PC簡支轉連續(xù)T梁橋單梁靜載試驗研究

作者簡介：

陸振盛（1978—），高級工程師，主要從事道路橋梁技術管理方面的工作。

摘要：文章以某省道新建預應力混凝土簡支轉連續(xù)T梁橋為研究背景，在T梁預制場隨機選取一片T梁進行靜載試驗，通過分級加載測試T梁各截面的撓度、應變數據，結合有限元模型計算的理論值與實測數據進行對比分析，驗證預制T梁的承載能力及工作性能。結果表明，試驗T梁的剛度、強度、抗裂性均滿足設計要求，工作性能良好，可用于實際工程。

關鍵詞：預應力混凝土T梁;靜載試驗;撓度;應變;承載能力

中國分類號：U446.1A371353

0 引言

PC簡支轉連續(xù)T梁橋是我國近年來橋梁建設中較為常用的結構形式，因其既具有簡支梁橋的特點又有連續(xù)梁橋的優(yōu)勢，施工技術成熟，工程造價低[1]。為了保證新建的PC簡支轉連續(xù)T梁橋的施工質量，增加橋梁的使用壽命，在T梁預后安裝前，通常采用單梁荷載試驗的方式來驗證T梁的承載能力是否滿足設計要求[2]。本文以某省道新建PC簡支轉連續(xù)T梁橋為研究背景，在T梁預制場隨機選取一片T梁進行單梁荷載試驗，為PC簡支轉連續(xù)T梁橋的后續(xù)施工及運營提供參考依據。

1 工程概況

某省道新建橋梁采用一聯(lián)5×40 m預應力混凝土T梁，先簡支后連續(xù)結構，橋梁全長207.96 m。橋面全寬12.75 m，橫向布置為：0.5 m（防撞墻）+11.75 m（行車道）+0.5 m（防撞墻），采用瀝青混凝土鋪筑。設計荷載為公路Ⅰ級。下部結構橋臺采用柱式臺，橋墩采用柱式墩，墩臺基礎采用樁基礎。上部結構采用C50混凝土，下部結構除樁基礎、系梁、承臺采用C30混凝土外，其余均采用C40混凝土。橋梁立面布置如圖1所示。

2 T梁靜載試驗方案

2.1 試驗內容

為確保工程的施工質量，保證橋梁上部結構在使用過程中具有足夠的承載力，在預應力混凝土T梁預制場隨機選取一片T梁進行靜載試驗，驗證預制T梁的剛度、強度、抗裂性是否滿足設計要求。本次單梁靜載試驗主要測試預制T梁各截面的撓度、應變、抗裂性等性能[3-5]。

2.2 控制截面及試驗荷載的確定

運用橋梁有限元分析軟件建立預應力混凝土簡支轉連續(xù)T梁橋單梁有限元模型，采用梁單元模擬。本次建立的單梁模型共有40個單元，41個節(jié)點。單梁有限元模型如圖2所示。根據有限元軟件計算結果可以得出位于跨中位置處為靜載試驗的控制截面[6]。為保證試驗準確可靠，本次加載共分5級加載，分別為117.6 kN、235.2 kN、352.8 kN、470.4 kN、588 kN。控制截面位置處的試驗內力及荷載效率計算結果如表1所示。

2.3 測點布置

在預制T梁的L/4、L/2、L3/4處截面梁底均布設撓度及應變的測點，同時對跨中腹板布置3個測點測試沿梁高的應變變化情況。測點布置如圖3所示。在加載前后注意觀察T梁的腹板、翼緣板、梁底是否有裂縫產生，若有裂縫產生，則用裂縫觀測儀觀測各級加載情況下裂縫的變化情況[7]。

2.4 加載過程

試驗采用MTS多通道結構動態(tài)測試系統(tǒng)進行加載，采用跨中對稱加載方式，加載時應保證荷載均勻傳遞到預制T梁且不出現偏心受壓的現象。將作動器安置在分配梁正中，分配梁通過激光測距儀及尺量工具準確放在預制T梁的加載位置。試驗加載如圖4所示。

試驗采用雙點式分級加載，分配梁之間的間距為2 000 mm。在正式加載前為了保證試驗的安全及準確進行預加載，待預加載結束后，卸載至0 kN開始正式加載。本次試驗加載分別按試驗荷載的20%、40%、60%、80%、100%進行分級加載，每級加載結束時記錄各測點撓度及應變的數據[8]，然后進行逐級卸載，記錄撓度及應變的數值。

3 試驗結果分析

3.1 撓度測試分析

通過對T梁各截面撓度進行測試，得到試驗結果如表2、表3所示。

由表2、表3可知，在各級荷載作用下預制T梁的各測點位置撓度校驗系數在0.91～0.92之間，符合規(guī)范中預應力混凝土梁橋校驗系數<1的規(guī)定。最大相對殘余變形為6.83%，<20%，滿足《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》（JTG/T J21-01-2015）的相關要求。通過對預制T梁的單梁靜載試驗撓度測試結果可以看出，該片T梁的剛度較好，恢復變形能力較強。

3.2 應變測試分析

通過對T梁各截面梁底應變進行測試，得到試驗結果如表4～6所示。

由表4、表5可知，在各級荷載作用下預制T梁的各測點位置應變校驗系數在0.84～0.92之間，符合規(guī)范中預應力混凝土梁橋校驗系數<1的規(guī)定。最大相對殘余變形為10.04%，<20%，滿足《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》（JTG/T J21-01-2015）的相關要求[8]。通過對預制T梁的單梁靜載試驗應變測試結果可以看出，該橋結構受力情況較好，卸載后具有較好的彈性恢復能力。由表6可知，在各級荷載作用下沿梁高位置各測點的應變實測值基本呈線形分布，符合平截面假定，實測中性軸位置與計算位置基本相符。

3.3 裂縫觀測分析

在靜載試驗前、試驗中及試驗后均對T梁的外觀病害進行了檢查，重點檢查是否有裂縫出現。試驗前、試驗中及試驗后對T梁的腹板、底板、翼緣板分別進行了檢查，均未發(fā)現裂縫出現，說明該T梁在荷載作用下，不會產生裂縫，滿足抗裂性要求，具有一定的安全儲備，可應用于實際工程中。

4 結語

本文通過對預應力混凝土簡支轉連續(xù)T梁橋的單梁靜載試驗，針對試驗梁的撓度、應變的實測值和理論值進行了比較，得到以下主要結論：

（1）T梁各測試截面在各級荷載作用下的實測撓度值均小于相應的理論計算值，且各測點的撓度校驗系數在0.91～0.92范圍內，相對殘余變形在5.79%～6.83%范圍內，均滿足規(guī)范要求，表明該T梁的豎向剛度滿足要求且具有較好的恢復變形能力。

（2）T梁各測試截面在各級荷載作用下的實測混凝土應變均小于相應的理論計算值，且各測點的應變校驗系數在0.84～0.92范圍內，相對殘余變形在5.05%～10.04%范圍內，均滿足規(guī)范要求，表明T梁的各截面強度滿足設計要求且卸載后有較好的彈性恢復能力。

（3）T梁在加載過程中，均未發(fā)現有裂縫產生。通過對該試驗梁單梁靜載試驗結果及試驗現象的綜合分析可以得知，試驗梁的剛度、強度及抗裂性均滿足設計要求，該預制T梁可應用于實際工程中。

參考文獻：

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