉降，在試驗梁兩端各布置1個支點沉降測點，撓度測點布置情況見圖1。

(2)應變測點布置

為了分析在荷載作用下試驗梁沿梁高的應力分布情況，在試驗梁跨中截面沿梁高布置5個混凝土應變測點，采用武漢華巖儀器配套的應變計進行測量，應變測點布置如圖2。

圖1 試驗梁撓度測點布置圖(m)

圖2 試驗中梁跨中應變測點布置圖

2.3 試驗荷載及計算

本次試驗屬對工程質量的鑒定，試驗荷載為正常使用極限狀態荷載。本次試驗為單片裸梁靜載試驗，試驗梁橋面鋪裝尚未進行施工。因而，單梁試驗的荷載包括二期恒載(其中，主梁自重與預應力已作用于梁上，其效應無法測試)。活載需按結構橫向和縱向影響線進行最不利布載確定。

經過計算，在公路-Ⅱ級級汽車荷載作用下，邊梁的荷載橫向分布系數mb=0.403，中梁的最大荷載橫向分布系數mz=0.330。主梁的f=8.7 Hz，1+μ=1.366。

(1)汽車活載的跨中彎矩計算

(2)二期恒載：二期恒載集度： 5.04 kN·m

(3)活載內力效應：活載的跨中彎矩見表2。

表2 活載的跨中彎矩(kN·m)

注：(1)試驗荷載為二期恒載+汽車荷載。(2)二期恒載僅包括15 cm橋面鋪裝并未考慮兩側防撞墻，如需考慮可將其效應計入

3 試驗結果及分析

3.1 試驗梁跨中斷面撓度分析

從試驗梁跨中實測撓度值中扣除支座沉降值，即為試驗梁跨中斷面撓度的實測值；試驗梁跨中斷面理論撓度值按照結構力學的方法求得，各主梁的撓度檢驗系數及相對殘余變形見表3。

表3 試驗梁跨中斷面撓度校驗系數表

表3數據表明：試驗梁跨中斷面的撓度校驗系數介于0.500～0.885，均小于1.0，表明主梁的實際豎向剛度要好于理論狀況。試驗梁的跨中撓度的最大相對殘余變形值為15.2%，均小于20%，表明橋跨結構處于良好的彈性工作狀況。

3.2 跨中斷面應力應變分析

在試驗荷載作用下，混凝土應變沿梁高分布基本呈線性分布。為減少試驗誤差，應用最小二乘法原理對各截面測點數據進行回歸分析，確定一條誤差較小的最佳試驗曲線，即沿梁高變化的直線方程，試驗梁混凝土應變測試結果見表4。

表4 主梁跨中截面混凝土應變試驗曲線

續表4

根據最小二乘法擬合的最佳試驗曲線，將應變乘以混凝土彈性模量3.25×104MPa，即得到相應測點的混凝土應力，跨中斷面實測應力及應力校驗系數見表5。

表5 試驗梁混凝土應力及校驗系數

表4數據表明：在試驗荷載作用下，24片試驗梁跨中斷面的應力校驗系數在0.60～0.92之間，小于1.0，表明主梁的實際狀況要好于理論狀況。

3.3 裂縫分析

在荷載試驗過程中，通過對試驗梁裂縫進行仔細檢查，試驗梁在試驗荷載作用下，混凝土下緣無新的結構性裂縫出現，滿足A類預應力混凝土構件的要求。

4 結 論

(1)在試驗荷載作用下，試驗梁跨中斷面的撓度校驗系數介于0.500～0.885之間，均小于1.0，表明主梁的實際豎向剛度要好于理論狀況。

(2)試驗梁的跨中撓度的最大相對殘余變形值為15.2%，均小于20%，表明橋跨結構處于良好的彈性工作狀況。

(3)在試驗荷載作用下，24片試驗梁跨中斷面的應力校驗系數在0.60～0.92之間，小于1.0，表明主梁的實際狀況要好于理論狀況。

[1] 馬云鋒,陳軍生.橋梁單梁靜載試驗[J].中外公路,2006.

[2] 夏中春.橋梁單梁靜載試驗及承載能力評定[J].吉林交通科技,2012.

[3] 張彥斌,張宏祥.預應力混凝土空心板單梁靜載試驗分析[J].低溫建筑技術,2012.

2017-01-12

史偉瑜(1988-)，男，管理學學士學位。

U442

C

1008-3383(2017)02-0095-02