装配式T梁检测及静载试验方案研究.pdf

193 I n s p e c t io n/检验检测现阶段，装配式 T 梁在中、小跨径公路桥梁预制梁中属于最广泛的应用形式，其拥有受力明确、构造简单、成本低等特点，可使用预应力混凝土结构和钢筋混凝土结构，与板式桥梁相比可以满足更高跨径要求，能够适应各种形状的斜桥、坡、弯等。所以，装配式T梁在公路和桥梁工程中得到了非常广泛的应用，特别是对于不存在特殊景观的公路中、小跨径桥梁工程中，由于其施工时间短、标准化程度高等优势受到了众多工程人员喜爱。1 工程情况某工程装配式后张预应力混凝土简支 T 梁桥为 1级公路设计荷载，双向四车道，安全等级达到一级设计，T 梁 2 m 高，160 cm 宽，29.94 m 长，29.10 m计算跨径。T 梁制作使用 15.2 mm 直径高强低松弛预应力钢绞线和 C50 混凝土制作，钢绞线拥有 195 GPa弹性模量，1 860 MPa 抗拉强度标准值；选择 HRB 400 和 HRB 300 规格普通钢筋。图 1 为该装配式 T 梁桥跨中横断面。出于深入分析该装配式 T 梁材料特性和外观状况的目的，在本次研究中将采取专项检测方式，检测混凝土强度、裂缝、外观等。为了验证该 T 梁设计的科学性，并保证 T 梁能够在施工中发挥理想效果，将进行 T 梁跨中截面静载试验，试验主要包括破坏工况、开裂工况以及正常工况三部分。在本次研究中所使用的静载试验和专项检测方案，能够为后续装配式 T 梁桥受力性能评价工作提供依据，并在技术层面有效支持验收、使用、管理 T 梁的工作。图 1 装配式 T 梁桥跨中横断面示意图2 专项检测2.1 外观检测在 T 梁预制工作结束后，由于在设计、施工、养护等过程中可能存在损伤梁体的情况，所以，相关人员必须规范开展外观检测工作，通过此方式可以深入了解梁体实际情况。在开展外观检测工作时，大多需要有效结合各种检查工具和人工目测。在本次方案中将有效结合尺量和目测的方法检查预制梁场所有 T 梁外观，确认梁体是否存在局部破损等问题。在详细检查完 T 梁外观后，需详细记录病害实际情况，包含病害程度、范围、部位等信息。2.2 裂缝检测在检测裂缝分布时，主要是了解 T 梁出现裂缝的位置和走向，并将裂缝实际分布情况绘制在图纸中。在深入分析裂缝成因和发展情况的前提下，明确裂缝类型及成因。在本方案中将使用钢直尺或钢卷尺作为检测裂缝分布工具；在检测裂缝宽度时，其主要测量指标为裂缝走向垂直宽度，以不同厚度尺寸塞尺、裂缝刻度尺、电子显微镜作为测量工具；在检测裂摘要：为了提升 T 梁检测和荷载试验的规范性，文章将结合某工程实际情况详细研究装配式 T 梁检测及静载试验方案，在该方案中主要存在专项检测和静载试验两部分内容，其中在静载试验中将设置梁体混凝土强度检测、初始裂缝检测、梁体外观检测等内容。在 T 梁静载试验方面，针对破坏、开裂、正常等工况制定适宜的荷载试验方法、计算方式以及计算相关结果，然后阐述试验装置、测点布置、测试内容、试验流程、修正策略等内容。本次研究中所制定的检测和静载试验方案不但可以直接用于该工程 T 梁性能检测工作，还能够为相关人员开展工作提供一定参考价值。关键词：静载试验；装配式 T 梁；专项检测张轶男装配式 T 梁检测及静载试验方案研究（甘肃省交通科学研究院集团有限公司，甘肃 兰州 730000）检验检测/Inspection缝深度方面，合理利用非金属超声波检测仪，并结合实际情况选择双面斜测法、单面平测法。其中，双面斜测法明显拥有更高测试精度，但是只对结构表层存在的裂缝适用，而在裂缝存在5 0 0 mm以内开裂深度或者仅能测试一个结构损伤表面时应运用单面平测法。2.3混凝土强度检测倘若在混凝土强度检测中仅使用回弹法，仅能获取其表面强度指标，对于其内部结构强度了解不足，在实际运用中存在检测结果综合性差的问题，因此在本方案中运用超声回弹综合法。在本次开展混凝土强度检测工作的过程中，将在每片梁中选择1 0 个测区，以此保证测量结果准确定。在完成测试工作后，以相关技术规程为基础有效处理各种数据，最终确定梁体混凝土强度，从而为后续研究打下坚实基础。3静载试验在开展梁体静载试验时，梁体跨中截面属于受力薄弱点，因此在本次方案中最大正弯矩精力将加载到梁体跨中截面。3.1计算分析在本方案中将从正常工况、开裂工况、破坏工况分别开展装配式T梁跨中抗弯静载试验，在试验过程中将两点集中力施加到梁体，两加载点都处于跨中区域，两点间拥有4 m间距。在加载前应明确各工况下荷载情况，从而合理把握试验流程。3.1.1正常工况将T梁正常使用情况下各种参数输人到试验控制系统中，模拟梁体实际受力情况。因为本桥公路设计荷载等级为1 级，再加上跨中截面为试验位置，因此在计算各梁横向分布系数时运用钢接板梁法，对图中从左至右各梁从1 开始依序编号，最终得到如表1 所示计算结果。表1 各梁横向分布系数计算结果染号1号2 号3号4号5号6号横向分布系数0.596有表1 所示结果可知，各梁在横向分布系数方面只存在较小差异，并且边梁与其他梁相比拥有较大横向分布系数，并且边梁能够受到大部分防撞护栏荷载作用，所以本次静载试验将以边量作为加载对象。在相关试验规程中规定，试验人员应该保证静载试验拥有0.8 5 1.0 5 范围内的荷载效率。在计算时使用式（1）最终得到如表2 所示计算结果。S,7.=M.+(1+L)sM,式中横向分布系数用表示；静载试验荷载效率用。表示；试验荷载下梁体跨中弯矩用S表示；二期活载和恒载下梁体跨中弯矩分别用M。和M，表194示；冲击系数用u表示。表2 正常工况计算结果试验单点加载力(1+u）E MuM(kNm)S.(kN-m)(kN)(kNm)0.14822333.1.2开裂工况后张PC梁的有效预应力与开裂荷载之间存在密切联系，为了保证试验结果的准确性首先必须了解预应力受到各个施工工序的影响程度。瞬时损失：波纹管与钢绞线之间产生摩擦会降低预应力；锚固损失就是在设置预应力钢束过程中，在接缝压缩、钢筋回缩、锚具形变等导致损失预应力。弹性压缩影响预应力的情况。长期损失：当混凝土出现收缩徐变现象时会降低预应力；当钢束开始松动后会降低预应力。想要得出准确的梁体开裂荷载和有效预应力计算结果，利用midas/civil软件可以呈现出与单梁存在相同情况的模型，该模型存在相同的节点数量与单元数量，均为6 8 个。将混凝土徐变收缩等情况融人模型；根据施工现场实际情况设置5 5%环境湿度，加人5水泥种类系数，以3 d龄期为混凝王收缩初始时间。与T梁实际施工流程为基础，将施工阶段融人模型中，从而使预应力分析达到更高精度，详细情况见表3。表3 施工阶段设计情况施工步骤混凝土浇筑张拉预应力注浆60d存染加载试验时间（d）1最终得出如表4 所示的加载试验预应力损失和有效预应力。表4 预应力计算结果（MPa）钢束长期损失瞬时损失弹性压缩损失总损失有效预应力N1196.0N2185.5N3193.4根据相关设计规范可知，C50混凝土需要达到2.65MPa单轴抗拉强度标准值。由于本次双点集中力加载点之间的距离为4 m，最终计算出1 0 7 6 9 kN梁体跨中截面抗裂弯矩，当出现开裂情况时单点干斤顶需要承受6 6 7 kN加载力。0.5260.541365820.919.020.90.5410.5262350950.950.068.90.5963.1.3破坏工况本工程中使用了适筋梁类型的装配式T梁，在真正破坏梁体前，首先破坏力会在跨中截面下缘纵向预应力钢束和钢筋上发挥作用，然后会压溃跨中上缘混凝土，进而破坏梁体。梁体跨中截面存在平衡受力，因此混凝土受压区高度h1可以通过式（2）计算，进一步计算能够明确混凝土受压区形心到普通钢筋形心之间距离h2，以及(1)混凝土受压区形心和预应力钢束形心中间间距h3。在明确这些参数后，梁体跨中截面的抗弯承载力可以使用式（3）完成计算。f.4,=f,A,+f,4,45816970267.81127.2254.51140.5283.21111.8（2）0.999Inspection/检验检测M=f,A,h,+f,A,h;式中fc为梁体C50混凝土实测轴心抗压强度；最终计算结果为3 8.7 MPa，并且通过计算得出梁体框中拥有1 8 4 2 1 kNm截面抗力，在破坏工况下梁体干斤顶单点存在1 2 8 7 kN加载力。3.2加载装置和反力架本次静载试验为了保证试验结果的科学性，将以施工现场作为试验场地，在现场相关人员需要合理设置加载装置和反力架。在设计反力架时应该以下两方面问题：以梁体破坏荷载为基础，从而确保加载系统能够有效满足安全方面的要求。以工装刚度为依据，进而为顺利开展加载试验提供有效保障。在设置加载装置方面同样需要注意两方面问题：满足加载分级需求，保证在每个等级荷载下都可以持荷一段时间。为了确保试验的安全性和准确性，相关人员必须在规定时间内卸载加载装置。利用两点加载方式落实T梁静载试验，在布置试验装置时从下到上分别是、承台、制作、试验梁、垫板、千斤顶、钢绞线、支撑柱、反力梁、锚固梁。3.3测试在开展T梁静载试验时，测试跨中区域低缘钢筋正拉应变、顶缘混凝土正压应变、梁端阶段主应变。在实际操作过程中使用以下仪器测试应变：1 5 个钢筋应变片、1 0 5 个混凝土应变片、数字应变仪。另外，测试右支点截面、跨中截面、左支点截面、3/4 跨截面、1/4跨截面的梁端转角和竖向位移，在此过程中需要准备以下仪器：4 个干分表、1 0 个拉线式位移计。当加载至开裂后，应仔细观察测量并记录梁体破坏形态和裂缝发展情况。3.4试验加载流程为了保证各种检验仪器能够在试验过程中处于良好工作状态，首先应规范落实预加载操作，循序渐进完成预加载工程，设置3 0 0 kN荷载峰值。然后以3.1中所得参数正式开展加载工作，依次完成各种工况下加载试验。正常工况分级加载时，需对梁体裂缝、挠度和应变改变情况开展密切观察，如果发现开始产生梁体裂缝，应第一时间停止加载，并明确结束加载时的梁体裂缝情况和荷载情况，然后分级卸载。开裂工况分级加载过程中，应对各种参数进行准确记录，如梁体应变、裂缝等，其加载工作同样是在有裂缝产生后终止，并明确最终荷载值，之后在图纸中标记出梁体裂缝的详细信息，然后分级卸载。在进行破坏工况分级加载过程中，同样需要明确梁体挠度、裂缝、应变等参数，当出现位置相同的两个裂缝时，需要将加载试验停止，在此过程中二次开裂荷载就是当时荷载。之后开展后续分级加载工作，(3)当裂缝具有最大宽度值0.2 0 mm时，完成荷载情况记录，同时将裂缝分布情况绘制在图纸上；继续开展加载工作，直至破坏梁体，此时荷载为破坏荷载。3.5修正温度影响在试验加载期间，环境温度变化会极大影响梁体试验结果。所以在方案中应该制定修正温度影响试验数据的策略，也就是在试验前深人分析温度对试验的实际情况，借助式（4）构建测点测值和温度变化之间的线性关系。K,=4SAt,式中K表示每当提高1 时空载测点实测值变化量；S表示空载时受温度变化影响某一时间段内测点实测值变化量；t表示与S相对应的相同时间内温度变化量；然后可以正式修正测点实测值温度，计算方法如式(5)。S=S-AtK,式中S表示修正后的温度结果；S为修正前的温度实测值；t为S在观测时间段内对应的温度变化，应该使用构件表面温度作为混凝土应变，并且以环境温度为挠度。4结语文章以某工程装配式后张PC简支T梁桥作为研究对象，结合实际情况科学合理地制定了T量专项检测和静载试验方案。其中T梁专项检测包含检测梁体混凝土强度、检测初始裂缝、检测梁体外观等内容。在开展T梁跨中抗弯静载试验的过程中，计算流程和计算结果分为破坏工况、开裂工况、正常工况三个部分，并且完成了试验所需加载装置和反力架设计工作，最后详细阐述了试验流程、测试内容、温度修正等方法。相关人员能够在该项目装配式T梁检测及静力荷载试验中直接使用该专项检测和静载试验方案，能够取得较为准确的计算结果。作者简介：张轶男（1 9 8 7），男，籍贯：甘肃兰州，学历：本科，职称：工程师，研究方向：公路工程试验检测。参考文献：1公茂利.预制T梁早期裂缝的检测鉴定方法研究 .建筑安全,2 0 2 1(0 3):2 3-2 6.2傅立军，李院军，王新伟.宽幅装配式T梁桥荷载试验及横向分布分析方法研究.北方交通,2 0 2 0(0 3):5-9.3朱毅.简支T梁桥承载能力静载试验分析.山西交通科技,2 0 2 2(0 4):5 8-6 1.(4)(5)195