王建立

河南省郵政公司（450000）

0 引言

預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋是我國(guó)最常見的橋梁結(jié)構(gòu)形式之一，隨著交通建設(shè)的飛速發(fā)展，大量的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋出現(xiàn)在了我國(guó)公路和城市道路網(wǎng)絡(luò)之中[1]。對(duì)此，加強(qiáng)對(duì)在役預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的承載能力檢測(cè)評(píng)定，保證其健康、安全服役，保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，以使其發(fā)揮最大效能的經(jīng)濟(jì)效益。所以，橋梁結(jié)構(gòu)承載能力檢測(cè)評(píng)定研究一直以來都是國(guó)際橋梁界的關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

在役預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)定包括持久狀況下承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)針對(duì)的是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的截面強(qiáng)度和穩(wěn)定性，正常使用極限狀態(tài)主要針對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度和抗裂性[2]。

1）配筋預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁承載能力極限狀態(tài)，可依據(jù)檢測(cè)結(jié)果按式1進(jìn)行計(jì)算評(píng)定。

式中∶Z1—承載能力檢驗(yàn)系數(shù)；ξe—承載能力惡化系數(shù)；ξc—配筋混凝土結(jié)構(gòu)的截面折減系數(shù)；ξs—鋼筋的截面折減系數(shù)。

2）配筋預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁正常使用極限狀態(tài)，按公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范及檢測(cè)結(jié)果按式（2）～式（4）進(jìn)行評(píng)定∶

1 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁荷載試驗(yàn)

1.1 檢測(cè)目的及內(nèi)容

通過靜載試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)構(gòu)的靜力效應(yīng)（靜應(yīng)變和靜位移等），分析和評(píng)定該橋承載能力和安全性，了解結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀況和工作狀況，為日后橋梁運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)及管理提供科學(xué)依據(jù)。

根據(jù)外觀檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，經(jīng)研究確定檢測(cè)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁控制截面（跨中截面、L/4截面）的應(yīng)變、撓度及箱梁裂縫開展情況等內(nèi)容。

1.2 測(cè)點(diǎn)布置及檢測(cè)方法

依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮蜋z測(cè)內(nèi)容進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的撓度測(cè)點(diǎn)10個(gè),應(yīng)變測(cè)點(diǎn)36個(gè)，其測(cè)點(diǎn)具體布置如圖1～圖3所示∶

本次試驗(yàn)采用CM-2B應(yīng)變儀自動(dòng)采集、控制其試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用混凝土應(yīng)變片測(cè)定其應(yīng)變，量程為100 mm位移計(jì)測(cè)定其撓度,裂縫觀測(cè)由光電裂縫讀數(shù)儀觀測(cè)監(jiān)控配合人工監(jiān)控。

1.3 試驗(yàn)加載方案

依據(jù)GB 50152-92[3]及參考文獻(xiàn)，該在役預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁實(shí)際梁長(zhǎng)29.58 m,計(jì)算跨徑29.12 m，采用跨中1/2處截面加載,試驗(yàn)荷載由原設(shè)計(jì)單位提供，其加卸荷載等級(jí)分類見表1。

表1 試驗(yàn)加載等級(jí)分類

1.4 破壞準(zhǔn)則

箱梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生如下反應(yīng)時(shí)，試驗(yàn)即終止∶①荷載達(dá)到預(yù)定的最大荷載時(shí)；②橋的變形（撓度、梁端轉(zhuǎn)角）或應(yīng)變超過允許限值（計(jì)算值）的105%時(shí)；③梁體出現(xiàn)超過允許寬度的裂縫時(shí)；④加載設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)；有可能發(fā)生安全問題時(shí)；⑤測(cè)試元件出現(xiàn)異常時(shí)；⑥出現(xiàn)其他影響試驗(yàn)繼續(xù)正常進(jìn)行的情況時(shí)。

2 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

2.1 撓度試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

該預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁撓度的試驗(yàn)值、近似計(jì)算值如表2所示，其荷載撓度曲線如圖4所示，L/2控制截面試驗(yàn)值與計(jì)算值的對(duì)比如圖5所示，L/4、3L/4截面試驗(yàn)值與計(jì)算值對(duì)比如圖6、圖7所示。

對(duì)比表2、圖4～圖7可知，該箱梁在加載等級(jí)荷載作用下，試驗(yàn)梁荷載撓度曲線變化較為圓滑，試驗(yàn)值與計(jì)算值差別較小，主要結(jié)論有∶

①依據(jù)JTG D62-2004[4],當(dāng)箱梁L/2跨加載力達(dá)到設(shè)計(jì)荷載時(shí)，跨中最大撓度ωmax=17.50 mm＜L/600=29120/600=48.5 mm,其試驗(yàn)值滿足JTG D622004[1]國(guó)家規(guī)范的要求，剛度能夠滿足正常使用要求，安全儲(chǔ)備較高；

②在試驗(yàn)過程中，沒有發(fā)現(xiàn)梁體產(chǎn)生新裂縫，結(jié)構(gòu)的殘余變形也很小，由圖5知，結(jié)構(gòu)滯回曲線相對(duì)閉合，說明該預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁在設(shè)計(jì)荷載作用下，其工作性能處于彈性工作狀態(tài)，其計(jì)算可按彈性理論計(jì)算方法計(jì)算。

③由圖6、圖7知，該預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁在加載等級(jí)荷載作用下，測(cè)點(diǎn)L/2、L/4、3L/4跨處的撓度離散性不大，其值在2.0%以內(nèi)，說明該箱梁整性能較好，進(jìn)一步驗(yàn)證JTG D62-2004[4]撓度計(jì)算公式的可行性；

表2 控制截面撓度試驗(yàn)值及近似計(jì)算值（mm）

2.2 L/2控制截面混凝土應(yīng)變?cè)囼?yàn)結(jié)果對(duì)比分析

該箱梁的混凝土應(yīng)變?cè)囼?yàn)值、近似計(jì)算值如表3所示,其L/2控制截面的混凝土應(yīng)變沿截面高度變化如圖8所示，試驗(yàn)值與計(jì)算值對(duì)比圖如圖9所示。

表3 控制截面混凝土應(yīng)變?cè)囼?yàn)值及近似計(jì)算值

1）由圖8可知，混凝土應(yīng)變沿梁截面高度變化較為均勻,可基本假定其變化規(guī)律符合線性變化，結(jié)合無損檢測(cè)技術(shù),說明箱梁材質(zhì)滿足規(guī)范JTJ/T21-2011[2]的要求。

2）由圖9可知，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的混凝土應(yīng)變（梁頂壓應(yīng)變、梁底拉應(yīng)變）試驗(yàn)值小于計(jì)算值，其最大拉應(yīng)變0.000 26遠(yuǎn)小于混凝土極限拉應(yīng)變0.003 3，安全儲(chǔ)備較高，其應(yīng)力試驗(yàn)值滿足JTG D62-2004[4]國(guó)家規(guī)范的要求。

2.3 裂縫

試驗(yàn)過程中沒有發(fā)現(xiàn)裂縫出現(xiàn)，說明該預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁在設(shè)計(jì)荷載作用下，其強(qiáng)度具有一定的富裕度。

3 結(jié)論

通過試驗(yàn)分析研究，主要結(jié)論如下∶

1）經(jīng)試驗(yàn)，在設(shè)計(jì)荷載作用下，該預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁控制截面L/2跨處撓度fd1=17.5 mm＜Z1fL=1.0×48.5 mm=48.5 mm，滿足 JTJ/T21-2011[2]國(guó)家規(guī)范的要求，安全儲(chǔ)備較高。

2）試驗(yàn)梁混凝土最大應(yīng)變?cè)囼?yàn)值260×10-6遠(yuǎn)小于其混凝土極限開裂應(yīng)變，材質(zhì)性能較好，安全儲(chǔ)備較高。

3）在試驗(yàn)過程中，沒有發(fā)現(xiàn)梁體產(chǎn)生新裂縫，結(jié)構(gòu)的殘余變形較小，說明該預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁在設(shè)計(jì)荷載作用下,其工作性能處于彈性工作狀態(tài)，其計(jì)算可按彈性理論計(jì)算方法計(jì)算。

依據(jù)JTJ/T21-2011[2]，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)無損檢測(cè)技術(shù)，該預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁承載力檢綜合評(píng)定為合格。

[1]王炎,王東煒,趙湘育.基于施工組合缺陷的預(yù)應(yīng)力箱梁試驗(yàn)研究[J].河南科學(xué),2011,29(4):439~442.

[2]中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.JTG/T J21-2011,公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程[S].北京:人民交通出版社,2011.

[3]GB 50152-92,混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1992.

[4]JTG D62-2004,公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部,北京:人民交通出版社,2004.