張玉平

（新疆一龍中達建設(shè)工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

0 情況簡介

天津某開發(fā)區(qū)，主線路總長約 11 公里，其中一新建橋梁，全橋上部結(jié)構(gòu)采用 20m 和 25m 后張預應(yīng)力板梁結(jié)構(gòu)。混凝土空心板梁采用 C50 混凝土，鉸縫采用C50 混凝土，建成后為評測其承載能力，需進行靜載試驗評估。

該橋技術(shù)標準：

（1）橋面寬度：單側(cè)橫向布置為 0.5m（防撞護欄）+19.5m（車道凈寬）+2.35m（人行道）+0.4m（人行道欄桿）。

（2）橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計基準期：100 年；結(jié)構(gòu)設(shè)計安全等級：一級；橋梁所處環(huán)境類別：Ⅱ類。

（3）設(shè)計荷載：公路—Ⅰ級（適用于城市主干路）；人群荷載：3.5KPa 的均布荷載。

（4）橋梁凈空：規(guī)劃河道常水位 2.0m，最高水位2.5m，本工程河道沒有通航要求。

1 試驗的目的及依據(jù)

1.1 試驗?zāi)康?/h3>

按照試驗方案，將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置（圖 1），觀測橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫等參量，然后根據(jù)有關(guān)規(guī)范和規(guī)程的指標，判斷橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力以及在荷載作用下的工作性能。

圖 1 測試截面示意圖

1.2 試驗依據(jù)

（1）“天津某工業(yè)區(qū)市政基礎(chǔ)設(shè)橋梁工程”圖紙

（2）JTG 3362—2018《公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》

（3）《公路舊橋承載能力鑒定方法》

1.3 試驗內(nèi)容

（1）撓度檢測：檢測在試驗荷載作用下預應(yīng)力空心板梁 L/4、L/2、3L/4 跨撓度。

（2）應(yīng)力檢測：檢測預應(yīng)力空心板梁跨中、L/4跨、3L/4 跨梁底及跨中腹板混凝土表面應(yīng)力。

（3）裂縫觀測：在靜載試驗過程中，觀測跨中梁底有無橫向裂縫和支座附近腹板有無斜裂縫。

2 試驗方案

2.1 試驗梁的選擇

根據(jù)計算結(jié)果，綜合比較中、邊梁的內(nèi)力，著眼于成橋運營的安全性，會同業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理等有關(guān)方面，依據(jù)施工情況及有關(guān)資料，選用施工質(zhì)量較差、成橋后受力最不利的梁作為試驗對象。

此次 25m 后張預應(yīng)力空心板梁靜載試驗，選取K0+105.5 中橋左幅橋 8 號中板作為試驗對象。

2.2 測點布置

此次 25m 后張預應(yīng)力空心板梁靜載試驗，選取中板跨中截面作為控制截面，測試截面如圖 2 所示。

2.2.1 撓度測點

撓度測點共布置 8 個，沿梁縱向分別布置在支座、L/4、L/2、3L/4 處，其中 L 為支座中心線之間的距離，支座處測點用于檢測支座沉降量。各處的測點圖見圖 3和圖 4。

圖 2 撓度測點布置示意圖

圖 3 1-1、5-5 截面撓度測點橫向布置圖

圖 4 2-2、3-3、4-4 截面撓度測點橫向布置圖

2.2.2 應(yīng)力測點

預應(yīng)力空心板梁共布置 11 個應(yīng)力測點，其中在板梁跨中截面布設(shè)應(yīng)力測點 9 個，分別為：梁底 1 個、沿腹板高一側(cè)布置 5 個、另一側(cè)布置 3 個，用于檢測在試驗荷載作用下混凝土的最大拉、壓應(yīng)力以及沿梁高應(yīng)變變化情況；在 L/4 及 3L/4 截面梁底各布置 1 個測點，用于測量梁底混凝土應(yīng)力。

測點布置如圖 5～7 所示。

圖 5 應(yīng)力測點布置立面圖

圖 6 3-3 截面應(yīng)力測點橫向布置圖（單位：cm）

圖 7 2-2、4-4 截面應(yīng)力測點橫向布置圖（單位：cm）

2.3 加載方案

2.3.1 試驗荷載效率

此次試驗的 25m 后張預應(yīng)力空心板梁，計算跨徑為 24.3m?？紤]二次恒載和活載的作用，選取最不利荷載組合計算各控制截面的內(nèi)力。經(jīng)計算試驗需要加載彎矩值為 1193.71kN·m，試驗實際加載彎矩值為1020.47kN·m，試驗荷載效率系數(shù)為 0.85，滿足規(guī)范值0.8～1.05 的范圍要求。

2.3.2 試驗荷載

試驗采用成捆鋼絞線作為砝碼進行加載，共 6 捆，砝碼具體質(zhì)量見表 1。

表 1 加載砝碼對照表

試驗共分 4 級進行加載，每個砝碼寬 1m，相鄰砝碼中心距離為 1.5m。在試驗中，為保證試驗數(shù)據(jù)的可靠，每級荷載加完以后，持荷 15 分鐘后讀數(shù)，且應(yīng)每隔 3～5 分鐘讀數(shù)一次，當數(shù)據(jù)增量小于上一次增量的10% 時，即可認為數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。

2.3.3 試驗程序

此次靜載試驗加載分 4 級進行，卸載采用 3 級對稱卸載的方法，以便與加載過程進行校核。

2.3.4 試驗注意事項

在試驗過程中若出現(xiàn)下列情況，應(yīng)立即告知試驗指揮者，并停止加載試驗：

（1）梁底撓度過大或者應(yīng)力（應(yīng)變）值過大，超過理論計算值。

（2）如出現(xiàn)裂縫，應(yīng)先停下檢查原因，核實無誤后再決定是否繼續(xù)加載。

（3）加載過程中，相關(guān)參數(shù)變化出現(xiàn)異常。

表 2 板梁撓度測試結(jié)果 mm

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 梁體撓度結(jié)果及分析

根據(jù)所加試驗荷載，理論撓度值采用 MIDAS/CIVIL 進行計算。各測點撓度值應(yīng)為實測撓度值與支座沉降量之間的差值。

各階段荷載作用下板梁撓度測試結(jié)果見表 2。由表2 可見，卸載后 L/4、L/2、3L/4 截面處的殘余變形值為分別為 0.18mm、0.10mm、0.13mm，相對殘余變形分別為 4.42%、1.76%、3.56%，小于新結(jié)構(gòu)殘余變形的上限——20%，表明該預應(yīng)力空心板梁結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)良好。

各測試截面撓度變化如圖 8 所示，實測最大撓度為5.68mm，小于理論計算值 10.89mm，且小于規(guī)范規(guī)定限制 L/600=41.67mm，撓跨比為 1/4278。

圖 8 各測試截面荷載—撓度曲線圖

跨中截面實測撓度與荷載的關(guān)系如圖 9 所示。由圖9 可見，在各級試驗荷載作用下，試驗梁跨中截面的撓度隨荷載的增加基本呈線性變化，符合結(jié)構(gòu)計算理論，表明結(jié)構(gòu)在彈性階段內(nèi)工作。

圖 9 跨中測點荷載—撓度曲線圖

3.2 梁體應(yīng)力檢測結(jié)果及分析

通過連續(xù) 4 級加載，3 級卸載，各測點的應(yīng)變值見表 3，跨中截面梁底應(yīng)力見表 4，其中負值表示受壓，正值表示受拉。

表 3 梁體各測點應(yīng)變值（με）

由圖 10 可見，各測點應(yīng)變值沿梁高呈線性關(guān)系，符合平截面假定。理論計算截面中性軸位于距離梁底64cm 高的位置，從圖上來看，實測值基本在此附近，應(yīng)變測試結(jié)果表明梁體工作良好。

圖 10 跨中截面應(yīng)變測試結(jié)果

由表 4 和圖 11 可見，該梁在試驗最大荷載作用下，跨中截面梁底混凝土產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力為2.81MPa，理論計算拉應(yīng)力為 4.17MPa，應(yīng)力校驗系數(shù)為 0.67。各加載級間應(yīng)變變化與加載砝碼數(shù)成正比關(guān)系，應(yīng)變值較好的符合線性關(guān)系。

表 4 跨中梁底測點（3-9）應(yīng)力值 MPa

圖 11 跨中梁底測點荷載—應(yīng)變曲線圖

由表 5 和表 6 可見，該梁在試驗最大荷載作用下，L/4 跨截面梁底混凝土產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力為 2.10MPa，理論計算拉應(yīng)力為 2.58MPa，應(yīng)力校驗系數(shù)為 0.81；3L/4 跨截面梁底混凝土產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力為 2.32MPa，理論計算拉應(yīng)力為 2.58MPa，應(yīng)力校驗系數(shù)為 0.90。

表 5 L/4 跨梁底測點（2-1）應(yīng)力值表 MPa

表 6 3L/4 跨梁底測點（4-1）應(yīng)力值表 MPa

3.3 裂縫觀測結(jié)果

在該梁加載過程中，滿載持續(xù)時間內(nèi)及卸載以后，跨中梁底無橫向裂縫，支座附近腹板無斜向裂縫。

4 結(jié)論

通過對橋梁左幅橋 8 號中板的靜載試驗與分析可得如下結(jié)論：

（1）在短期使用荷載作用下混凝土的應(yīng)變及撓度變形均與理論計算值吻合，跨中最大應(yīng)變及撓度變形均符合規(guī)范要求。

（2）在短期荷載作用下，荷載—撓度曲線符合線性規(guī)律，說明試驗梁在彈性階段工作。

（3）在試驗過程中，梁體沒有產(chǎn)生新裂縫，板梁承載能力滿足設(shè)計要求。

（4）試驗結(jié)論說明理論分析與實際試驗相吻合，達到了試驗檢測的目的，說明該試驗原理、方法及數(shù)據(jù)處理符合實際要求。