预应力混凝土空心板单梁静载试验分析.pdf
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1、7 2 低温矬筑技术 2 0 1 2年第 3 l 9 】 ( 总第 1 6 5期 ) 预应力混凝土空心板单梁静载试 验分 析 张彦斌 , 张宏祥 ( 1 吉林省交通建设集团有限公 司 长春1 3 0 0 0 0; 2 东北林业大学 , 哈尔滨1 5 0 0 4 0) 【 摘要】 单梁静载试验是鉴定桥梁能否正常运营的一个重要手段, 通过单梁静载荷试验 , 检测梁的实际工 作状况与结构性能是否达到设计文件和规范要求。结合实例, 测试单梁在最不利荷载作用下的实际受力情况, 以 判断单梁结构的实际承载能力, 本文介绍了预应力钢筋混凝土空心板单梁静载试验的内容 、 检测方法。总结静载 试验的结果, 从而
2、对预应力钢筋混凝土空心板作出正确的质量评估, 为以后的试验提供依据。 【 关键词】 空心板; 静载试验; 质量评定 【 中图分类号】 T U 3 7 8 5 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 0 7 2 0 3 依宝( 依兰一宝清) 公路双河至七台河( 大小岭) 段内一 座单梁长为 2 0 0 m的预应力混凝土空心板桥 , 计算跨径为 1 9 2 6 m, 单幅桥面宽度为 1 2 2 5 m。每孔由9片空心板组成。 预制空心板、 封锚端、 铰缝和桥面现浇层均采用 C 5 0混凝 土, 弹性模量 为 3 4 51 0 MP
3、a ; 普 通钢 筋采用 R 2 3 5和 H R B 3 3 5 。预应力钢筋采用公称直径为 d=1 5 2 ra m的低松 弛高强度钢绞线, 抗拉强度f p k =1 8 6 0 MP a , 弹性模量 E 。= 1 9 51 0 MP a 。设计荷载为公路 一 I 级。 为保证依七高速公路施工质量, 保证该桥结构的安全 性, 对 2 0 0 m预应力混凝土空心板进行了静载试验 , 验证单 梁混凝土强度是否满足设计要求, 通过荷载试验, 判定主梁 的现有技术状况及承载能力是否符合设计要求, 判定该桥 各片梁能否安全可靠地投入使用。同时积累技术材料。 1 2 0 m空心板 外观调查 试验前对
4、试验梁的外观质量检查 : 试验梁总体尺寸 和细部尺寸基本符合 J T J 0 7 19 8 公路工程质量检验评定 标准 的有关要求; 边板除有少量收缩裂缝外, 梁体表面 基本完好没有典型病害。混凝土表面光洁、 平整, 无孔洞及 蜂窝 、 麻面。 2 试验 方案 根据试验检测的目的并结合现场的实际情况 , 制定了 荷载试验方案 , 确定了试验内容、 检测断面及测点的位置, 对试验荷载的准备和加载工况进行了合理的安排 , 进行了 试验仪器的准备和测试方法的研究。 2 1 试验内容和测点布置 根据设计的荷载试验方案, 选取空心板跨 中截面为应 变测试截面, 应变测点布置见图 1 ; 选取空心板的跨中
5、截面 为挠度测试截面, 挠度测试截面及测点布置见图 2 ; 在试验 过程中, 对空心板在每级荷载作用下的裂缝宽度、 长度、 起 点坐标及裂缝走向进行观测。 2 2 试验荷载和加载工况 ( 1 ) 恒载 及活载 内力效 应。本试 验 属对 工程 质量 的 鉴定, 试验荷载为正常使用极限状态荷载。本试验为单片 裸梁静载试验, 试验粱桥面铺装尚未进行施工。因而 , 单梁 试验荷载包括二期恒载( 主梁自重及预应力已作用于梁上, 支承中心 空心板跨中 支承中心 说明: 1 图中尺寸均以c ln 计 2 测试截面布置千分 表,共需采用精度 为0 0 0 1 mm的千分 表8 块 图l 2 0 m空心板应力
6、 ( 应变 )测试断面及测点布置 支承 中心 空心板跨中 支承中心 I I I 竺 塑 垒 壁 里 坌 妻审 卓 图2 2 0 m 空心板挠度及支点位移测试断面及测点布置 其效应无法测试) , 活载需按结构横向和纵向影响线进行最 不利 布载 。 经过计算, 在公路 一I 级汽车荷载作用下, 试验梁的荷 载横向分布系数 = 0 3 2 6 , 冲击系数肛= 0 2 8 8 , 计算得二 期恒载和汽车活载在试验梁跨中产生的弯矩值见表 1 。 表 1 控制截面的加载效应和荷载效率 k N n l 检测项 目 s( 1 ) S 静载试验效率7 7 跨 中最大弯矩 P k N m 9 6 8 9 3 0
7、 1 0 4 注 : s为控制荷载作用下 控制截 面最不利 内力 计算值 ; 为冲击 系 ; s 为静载试验荷载作用下控制截 面内力计算值。 本次试验采用跨中单点加载 , 为保证加载效率, 跨中集 中力应为 2 0 8 k N 。 张彦破等: 预应力混凝土空心板单梁静载试验分析 7 3 ( 2 ) 试验荷载的确定。通过对梁的营运特点分析 , 选 梁跨中截面弯矩为控制指标。根据现场的实地调查, 采用 跨中单点集中加载方式 , 加载荷载值为 2 0 8 k N 。本次试验现 场采用配重施加荷载, 分两次加载, 第一次为加载重量为 1 2 5 k N, 第二次加载重量为 8 3 k N, 见图3 。
8、 图3 2 0 m空心板静载试验荷载布置图 ( 单位:c m) 2 3 测试方法和试验设备 空心板挠度测量, 采用在测试截面上布置百分表测量, 挠度测点处分别将百分表布置在两侧支点、 跨中截面。共 计布设3个百分表。空心板混凝土表面应变测量, 采用在测 试截面上布置千分表测量, 在试验梁跨中截面沿梁高布置 5 个千分表 。 在试验过程中, 对空心板采用人工 E t 测, 并配读数放大 镜、 直尺、 照相机等工具量测并记录每级试验荷载作用下的 裂缝宽度、 长度、 起讫点坐标及裂缝走向。 试验荷载持续时间, 原则上取决于结构变位达到相对稳 定所需要的时间, 只有结构变位达到相对稳定后。 才能进入下
9、 一 级荷载阶段。全部测点在正式加载试验前进行零级荷载读 数, 以后每次加载或卸载 1 5 m i n 之后读数一次, 并在结构变位 达到相对稳定后, 进入下一级荷载之前再读数一次。 3 试验 结果与分析 3 1 挠度 试验荷载作用下, 从主梁跨中沉降值 中扣除支座沉降 值, 即为主梁跨中断面挠度实测值; 左试验梁跨中断面挠度 实测值见表2 。跨中挠度相对残余变形越小 , 说明结构弹性 工作状况越充分。 表2 空心板跨中截面静载试验挠度测试结果 实测的空心板跨中截面挠度, 分析表中数据可得: ( 】 ) 试验梁跨中截面实测挠度值为 8 8 m m, 小于相应 理论计算值 1 1 5 8 ram
10、, 其挠度校验系数为 0 7 6 , 在预应力混 凝土桥常见值 0 61 0之间, 说明结构竖向刚度满足公路 一 I 级荷载设计和使用要求, 并具有一定安全贮备。 ( 2 ) 试验梁跨中截面实测的相对残余变形为 5 7 , 满足 公路桥梁承载能力检测评定规程 ( 报批稿) 规定的小 于2 0 的要求, 表明桥跨结构基本处于弹性工作状态。 3 2 应力 ( 应变 ) 在试验荷载作用下, 混凝土应变沿梁高分布基本呈线 性分布。为减少试验误差, 应用最小二乘法原理对各截面 测点数据进行回归分析, 确定一条误差较小的最佳试验曲 线, 即沿梁高变化的直线方程。梁侧混凝土应变测试结果 见图4 。根据最佳试
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