某預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁橋靜載試驗(yàn)要點(diǎn)分析

李東

摘要 為深入研究預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋的承載力及實(shí)際工況，文章依托某橋梁開(kāi)展靜載實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，分析橋梁在增加載荷情況下控制截面撓度、應(yīng)變之間的關(guān)系，通過(guò)研究認(rèn)定實(shí)測(cè)殘余變形/實(shí)測(cè)總變形小于0.2，試驗(yàn)過(guò)程中借助橋梁專(zhuān)用有限元分析計(jì)算軟件—MIDAS/Civil，進(jìn)行模型構(gòu)建，根據(jù)試驗(yàn)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，撐控試驗(yàn)對(duì)象的撓度、應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)，最終得出橋梁承載力滿(mǎn)足實(shí)際要求的結(jié)論。

關(guān)鍵詞 預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁;靜載試驗(yàn);技術(shù)要點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào) U448.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）02-0132-03

0 引言

目前預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋結(jié)構(gòu)較為常見(jiàn)，因此這種結(jié)構(gòu)橋梁服役期內(nèi)的安全狀況檢測(cè)至關(guān)重要[1]。橋梁載荷實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行袛鄻蛄旱某休d力情況，借助該實(shí)驗(yàn)，可以分析、研究靜載作用下橋梁結(jié)構(gòu)的變位、應(yīng)變、撓度等情況，與實(shí)踐數(shù)據(jù)相結(jié)合，得出橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況[2]，了解其實(shí)際承載能力，借此總體性評(píng)價(jià)服役期橋梁的安全狀況，經(jīng)試驗(yàn)可知，實(shí)驗(yàn)橋梁處于良好的工作狀態(tài)，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)、使用的要求，可以繼續(xù)使用[3]。

1 工程概況

工程實(shí)踐項(xiàng)目為某預(yù)應(yīng)力箱梁橋，橋長(zhǎng)129 m，共10聯(lián)，荷載設(shè)計(jì)值為公路Ⅰ級(jí)。上部結(jié)構(gòu)為混凝土組合箱梁、下部結(jié)構(gòu)為樁基礎(chǔ)，柱式墩。上部結(jié)構(gòu)箱梁的等寬段，采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)方案。橋面鋪裝系：1）二個(gè)等厚結(jié)構(gòu)層，瀝青混凝土10 cm及C40防水混凝土10 cm;2）橋面縱坡及雙向橫坡均2.0%;3）橋面寬為28.0 m，非機(jī)動(dòng)車(chē)道每側(cè)2.0 m、每車(chē)道寬12.00 m;文章通過(guò)該項(xiàng)目的橋靜載試驗(yàn)的工程實(shí)踐，總結(jié)預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁橋靜載試驗(yàn)要點(diǎn)，具有十分重要的理論意義。

2 橋梁靜載設(shè)計(jì)

2.1 橋梁靜載試驗(yàn)簡(jiǎn)述

橋梁關(guān)系行車(chē)安全，因此必須慎重對(duì)待橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性、適用性、安全性等功能，需進(jìn)行充分檢驗(yàn)，依托靜載試驗(yàn)，采集相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行深入分析研究，了解橋梁實(shí)際工作情況，判斷其是否滿(mǎn)足實(shí)際需求，具體試驗(yàn)流程如下[4]：

（1）探析試驗(yàn)橋梁在不同工況下的變形、撓度情況，依托相關(guān)要求，分析橋梁是否滿(mǎn)足實(shí)際使用需求[5]。

（2）依托試驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)，了解橋梁設(shè)計(jì)強(qiáng)度，對(duì)橋梁的綜合情況予以分析。

（3）對(duì)試驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，指導(dǎo)橋梁服役期的養(yǎng)護(hù)、保養(yǎng)工作。

（4）分析橋梁實(shí)際存在裂縫情況。

（5）依托橋梁專(zhuān)用有限元分析計(jì)算軟件—MIDAS/Civil，建立相應(yīng)的模型，借助MIDAS/Civil對(duì)橋梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)的情況進(jìn)行分析。

2.2 試驗(yàn)加載工況的設(shè)計(jì)

根據(jù)分析，在橋面作用試驗(yàn)載荷及設(shè)計(jì)載荷，確定的主要內(nèi)力控制截面共5個(gè)，根據(jù)確定的5個(gè)控制截面，經(jīng)試驗(yàn)對(duì)應(yīng)確定5個(gè)靜載工況（圖1）。5個(gè)靜載試驗(yàn)工況如下：1）測(cè)試第1跨中部斷面最大彎矩;2）測(cè)試第2橋墩頂部負(fù)彎矩;3）測(cè)試第2跨中部斷面最大彎矩;4）測(cè)試第3橋墩頂部斷面最大負(fù)彎矩;5）測(cè)試第3跨中部斷面最大彎矩。

2.3 測(cè)點(diǎn)布置

對(duì)應(yīng)變（應(yīng)力）點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試：依托試驗(yàn)需求，科學(xué)確定及布設(shè)相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)，有效提升觀測(cè)質(zhì)量，需對(duì)相同測(cè)點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的校測(cè)，保障設(shè)定的測(cè)點(diǎn)可以客觀反映橋梁應(yīng)力（應(yīng)變）情況。因?yàn)闃蛎姘宓慕Y(jié)構(gòu)較為特殊，不適合在此部位布設(shè)測(cè)點(diǎn)。布置測(cè)點(diǎn)詳細(xì)情況見(jiàn)圖2。為進(jìn)一步全面了解橋梁結(jié)構(gòu)性能，測(cè)試工況4的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)附近橋梁外側(cè)腹板表面情況布設(shè)，主要采集附近主拉應(yīng)力、剪應(yīng)力的情況[6]。

測(cè)試撓度（位移）點(diǎn)：依托橋梁的具體情況，現(xiàn)場(chǎng)條件等，選擇具有較高精準(zhǔn)的儀器測(cè)量測(cè)點(diǎn)撓度，實(shí)踐操作中常使用精密水準(zhǔn)儀，能夠提升數(shù)據(jù)采集的精確性。

3 靜載試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 靜載試驗(yàn)效率

該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，預(yù)先設(shè)定好載荷的施加位置及施加載荷量的大小，為不斷提升采集數(shù)據(jù)的精確性，需加強(qiáng)靜載試驗(yàn)效率控制而采集數(shù)據(jù)[7]。

靜載試驗(yàn)效率：

ηj—靜載試驗(yàn)效率系數(shù) ，一般范圍介于0.8～1.05之間;Sj—靜載試驗(yàn)施加荷載儀器讀數(shù);S—靜載試驗(yàn)施加荷載目標(biāo)值;μ—損耗率。依托外觀檢查及驗(yàn)算結(jié)構(gòu)結(jié)果，與既定的車(chē)輛軸載車(chē)輛情況予以結(jié)合。通過(guò)表1可以得出，該效率系數(shù)所處的范圍符合規(guī)定。

3.2 校驗(yàn)系數(shù)

一般橋梁的結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)踐操作，設(shè)置的應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)介于0.6～0.9之間，設(shè)定的撓度校驗(yàn)系數(shù)介于0.7～1.0之間。表2為施加不同載荷時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)截面中應(yīng)力點(diǎn)的分析值、實(shí)測(cè)值情況[8]。

經(jīng)分析表2可以論證，試驗(yàn)載荷作用于橋梁后，橋梁結(jié)構(gòu)的控制斷面應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)相對(duì)集中于0.41～0.87之間，撓度系數(shù)一般分布在0.77～0.97之間，表示測(cè)試對(duì)象的結(jié)構(gòu)剛度、材料強(qiáng)度滿(mǎn)足實(shí)際需求，與驗(yàn)證載荷要求基本符合。

3.3 相對(duì)殘余

Sp（實(shí)測(cè)殘余變形）和Stot（實(shí)測(cè)總變形）之間的比值越小，表示結(jié)構(gòu)與彈性工作狀態(tài)越接近，該要求小于等于20%[9]。在不同工況下相對(duì)參與變形結(jié)果情況如表3所示。

通過(guò)該表能夠清楚的看出，殘余應(yīng)變和相對(duì)參與變形均低于19%，在實(shí)驗(yàn)載荷作用下，結(jié)構(gòu)相對(duì)殘余應(yīng)變和相關(guān)要求相符，一些測(cè)點(diǎn)撓度稍大，可能因?yàn)閷?shí)驗(yàn)橋一些跨度較大，混凝土分布不均勻，導(dǎo)致存在復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形變，對(duì)這一部分的結(jié)構(gòu)形變需予以重視。

3.4 撓度值

在最大試驗(yàn)載荷的作用下，結(jié)構(gòu)各控制截面豎向撓度實(shí)測(cè)值和規(guī)范要求相符合，比允許值要小，表示橋梁結(jié)構(gòu)較為安全，滿(mǎn)足正常使用的要求。

3.5 裂縫

依托國(guó)家、行業(yè)的相關(guān)規(guī)定，在加荷下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫寬度要比設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值要小，且載荷消失后裂縫收斂符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。由于施工因素、溫度因素、混凝土自身因素導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)自身存在的裂縫，載荷施加后不能超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求。此次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，載荷施加前和施加后，結(jié)構(gòu)裂縫沒(méi)有出現(xiàn)明顯變化，試驗(yàn)橋梁可以正常使用。

4 結(jié)論

橋梁工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定直接關(guān)系行車(chē)安全，因此必須重視其整體受力性能，認(rèn)識(shí)橋梁結(jié)構(gòu)的安全、適用及耐久性。該文依托靜載試驗(yàn)，采集、分析相關(guān)數(shù)據(jù)，撐控橋梁聯(lián)跨受力的整體性能及其工況，得出如下結(jié)論：

（1）橋梁經(jīng)試驗(yàn)載荷檢驗(yàn)，其整體結(jié)構(gòu)受力與規(guī)定相符。

（2）通過(guò)靜載試驗(yàn)，可以確定橋梁的材料強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)剛度等滿(mǎn)足實(shí)際需求。

（3）將載荷循環(huán)增加至橋梁各跨段并卸載，試驗(yàn)橋梁的截面雖出現(xiàn)裂縫，但沒(méi)有發(fā)展，均在規(guī)定要求內(nèi)，橋梁結(jié)構(gòu)的撓度、應(yīng)變隨載荷的線(xiàn)性增加而線(xiàn)性增長(zhǎng)，但沒(méi)有超過(guò)安全值。綜上所述，試驗(yàn)橋梁符合使用要求，可以正常使用。

參考文獻(xiàn)

[1]曾勇，李勇岐，余滔，等.鋼-混組合連續(xù)梁-V腿連續(xù)剛構(gòu)橋靜載試驗(yàn)研究[J].特種結(jié)構(gòu)，2021（5）：14-17.

[2]亓興軍，孫緒法，趙越，等.基于環(huán)境激勵(lì)的連續(xù)梁橋撓度評(píng)定方法研究[J].建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2021（4）：73-79.

[3]王紅良，錢(qián)金巨，王立超，等.連續(xù)組合梁橋橋面板施工順序影響研究[J].公路與汽運(yùn)，2021（1）：121-125.

[4]許珊珊，李麗，高偉.基于靜載試驗(yàn)的橋梁結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)分析與研究[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（6）：6-8+12.

[5]周振東，代戈，葛琪.預(yù)應(yīng)力砼橋梁早期病害成因分析及預(yù)防措施[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013

（3）：33-36.

[6]劉偉，肖宏笛，史曉貞.基于靜載試驗(yàn)的大跨度斜拉橋承載能力評(píng)定[A].同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院橋梁工程系、橋梁工程與技術(shù)網(wǎng).第三屆全國(guó)在役橋梁安全運(yùn)營(yíng)保障技術(shù)大會(huì)論文集[C].同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院橋梁工程系、橋梁工程與技術(shù)網(wǎng)：北京國(guó)聯(lián)視訊信息技術(shù)股份有限公司，2021：4.

[7]張立.T梁靜載試驗(yàn)方案研究[C].2021年全國(guó)土木工程施工技術(shù)交流會(huì)論文集（下冊(cè)），2021：552-555.

[8]趙松濤，陳煊，楊東磊，等.某煉鋼廠內(nèi)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支式鐵路橋梁靜力承載評(píng)估[C].2020年工業(yè)建筑學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集（下冊(cè)），2020：1065-1068.

[9]馮紹攀，趙斌，朱厚喜，等.北京大興機(jī)場(chǎng)軌道線(xiàn)預(yù)制箱梁靜載試驗(yàn)及承載性能評(píng)定[A].中國(guó)老教授協(xié)會(huì)土木建筑專(zhuān)業(yè)委員會(huì)、北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院.第十三屆建筑物建設(shè)改造與病害處理學(xué)術(shù)會(huì)議暨土木建筑專(zhuān)業(yè)委員會(huì)三十周年紀(jì)念活動(dòng)論文集[C].中國(guó)老教授協(xié)會(huì)土木建筑專(zhuān)業(yè)委員會(huì)、北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院：施工技術(shù)編輯部，2021：5.