靜載試驗在路橋工程中的應用與管理分析

潘世蘭

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州貴陽 550000）

1 工程概況

鎮雄至赫章高速公路第二合同段全長10.581km，樁號為K8+500—K19+078.5，路線起點與鎮赫一標均分仙鵝抱蛋隧道穿越山體至古基鄉，設置古基互通，出互通后順古基鄉至元寶田村村道及溝谷設置觀音洞1 號大橋、觀音洞2 號大橋、古基服務區、白馬洞1號大橋、白馬洞2 號大橋、旋洞營中橋、旋洞營大橋、旋洞營隧道、九龍泉特大橋、后灣大橋、元寶田大橋、元寶田中橋等工程。整個項目為荷載等級公路-I 級的高速公路，預制單梁跨徑包括30mT 梁、35mT 梁、40mT 梁等，其中30m 跨徑梁高為2.0m，35m 跨徑梁高為2.5m，40m 跨徑梁高為2.5m，T 梁混凝土標號為C50，設計安全等級為一級。

2 靜載試驗在路橋工程中的應用概況

2.1 靜載試驗工作量

該項目預制梁片數量以及靜載試驗工作量見表1。

表1 梁片數量統計表

2.2 計算參數

根據施工圖設計和橋梁相關資料，靜載試驗T 梁幾何尺寸（以40mT 梁為例）如圖1、圖2 所示。

圖1 40mT 梁單梁斷面圖（單位：cm）

圖2 40mT 梁跨中橫斷面圖（單位：cm）

3 靜載試驗在路橋工程中的應用與管理要點

3.1 加載效率的確定

3.1.1 計算參數取值

該項目40mT 梁混凝土強度等級為C50。根據施工圖設計要求，各類材料特性：彈性模量為34500MPa，泊松比為0.2，容重為26kN/m3，膨脹系數為10×10-6/℃[1]。其中，混凝土容重為鋼筋混凝土換算容重。項目所有橋梁均為新建橋梁，設計荷載等級為公路-I 級，采用《公路工程技術標準》（JTG B01—2014）。橋面鋪裝為10cm 厚瀝青混凝土+8cm 厚C50混凝土，瀝青混凝土容重取為24kN/m3，計入防水混凝土鋪裝對上構抗彎剛度的影響。計算時，不考慮護欄對橋梁上構剛度的貢獻，僅計入質量影響，按每延米計入，將二者重量之和以線荷載的方式平均加在主梁上[2]。

3.1.2 試驗單梁的試驗彎矩及加載效率確定

經過計算分析，綜合考慮試驗現場，采用長（順橋向）9m 的鋼筋或鋼絞線進行加載。因此將試驗荷載模擬為均布線荷載，選取試驗梁的跨中最大正彎矩工況作為試驗工況，試驗工況下的控制截面彎矩計算結果及荷載試驗效率系數ηq見表2[3]，其中ηq=試驗彎矩/控制彎矩。

表2 荷載試驗效率系數ηq

3.2 試驗荷載

根據試驗荷載與設計荷載彎矩效應等效的原則，該試驗加載方式為在跨中施加均布力方式加載[4]。加載方案：搭設距梁底30～40cm 的墊石、鋼板或支座，然后采用9m 長的鋼筋分5 級加載。30mT 梁：第一、二、三、四、五級加載量分別為8t、16t、24t、32t、40t，總共加載40t，通過卸掉鋼筋堆分5 級逐級卸載。35mT梁：第一、二、三、四、五級加載量分別為9t、18t、27t、36t、45t，總共加載45t，通過卸掉鋼筋堆分5 級逐級卸載。40mT 梁：第一、二、三、四、五級加載量分別為10t、20t、30t、40t、50t，總共加載50t，通過卸掉鋼筋堆分5 級逐級卸載。

3.3 測點布置

根據試驗目的要求，對于T 梁應變和撓度測試點的布置（以40mT 梁為例）如圖3 所示。其中，在進行撓度測試時需要通過支點處的百分表讀出支點的沉降量，并將其作為修正量對L/4、3L/4 截面及跨中截面的撓度進行修正，修正后的撓度值作為梁體最終的撓度[5]。在布置應變片時，應精準確定位測點位置，保證腹板兩側測點處于對稱位置，避免因測點定位不準造成的誤差。

圖3 40mT 梁應力、撓度測點立面布置圖（單位：cm）

3.4 理論計算限值

理論計算限值（以40mT 梁為例）見表3。其中撓度向上表示“+”，向下表示“-”，（N-1）～（N-7）為測試截面編號。

表3 40mT 梁理論計算值結果表

3.5 試驗程序及規則

3.5.1 試驗程序

（1）試驗檢測人員現場工作準備。

（2）預加載（預壓荷載采用預加載，滿載50%預壓）。

（3）正式分級加載和卸載，讀取測試數據；在每級加載后檢查梁體是否產生裂縫[6]。

3.5.2 加載分級與控制

按上文要求進行分級加載，持荷時間須滿足相關規范要求。

3.5.3 試驗終止條件

（1）控制測點應力、變位（或撓度）已達到或超過計算的控制應力值時。

（2）結構裂縫的長度或縫寬急劇增加，或新裂縫大量出現，或縫寬超過允許值的裂縫大量增多時[7]。

（3）發生其他影響T 梁承載能力或正常使用的損壞時。

3.5.4 試驗前準備工作

（1）對需要進行荷載試驗檢測的梁，梁底必須保留至少50cm 的操作空間，以便布置應變及撓度檢測測點。

（2）在梁的兩端支點處，采用支座或鋼板進行支墊，支墊的位置要與圖紙中支座中心線位置一致，且使用高精度水準儀將支座兩端調平。為了防止在加載過程中梁體受力后，支點處受力不均勻發生側翻事故，嚴禁用枕木支墊，可采用鋼管支撐兩側，防止梁體側翻[8]。

（3）建議預制場采用鋼筋或鋼絞線作為荷載進行加載；焊接加載中用于固定鋼筋的輔助工具或對每片需要試驗檢測的梁搭設鋼管架。

（4）要求施工單位在各標段做好現場準備工作，以便進行現場檢測。

4 結語

綜上所述，鎮雄至赫章高速公路第二合同段預制T 梁的靜載試驗，能夠為整個路橋工程竣工驗收提供技術支撐，并為工程項目投入運營后的承載能力提供參考和依據，具有非常重要的現實意義。在靜載試驗中，除了按照上文要求注重每個技術細節，還要注意做好試驗數據與理論值的比較和分析、試驗現場及施工情況對試驗結果的影響及修正、試驗數據的取舍等方面的工作，從而提交更為科學的試驗結論。