預(yù)應(yīng)力空心板單梁靜載試驗分析

史偉瑜

(黑龍江中北航務(wù)勘察設(shè)計有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

預(yù)應(yīng)力空心板單梁靜載試驗分析

史偉瑜

(黑龍江中北航務(wù)勘察設(shè)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(yùn)營期間能否保證橋梁正常運(yùn)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(dá)到了設(shè)計要求，從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)是否安全。通過對某空心板橋進(jìn)行Midas建模，現(xiàn)場加載試驗，對該橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行單梁靜載試驗，分析了其撓度、應(yīng)力應(yīng)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(yù)應(yīng)力

1 工程概況

某預(yù)應(yīng)力空心板橋位于黑龍江省境內(nèi)，跨越扁石河，原為過水路面，由于雨季和洪水期經(jīng)常中斷交通，所以，該地稅務(wù)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(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板結(jié)構(gòu)，橋面連續(xù)，下部采用柱式墩臺、鉆孔樁基礎(chǔ)。新建橋頭引道247 m，開挖導(dǎo)流溝120 m。

2 單梁靜載試驗

2.1 試驗?zāi)康?/p>

通過單梁靜載試驗，判定預(yù)應(yīng)力空心板梁的現(xiàn)有技術(shù)狀況及承載能力是否符合設(shè)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(diǎn)布置

(1)撓度測點(diǎn)布置

按照《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》(JTG/T J21-2011)表8.1.3規(guī)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(diǎn)布置在梁的跨中斷面兩側(cè)。同時，為觀測支點(diǎn)處沉降，在試驗梁兩端各布置1個支點(diǎn)沉降測點(diǎn)，撓度測點(diǎn)布置情況見圖1。

(2)應(yīng)變測點(diǎn)布置

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

圖1 試驗梁撓度測點(diǎn)布置圖(m)

圖2 試驗中梁跨中應(yīng)變測點(diǎn)布置圖

2.3 試驗荷載及計算

本次試驗屬對工程質(zhì)量的鑒定，試驗荷載為正常使用極限狀態(tài)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(jìn)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(yù)應(yīng)力已作用于梁上，其效應(yīng)無法測試)。活載需按結(jié)構(gòu)橫向和縱向影響線進(jìn)行最不利布載確定。

經(jīng)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(shù)mb=0.403，中梁的最大荷載橫向分布系數(shù)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(nèi)力效應(yīng)：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(cè)防撞墻，如需考慮可將其效應(yīng)計入

3 試驗結(jié)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(jié)構(gòu)力學(xué)的方法求得，各主梁的撓度檢驗系數(shù)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(shù)表

表3數(shù)據(jù)表明：試驗梁跨中斷面的撓度校驗系數(shù)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(jié)構(gòu)處于良好的彈性工作狀況。

3.2 跨中斷面應(yīng)力應(yīng)變分析

在試驗荷載作用下，混凝土應(yīng)變沿梁高分布基本呈線性分布。為減少試驗誤差，應(yīng)用最小二乘法原理對各截面測點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(yīng)變測試結(jié)果見表4。

表4 主梁跨中截面混凝土應(yīng)變試驗曲線

續(xù)表4

根據(jù)最小二乘法擬合的最佳試驗曲線，將應(yīng)變乘以混凝土彈性模量3.25×104MPa，即得到相應(yīng)測點(diǎn)的混凝土應(yīng)力，跨中斷面實測應(yīng)力及應(yīng)力校驗系數(shù)見表5。

表5 試驗梁混凝土應(yīng)力及校驗系數(shù)

表4數(shù)據(jù)表明：在試驗荷載作用下，24片試驗梁跨中斷面的應(yīng)力校驗系數(shù)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(jìn)行仔細(xì)檢查，試驗梁在試驗荷載作用下，混凝土下緣無新的結(jié)構(gòu)性裂縫出現(xiàn)，滿足A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的要求。

4 結(jié) 論

(1)在試驗荷載作用下，試驗梁跨中斷面的撓度校驗系數(shù)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(jié)構(gòu)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(yīng)力校驗系數(shù)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(yù)應(yīng)力混凝土空心板單梁靜載試驗分析[J].低溫建筑技術(shù),2012.

2017-01-12

史偉瑜(1988-)，男，管理學(xué)學(xué)士學(xué)位。

U442

C

1008-3383(2017)02-0095-02