劉展輝

摘要：結(jié)合某預(yù)制梁靜載試驗的工程實(shí)例，介紹試驗實(shí)施過程中的各種實(shí)際問題，并對降低各種不利因數(shù)提出合理的解決辦法，以此得出準(zhǔn)確的承載力判斷依據(jù)，對于同類型的工程試驗具有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：預(yù)制梁；靜載；應(yīng)變；撓度

1 引言

隨著中小跨徑的簡支梁橋在城市中的大規(guī)模建設(shè)，以及商品化的預(yù)制梁場發(fā)展迅速，預(yù)制空心板梁由于其經(jīng)濟(jì)性得到廣泛使用。為了保證成橋的施工質(zhì)量，在預(yù)制梁吊裝前，往往需要對預(yù)制梁進(jìn)行有效的靜力荷載試驗，而本文就提高預(yù)制梁靜載試驗的準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性及安全性，結(jié)合工程實(shí)例，探討幾點(diǎn)問題。

2 工程概述

東莞市某橋，沿線路里程跨線徑為3x20m，橋梁軸線與線路里程夾角為75°。橋?qū)挒?6.5m，雙向六車道，橋面橫向布置為：3.0m（人行道）+12.25m（車行道）+6.0m（中央綠化帶）+12.25m（車行道）+3.0m（人行道）。橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心板簡支梁，下部結(jié)構(gòu)為樁接蓋梁結(jié)構(gòu)和臺帽式橋臺結(jié)構(gòu)。設(shè)計荷載：汽車荷載：公路-Ⅰ級，人群荷載：3.5kN/m2。橋身采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心板。

本次試驗抽取的試驗梁片為跨徑L=20m的中梁，試驗的主要控制內(nèi)力為跨中最大的正彎矩。根據(jù)設(shè)計單位提供的資料，跨中在活載和二期恒載作用下的控制彎矩為735kN·m。

3 加載方案的選擇

在保證試驗結(jié)果準(zhǔn)確性、試驗過程安全性的前提下，試驗加載物可以因地制宜，選用預(yù)制梁場的混凝土支墩水泥塊、整捆鋼絞線、整捆鋼筋，或者傳統(tǒng)的大沙袋。而本例中，結(jié)合現(xiàn)場條件并經(jīng)委托單位同意，采用直徑為1.5m，高為1.8m的鋼筋線圈為加載物，鋼筋線圈平均重量為2.08t/捆；長度為12m，規(guī)格為φ28鋼筋，平均重量為3.1t/捆。試驗加載物采取梁跨上分級對稱布置加載方式，詳見圖1。

20m空心板梁實(shí)驗計算跨徑為18.94m，按內(nèi)力等效原則換算得出最大試驗荷載使用鋼筋線圈的重量為19.7t，梁跨中的最大試驗彎矩值為699kN·m，與控制彎矩的比值為0.95。

由于試驗過程中，混凝土?xí)蜉^大的環(huán)境溫差產(chǎn)生熱脹冷縮，從而對試驗采集的應(yīng)變值和撓度值造成可見的影響。所以靜載試驗應(yīng)該避免在貫穿夏天中午的時間段進(jìn)行，選擇陰天或溫度變化不大的天氣。本例試驗場地位于典型的南方氣候環(huán)境，時間為11月初，于下午至傍晚加載試驗，實(shí)測梁身混凝土溫度為22～24℃。

正式加載前先對試驗梁進(jìn)行了預(yù)加載，使結(jié)構(gòu)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。20m梁試驗加載分3級進(jìn)行。每級持荷15min，每5min記錄一次數(shù)據(jù)，最后一級持荷30min。試驗采用1級卸載，卸載后待量測儀器讀數(shù)穩(wěn)定后對殘余變形進(jìn)行量測。試驗加載順序見表1。

4 測點(diǎn)布置及測試內(nèi)容

4.1 應(yīng)變測點(diǎn)布置

板梁1/4L、1/2L、3/4L截面的底面粘貼振弦式應(yīng)變計，通過Data Taker 615數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對信號進(jìn)行采集處理，1/2L截面應(yīng)變測點(diǎn)布置如圖2所示，1/4L和3/4L截面僅在梁底布置一個應(yīng)變計，位于截面底邊中心處。對于應(yīng)變計的安裝，一定要與應(yīng)變的線方向平行。

4.2 撓度測點(diǎn)布置

在采集撓度數(shù)據(jù)時，很多同行使用人工抄讀百分表的方法，但撓度測點(diǎn)較多時，抄讀時間偏長，較難在同一個時間點(diǎn)上采集完數(shù)據(jù)。為了提高測試準(zhǔn)確性、時間連續(xù)性和減少人工干擾因數(shù)，在測試該梁撓度時，采用武漢巖海公司生產(chǎn)的樁基靜載儀配合位移傳感器采集梁跨中、四分點(diǎn)處撓度以及橡膠支座的沉降，共布設(shè)10個撓度測點(diǎn)，布置如圖3所示。

其中，煤渣地面上安放混凝土塊支墩，板式橡膠支座置于支墩中部兩邊對稱位置，對于支墩沉降的觀測可以使用精密水準(zhǔn)儀配合測微器，或者通過延長基準(zhǔn)點(diǎn)使用百分表測讀。本例中就是使用后一種方法，在支墩底面往上約5cm打入膨脹螺絲，通過5.4m長的貝克曼梁將基準(zhǔn)點(diǎn)往外延伸3.6m，從而減少加載過程中地面沉降的影響。

4.3 裂縫觀測

試驗加載過程中對跨中控制截面處的裂縫開展情況進(jìn)行觀測。為了人員安全，吊裝加載物過程中，嚴(yán)禁進(jìn)入加載物及梁傾覆范圍內(nèi)，同時注意采集儀器上數(shù)據(jù)的特變。

5 結(jié)果分析評價

5.1 撓度

在各級荷載作用下，板梁各撓度觀測點(diǎn)結(jié)果如表2所示，滿載時跨中最大撓度值為-11.34mm，卸載后殘余變形值為-1.37mm。撓度隨跨中彎矩的增加基本呈線性變化，測點(diǎn)線性相關(guān)系數(shù)為0.9938，線性相關(guān)性較好。實(shí)測撓度曲線與理論撓度變化規(guī)律基本一致，實(shí)測值小于理論值。

5.2 應(yīng)變

板梁各應(yīng)變觀測點(diǎn)結(jié)果如表3所示，板梁滿載時梁底1、2應(yīng)變測點(diǎn)中，2號測點(diǎn)數(shù)據(jù)異常，舍去。1號測點(diǎn)最大拉應(yīng)變?yōu)?6με，卸載后應(yīng)變?yōu)?4με。應(yīng)變基本隨跨中彎矩按照線性規(guī)律變化，測點(diǎn)線性相關(guān)系數(shù)為0.9821，線性相關(guān)性很好。

由于振弦式應(yīng)變計安裝過程中，因扭轉(zhuǎn)、膠水進(jìn)入縫隙等人為因數(shù)，可能造成工作失效，所以關(guān)鍵控制點(diǎn)上要設(shè)兩個或兩個以上平行檢測點(diǎn)，以作校驗。

2. 2號測點(diǎn)數(shù)據(jù)異常，作廢。

5.3 裂縫

試驗前后對各片梁進(jìn)行全面裂縫檢查，試驗過程中未發(fā)現(xiàn)裂縫產(chǎn)生。

5.4 結(jié)果評定

在試驗荷載作用下，梁中測點(diǎn)的實(shí)測應(yīng)變和撓度值均小于相應(yīng)的理論計算值，且試驗梁撓度和應(yīng)變與荷載基本呈線性變化，結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)，結(jié)構(gòu)有安全儲備。試驗前后均未發(fā)現(xiàn)裂縫，滿足《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》要求。綜上所述，該預(yù)制單梁滿足設(shè)計要求。

6 結(jié)束語

通過上述工程實(shí)例，對于單梁靜載試驗，我們還有很多需要改進(jìn)的地方。為了提高整個觀測采集系統(tǒng)的準(zhǔn)確性同時結(jié)合實(shí)際條件，應(yīng)選擇合理的加載方案，消除或降低環(huán)境溫度影響、人為安裝誤差、觀測基準(zhǔn)點(diǎn)形變、儀器不可預(yù)料失效等不良因數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]CJJ77-98，城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)[s].

[3]JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[s].