公路預應力T梁實體回彈強度非均勻性表現

劉開俄，黨玉棟，邱成江，董晨輝，韓石磊

（1.云南省建筑科學研究院云南省建筑結構與新材料企業重點實驗室 昆明 650223 2.云南建筑工程質量檢驗站有限公司 昆明 650223）

0 引言

近年來，隨著我國公路建設的快速發展，公路建設的投資成本和建設難度都在不斷加大，具體表現在橋隧比越來越高，尤其是高速公路[1,2]。以預應力T形梁板[3,4]為主要構件的預應力T形梁橋憑借其結構簡單、受力明確、節省材料、架設安裝方便，跨越能力較大、整體性較好和行車較舒適等優點在我國高速公路橋梁結構中得到了廣泛應用。以云南省正在建設的保山至施甸高速公路為例，該高速公路全長約33km，橋梁35座，橋隧比50.61%，使用預應力T梁3 997片。

預應力T梁的抗壓強度是控制張拉、吊裝最重要的一個質量指標，除了標準養護和同條件養護試件抗壓強度外，采用回彈儀進行強度檢測[5～7]是實際工程中最常用的強度檢測方法。然而筆者在實際工程檢測中發現，同一片T梁，不同部位（如腹板和馬蹄）得到的回彈強度存在一定的差異，這給實際工程中強度檢測和評估帶來了一定的困惑。本文選擇同樣的原材料、配合比和澆筑工藝的混凝土預應力T梁，選擇不同的部位進行回彈強度測定，分析了不同部位回彈強度的差異及其原因，獲得的結果可為工程檢測人員在科學、準確、及時檢測預應力T梁混凝土回彈強度時提供參考。

1 測試對象及方法

1.1 測試對象

本次測試選擇了設計強度為C50的30m預應力混凝土T形梁，如圖1和圖2所示。測試時齡期從12d～33d不等。

圖1 T型梁中間部位橫斷面圖

圖2 T型梁端頭部位橫斷面圖

制作該批預應力混凝土T形梁的原材料為：云南滇西紅塔水泥股份有限公司生產的P·O 52.5水泥、云南大理誠康再生資源有限公司供應的F類Ⅱ級粉煤灰，云南保山某采砂場生產的河砂（細度模數為2.8，含泥量為2.3%）、云南保山某采石場生產的碎石（4.75mm～26.5mm、連續級配）、上海三瑞高分子材料有限公司生產的聚羧酸高性能減水劑（固含量為12.82%，減水率為28%），拌和水采用自來水。

混凝土配合比及抗壓強度如表1所示。

表1 混凝土配合比及抗壓強度

1.2 試驗設計和方法

回彈測試參照JGJ/T 294-2013《高強混凝土強度檢測技術規程》的規定進行。回彈儀選用標稱動能為4.5焦耳的高強回彈儀[8]。在每片T梁的每個部位分別測試10個測區，每個測區測試16個回彈值。從該測區的16個回彈值中，分別剔除3個最大值和最小值，將余下的10個回彈值取平均值，得到該測區的平均回彈值。采用統一測強曲線，分別計算出各測區換算強度值[9,10]。再計算出10個測區換算強度平均值。

在實際工程檢測中發現，同一片T梁，不同部位（如腹板和馬蹄）得到的回彈強度存在一定的差異。可能存在如下兩種可能：

（1）因腹板較馬蹄薄，在回彈時腹板可能存在振動而吸收回彈能量而導致腹板處回彈強度低于馬蹄處；

（2）因構件底部所受的壓應力高于構件頂部可能導致構件底部回彈強度高于頂部。鑒于此，本文分別選擇兩組T梁進行測試，一組測試和比較厚度和位置不同的腹板和馬蹄部位，另一組測試比較厚度相同但位置不同的端頭上部和下部進行測試和比較。

第一組選取16片T梁，分別在同一T梁的腹板和馬蹄部位分別做回彈強度測試；第二組選取6片T梁，分別在梁體端頭上部和下部進行回彈強度測試。具體測試部位如圖3所示。

2 試驗結果與分析

2.1 腹板與馬蹄部位的回彈強度比較

第一組16片T梁腹板和馬蹄部位回彈值的強度換算平均值如圖4所示，圖5和圖6分別為該兩個部位換算強度差值。

圖3 測試部位圖

圖4 腹板和馬蹄部位的強度換算平均值散點圖

圖5 （馬蹄-腹板）強度換算值之差

圖6 腹板和馬蹄部位強度換算平均值箱型圖

通過對圖4和圖5的比較分析，可明顯看出在馬蹄部位回彈值的強度換算平均值總體上比腹板部位高0.75～2.75MPa。腹板部位的回彈值的強度換算平均值除第2片梁板略高于馬蹄部位的回彈值的強度換算平均值以外，其它均小于馬蹄部位的回彈值的強度換算平均值。通過對圖6的分析，可明顯看出在馬蹄部位回彈值的強度換算平均值離散程度明顯小于腹板部位，且在馬蹄部位回彈值的強度換算平均值總體上比腹板部位高，平均值高約1.5MPa，中位值高約2 MPa。由此可知，梁板馬蹄部位的回彈值的強度換算平均值均高于腹板部位。

2.2 梁體端頭上下部位的回彈強度比較

第二組6片T梁分別在梁板端頭上下部位進行回彈強度測試。各測區的回彈值的強度換算平均值，如圖7、圖8和圖9所示。

圖7 梁板端頭上部和下部強度換算平均值散點圖

圖8 梁板端頭（下部-上部）強度換算值之差

圖9 梁板端頭上部和下部強度換算平均值箱型圖

通過對圖7和圖8的比較分析，梁板端頭上部有66.7%的回彈值的強度換算平均值小于下部。通過對圖9的分析，可看出梁板端頭上部回彈值的強度換算平均值的離散程度略大于端頭下部，且梁板端頭上部的回彈強度換算平均值總體略低于梁端頭下部，平均值小約1MPa，中位值差異不顯著。由此可知，梁板端頭上部的回彈值的強度換算平均值總體略低于下部，但差距較小。

綜上可知，同一片梁板不同部位的回彈強度存在一定的非均勻性，這種非均勻性并非原材料、配合比、養護等因素導致，而是不同部位的厚度差異導致的。梁板端頭上、下部位厚度相同，唯一的區別是下部所受的壓應力高于上部，但由圖7～圖9可知，

梁板端頭上部的回彈值的強度換算平均值僅略小于下部，且差距并不顯著。但圖4～圖6中腹板部位的回彈值強度換算平均值顯著小于馬蹄部位，該兩處的差異一方面馬蹄部位所受的壓應力高于腹板，而且馬蹄部位厚度顯著大于腹板。圖7～圖9中厚度相同受壓情況不同時，回彈強度差異并不大，因此可一定程度上排除受壓情況對回彈強度的影響，這可以間接證明，梁板腹板部位回彈值的強度換算平均值低于馬蹄部位是因為腹板厚度較薄，回彈儀打到腹板上可能引起腹板振動吸收能量導致實測回彈強度偏小。

3 結論

預應力T梁回彈強度非均勻性表現為：

（1） 同一片梁板不同部位的回彈強度是存在差異的，尤其是腹板部位由于較薄，可能存在振動吸收回彈能量的問題，導致腹板部位比馬蹄部位回彈強度總體上低0.75～2.75MPa。

（2）梁板端頭上部的回彈強度總體小于下部，但差距較小并不顯著。

（3） 由于回彈強度非均勻性表現特征，建議在實際開展預應力T梁回彈強度檢測中，當腹板部位回彈強度略低于設計值時，并不代表其強度不滿足要求，而可能是因為腹板部位較薄可能存在振動吸收回彈能量的問題，可考慮在馬蹄部位取點進行檢測。