高速公路預制小箱梁靜載試驗分析

康謙

（廣東省交通運輸建設工程質量檢測中心 廣東廣州 510000）

0 引言

隨著我國施工技術及裝備制造技術的提升，高速公路建設在國內得到了飛速發展，高速公路已成為帶動國民經濟的重要動脈。采用預制拼裝的施工方式，成為國內高速公路建設的主流方式。通過測試預制梁在試驗荷載作用下的力學工作性能，檢驗梁體的施工質量，是檢驗預制小箱梁的結構性能能否達到設計及規范要求的重要手段[1]，也已成為質量監督機構及高速公路建設方對在建高速公路質量控制的重要手段。

1 加載方式

對某高速公路25m 預制小箱梁進行靜載試驗。設計荷載為公路-I級，小箱梁采用C50 混凝土。靜載試驗選取預制梁跨中斷面為試驗荷載的控制斷面。以設計單位提供的梁體跨中斷面設計控制內力為加載依據，采用兩點集中力加載，縱向加載間距為1.5m。根據現場條件，試驗采用千斤頂加載，反力系統為挑梁配重反力架，加載示意圖如圖1 所示。

圖1 加載

靜載試驗分四級加載，一次卸載，如表1 所示。

表1 各級試驗荷載

2 撓度測試

在試驗梁跨中、L/4、3L/4 處各布置2 個撓度觀測點，兩臺座處各布置2 個位移觀測點，用精密水準儀觀測試驗荷載作用下梁體的變形和支承點的豎向位移情況。

滿載時試驗梁的實測彈性撓度與相應理論計算撓度曲線如圖2 所示，由圖2 可見，實測撓度曲線與理論計算撓度曲線的變化規律基本一致。滿載時試驗梁的撓度評定見表2，可見滿載時實驗梁撓度滿足《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》（YC4-4/1978）中0.7＜效驗系數K≤1.05、相對殘余ξ≤0.2 的要求。同時最大撓度實測值滿足《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG 3362—2018）規定：預應力混凝土梁式橋主梁跨中最大豎向撓度不應超過L0/600（40.18mm）。

圖2 滿載時撓度分布曲線

表2 試驗梁跨中撓度值（mm）

3 應變測試

根據試驗方案，在跨中斷面沿梁高布設14 個振弦式應變計，用于觀測試驗梁在各級荷載作用下的應變（應力）變化及其分布情況。在預壓階段，發現梁底數據異常，檢測儀器設備正常，對梁底應變測點進行加密布置，梁底一共布設21 個應變測點，如圖3 所示。

圖3 應變測點布置

滿載時，梁頂應變實測結果如表3 所示，可見梁頂應變滿足規范要求。

表3 試驗梁梁頂應變值

滿載時，梁底各測點實測結果如表4 所示。由表4 可知，滿載時梁底各測點應變值相差較大。跨中1.5m 范圍內為純彎段，理論上各測點應變值比較接近。從表4 中可以看出，測點2-2～2-6 數據偏大，3-2～3-6 測點數據偏小，說明在此區域附近存在結構缺陷或者受力裂縫。

滿載時，通過裂縫測寬儀進行觀測，發現梁底距離跨中斷面約10cm、距離倒角約15cm 處出現1 條橫向裂縫，裂縫長約0.60m，寬約0.02mm。裂縫分布見圖4。由于裂縫的存在，2-2～2-6 測點應變值偏大，3-2～3-6 測點應力得到釋放，應變值偏小，與實測結果比較符合。卸載后，裂縫閉合。

表4 試驗梁梁底應變值

圖4 裂縫分布

由于裂縫的存在，梁底各測點應變實測值相差較大，故梁底應變不進行結果評定。由于出現了橫向受力裂縫，不滿足A 類預應力混凝土結構不允許出現橫向裂縫的規定。

試驗后，經仔細量測，試驗梁結構尺寸與設計基本相符。對該梁混凝土進行回彈檢測，混凝土強度滿足設計C50 要求。查閱該梁施工系統資料，顯示該梁的施工自檢及監理檢驗均合格。需要進一步查找出現裂縫的原因。

4 結語

（1）該預制小箱梁在試驗荷載作用下，梁底出現橫向受力裂縫，其力學性能不滿足設計及規范的要求。

（2）預制小箱梁靜載試驗過程中，可以通過對異常數據進行分析，快速找到結構受力裂縫。

（3）建議進一步對小箱梁預應力張拉及施工養護環境進行核查，查明小箱梁不合格的原因，指導后續預制小箱梁的施工。