楊 成，黃質(zhì)宏，盧 萍，璩澤君

(貴州大學土木工程學院，貴州 貴陽 550025)

鋼絞線張拉過程中箱梁冷縫應力應變分析

楊 成，黃質(zhì)宏*，盧 萍，璩澤君

(貴州大學土木工程學院，貴州 貴陽 550025)

通過預應力錨索張拉過程中對冷縫位置處新舊混凝土應力應變值測讀，比較每個測試位置兩個測試點的應變和應力變化情況，分析箱梁冷縫處新舊混凝土的共同工作、協(xié)調(diào)變形能力，并用數(shù)理統(tǒng)計軟件SPSS分析同區(qū)域兩個測點的應變相關性，兩者對比，以此判斷冷縫處新舊混凝土協(xié)調(diào)變形能力。

冷縫；箱梁；受力性能

冷縫是指同一混凝土結構的上下兩層混凝土的澆筑時間間隔超過初凝時間而形成的施工質(zhì)量縫，是在施工過程中由于某種原因使前澆筑混凝土在已經(jīng)初凝后，后澆筑混凝土繼續(xù)澆筑，使前后混凝土聯(lián)結處出現(xiàn)一個軟弱的結合面。混凝土的冷縫在施工中是嚴禁出現(xiàn)的，此類問題一旦發(fā)生極難處理，冷縫的出現(xiàn)對結構的整體工作性能有較大的影響。

1 工程概況

某大橋其中一聯(lián)橋梁布置為3×25m，采用 C50 現(xiàn)澆預應力砼箱梁，箱梁高1.7 米，箱梁寬度為16米，橋梁位于直線段及R=500m的曲線上。普通鋼筋采用HPB235級和HRB335級兩種，預應力鋼筋在縱向、豎向預應力筋采用Φ15.20mm預應力鋼絞線，橫向預應力筋采用Φ12.7mm預應力鋼絞線。預應力鋼絞線的張拉控制應采用0.75fpk、0.37fpk、0.72fpk。在該橋箱梁底板澆筑完成后，相隔18個月進行腹板和頂板的澆筑，在箱梁的腹板位置處形成了施工冷縫。

2 測試方案

2.1 試驗截面及測點

為檢驗二次澆筑混凝土(冷縫)在外荷載作用下的共同工作性能。通過在箱梁腹板截面(新澆混凝土、舊混凝土)粘貼電阻應變片的方式進行應變數(shù)據(jù)采集，對比分析二次澆筑區(qū)域混凝土應變數(shù)據(jù)。應變片為1/4橋工作片形式，應變片的測試方向與混凝土的主要受力方向一致。箱梁設置4個測試截面，每個截面12個應變測點，整個箱梁共設置48個應變測點，貼片沿水平方向粘貼[1]-[4]。

應變測點布置如圖1、2。

表1 控制截面位置和測試內(nèi)容

備注：L為箱梁總長

圖1 測試截面應變測點布置示意圖

2.2 試驗荷載及分級加載

根據(jù)該橋結構形式，設置4個測試截面，即：1-1截面、2-2截面、3-3截面、4-4截面，每個截面12個應變測點，按照路線前進方向對每一個斷面從右至左對應變測點依次進行編號，即：1#～24#測點(一個測點位置處有兩個測試點，其中A為新混凝土測試點；B為舊混凝土測試點)(如圖1、2)。

按照預應力鋼絞線張拉順序，張拉鋼絞線(該箱梁共24束錨索)兩端同時逐級加載、并同截面對稱張拉，根據(jù)張拉順序共分12個工況，在加載過程每個工況按3個等級加載，即初始應力0→(0.15σcon)→(0.3σcon)→(1.0σcon)。

3 應變測試結果

3.1 試驗數(shù)據(jù)

按照測試方案進行測試，選取其中幾個典型的應變測試點，結果如下。

表2 1-1截面測試結果(με)

表3 2-2截面測試結果(με)

表4 3-3截面測試結果(με)

表5 4-4截面測試結果(με)

圖3 1-1截面測點1-A、1-B應變曲線 圖4 2-2截面測點2-A、2-B應變曲線

圖5 3-3截面測點3-A、3-B應變曲線 圖6 4-4截面測點4-A、4-B應變曲線

3.2 SPSS分析

SPSS中兩個獨立樣本檢驗是非參數(shù)檢驗方法的一種，其基本功能是判斷兩個獨立的樣本是否來自于相同分布的總體。這種檢驗過程是通過分析兩個獨立樣本的均數(shù)、中位數(shù)、離散趨勢、偏度等描述性統(tǒng)計量之間的差異來實現(xiàn)的。Mann-Whitney U 檢驗是SPSS非參數(shù)檢驗(兩個獨立樣本檢驗)中的一種檢驗方法，其基本原理為假設兩個樣本分別來自除了總體均值以外完全相同的兩個總體，目的是檢驗這兩個總體的均值是否有顯著的差別[5]-[6]。

根據(jù)該橋應變測試結果的數(shù)據(jù)的性質(zhì)，對其試驗結果數(shù)據(jù)分析采用SPSS軟件非參數(shù)檢驗中的Mann-Whitney 檢驗，分析同區(qū)域兩個測試點數(shù)據(jù)的差異性。

表6 測點1 SPSS非參數(shù)Mann-Whitney 檢驗

表7 測點2 SPSS非參數(shù)Mann-Whitney 檢驗

表8 測點3 SPSS非參數(shù)Mann-Whitney 檢驗

表9 測點4 SPSS非參數(shù)Mann-Whitney 檢驗

通過SPSS計算分析，該橋箱梁混凝土應變測試差異性分析結果與A、B應變測試點數(shù)據(jù)變化曲線吻合情況詳見表10。

表10 應變測試結果分析表

注：P>0.05為不存在顯著性差異；P<0.05為存在顯著性差異。

通過對該箱梁24個區(qū)域的混凝土應變測試數(shù)據(jù)進行分析，其中21個區(qū)域的混凝土應變實測值隨預應力鋼絞線的分級張拉、工況、荷載變化而變化，新舊二個區(qū)域測點的混凝土應變值能夠同步變化，其應變曲線吻合度均較好，不存在顯著差異，這表明該箱梁二次澆筑的混凝土在張拉荷載作用下能夠處于共同協(xié)調(diào)的工作狀態(tài)。

部分測點(如測試區(qū)2)的應變測試數(shù)據(jù)存在差異，新舊混凝土的應變曲線前半段較吻合，后半段不完全吻合，其主要原因有：①電阻應變片粘貼有差異；②部分測點區(qū)域新舊混凝土的表面平整度、干燥度有差異；③測試誤差等。

4 結 論

(1)箱梁二次澆筑混凝土形成的施工冷縫，在同區(qū)域二個不同測點上下位置處布置應變片，能夠有效的測試混凝土的共同工作能力；

(2)在本次混凝土應變測試中，絕大部分區(qū)域的混凝土應變實測值隨預應力鋼絞線的分級張拉、工況、荷載變化而變化，同區(qū)域新舊混凝土二個測點的應變值能夠同步變化，其應變曲線吻合度均較好，這表明該箱梁二次澆筑的混凝土在張拉荷載作用下能夠處于共同協(xié)調(diào)的工作狀態(tài)；

(3)測試數(shù)據(jù)表明同區(qū)域新舊混凝土二個不同測點的應變值存在一定的差異，其主要原因分析有：①電阻應變片粘貼有差異；②部分測點區(qū)域新舊混凝土的表面平整度、干燥度有差異；③測試誤差等；

(4)本次試驗中SPSS軟件分析結果和應變曲線吻合度較好，說明數(shù)理統(tǒng)計軟件可以在土木工程試驗中進一步的應用；

(5)冷縫的出現(xiàn)對結構的整體性有較大的影響，在現(xiàn)場施工過程中應加強質(zhì)量管理，防止冷縫的發(fā)生。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB/T 50152-2012混凝土結構試驗方法標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GBT 50784-2013混凝土結構現(xiàn)場檢測技術標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[3] 中華人民共和國交通部.JTG D62-2004 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范[S].人民交通出版社，2004.

[4] 姚華.靜載試驗中有冷縫箱梁受力性能研究[J].工程科技.2014(3)：198-198.

[5] 楊維忠，張?zhí)?SPSS統(tǒng)計分析與行業(yè)應用案例詳解(第二版)[M].北京：清華大學出版社.2011.53-73.

[6] 林麗，兩組獨立數(shù)據(jù)差異性統(tǒng)計檢驗方法及應用的研究[D].上海交通大學碩士學位論文，2007.

(責任編輯：王先桃)

Anchor Cable Tension in the Process of Cold Box Girder Joint Stress and Strain Analysis

YANG Cheng，HUANG Zhihong*，LU Ping，QU Zhejun

(college of civil Engineering，Guizhou Universitg，Guiyang 550025 China)

To measure the stress and strain at the position of the cold joint between the new and old concrete by the pre-stressed anchor cable tensioning process,compare the strain and stress changes of two test points in each test position,analyze the interacting behavior and coordinated deformation ability of the new and old concrete in the cold joint of the box girder,and use SPSS, the mathematical statistics software to analyze the strain dependence of the two measurement points in the same area,on the basis of the comparison,judging the coordinated deformation ability of new and old concrete in cold joints.

cold joint；box girder；mechanical behavior

1000-5269(2016)06-0089-04

10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2016.06.20

2016-06-01

貴州省科學技術基金項目(黔科合LH字[2015]7085號)

楊 成(1991-)，男，在讀碩士，研究方向：巖土工程。Email：913194210@qq.com.

*通訊作者： 黃質(zhì)宏，Email：854584164@qq.com.

TU317.3

A