單梁靜載試驗(yàn)采用懸吊廢梁快速加載檢測(cè)技術(shù)

梁勇旗

（高沁高速公路建管處，山西 晉城 048000）

1 概述

近年來高速公路發(fā)展迅速，各種橋梁的建設(shè)也日漸增加，為適應(yīng)道路線形各種類型的橋梁被應(yīng)用于高速公路，而傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋因安裝及制作方便、受力形式明確、能批量生產(chǎn)與節(jié)約工程造價(jià)等仍被廣泛使用。單梁靜載試驗(yàn)是通過對(duì)梁體直接加載并利用各種試驗(yàn)儀器來檢測(cè)梁體的應(yīng)變和撓度，從而確定梁體在外力作用下所發(fā)生的變化和梁體的整體工作狀態(tài)的試驗(yàn)方法[1]，檢測(cè)單梁在試驗(yàn)荷載作用下，其控制截面的實(shí)際受力性能和變形性能能否滿足設(shè)計(jì)及使用要求，以及單梁在試驗(yàn)荷載作用下的實(shí)際工作狀況。

但傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)單梁檢測(cè)的過程往往費(fèi)工費(fèi)時(shí)，影響施工，不被施工單位所接受，尤其在一次性檢測(cè)幾十片單梁時(shí)，缺點(diǎn)更加明顯，在某新建高速公路某主線橋施工過程中，因各種原因，需對(duì)已預(yù)制完成的共計(jì)38片T梁進(jìn)行單梁靜載試驗(yàn)，為加快試驗(yàn)效率，不影響施工工期，采用了懸吊廢梁快速加載檢測(cè)技術(shù)，對(duì)缺陷T梁進(jìn)行了快速檢測(cè)，僅花費(fèi)14 d即完成了全部T梁的檢測(cè)工作，既達(dá)到了試驗(yàn)?zāi)康?，又不影響施工單位的下一步施工，取得了良好的?jīng)濟(jì)技術(shù)效果。

2 加載方式的探討

根據(jù)試驗(yàn)梁目前狀態(tài)可分為3類，第一類為在梁廠未安裝的梁，第二類為已安裝但未與其他梁連接的梁，第三類為已安裝且與其他梁連接的梁。對(duì)于第一類試驗(yàn)梁，傳統(tǒng)方法通常采用千斤頂反力或者使用重物加載；第二類試驗(yàn)梁通常只能采用重物加載；第三類梁已無法進(jìn)行單梁試驗(yàn)，一般通過其他方法測(cè)試梁承載能力（通過成橋荷載試驗(yàn)）、混凝土強(qiáng)度（通過鉆芯法）等指標(biāo)。本實(shí)例中單梁均為第一類梁。

在第一類梁的試驗(yàn)中，對(duì)不同的加載方式進(jìn)行比較，重物加載方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需要多名工人進(jìn)行操作，加載速度較慢，且如果重物是沙袋，經(jīng)常被鋼筋掛破漏沙或者袋子完全破裂，需要進(jìn)行處理（見圖1），并需要對(duì)人員與儀器進(jìn)行一定的保護(hù)工作。使用鋼絞線加載時(shí)，因鋼絞線需要吊裝幾十次，一旦成捆鋼絞線的綁扎鋼條斷開，鋼絞線將全部散開，具有一定的危險(xiǎn)性。而千斤頂反力加載一般情況下需制作配重架、工字鋼主梁等反力加載的錨固裝置（見圖2），制作起來繁瑣費(fèi)力，通常檢測(cè)一片梁，就需要施工單位安裝一次錨固裝置和配重架等，如果一次檢測(cè)幾十片梁，在每片梁檢測(cè)前需要將檢測(cè)的單梁吊到安裝好錨固裝置的位置，檢測(cè)一片梁往往需要2～3 d；而使用懸吊廢梁快速加載檢測(cè)技術(shù)（見圖3），待檢測(cè)單梁在現(xiàn)有位置上無需移動(dòng)，不需要安裝額外的反力架，利用梁廠現(xiàn)有的龍門吊及一組標(biāo)定過的液壓千斤頂及油壓表，使用電動(dòng)油壓泵即可操作，一片梁準(zhǔn)備完成開始加載后，另一組人即可準(zhǔn)備下一片梁，加載完成后，只需要移動(dòng)龍門吊車將廢梁移動(dòng)到另一片梁上后即可以加載，通過這種方式加載，一天可以檢測(cè)2～3片梁，大大加快了成批單梁的檢測(cè)效率。

圖1 使用重物加載

圖2 反力梁千斤頂反力加載

圖3 懸吊廢梁千斤頂反力加載

3 測(cè)試實(shí)例

3.1 工程概況

某高速公路主線橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，全部采取現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制。施工期間，適逢低溫季節(jié)，因養(yǎng)護(hù)原因造成T梁外觀質(zhì)量欠佳。架設(shè)前，雖經(jīng)回彈測(cè)試梁體質(zhì)量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但從安全角度考慮，在不影響施工的前提下采用單梁靜載試驗(yàn)進(jìn)行復(fù)核，以確定梁體的施工質(zhì)量。因檢測(cè)單梁的數(shù)量較多，施工單位工期緊，試驗(yàn)加載方法采用懸吊廢梁快速加載檢測(cè)技術(shù)。

3.2 單梁內(nèi)力的計(jì)算

根據(jù)施工圖紙有關(guān)技術(shù)資料，對(duì)試驗(yàn)單梁進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算程序采用橋梁博士，在模型中先對(duì)T梁進(jìn)行橫向分布計(jì)算，然后計(jì)算跨中彎矩值，計(jì)算中跨中彎矩值應(yīng)考慮了二期恒載（防撞墩、橋面鋪裝荷載）、負(fù)彎矩鋼絞線張拉消壓作用及汽車荷載。采用梁廠現(xiàn)有的龍門吊及一組標(biāo)定過的液壓千斤頂（120 t）及油壓表實(shí)現(xiàn)跨中彎矩控制值（加載效率控制在0.95～1.05之間），為減小加載時(shí)油壓表的讀表誤差，千斤頂應(yīng)盡量采用滿足加載量程后的最小量程，單梁試驗(yàn)控制內(nèi)力計(jì)算值見表1。

表1 單梁試驗(yàn)控制內(nèi)力計(jì)算值

3.3 加載程序

a）預(yù)壓 從零開始分級(jí)逐級(jí)加載至彎矩控制值的70%，每級(jí)穩(wěn)定5～10 min，達(dá)到最大加載荷載后穩(wěn)定30 min以上，并達(dá)到加載穩(wěn)定后再分級(jí)卸載至零荷載。根據(jù)實(shí)際采集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)是否有異常。

b）正式加載 從零開始分級(jí)逐級(jí)加載至彎矩控制值，每級(jí)穩(wěn)定5～10 min，達(dá)到最大加載荷載后穩(wěn)定30 min以上，并達(dá)到加載穩(wěn)定后再分級(jí)卸載至零荷載。每級(jí)荷載加載完成基本穩(wěn)定后采集一次數(shù)據(jù)。

3.4 加載力值

采用在T梁跨中及橫向中心放置千斤頂，通過與千斤頂配套的油表讀數(shù)，實(shí)現(xiàn)跨中彎矩控制值（加載效率宜控制在0.95～1.05之間），試驗(yàn)荷載示意如圖4所示。分級(jí)加載荷載及對(duì)應(yīng)的內(nèi)力值見表2、表3所示，懸吊廢梁的重量為60 t，懸吊廢梁重量可以滿足中跨及邊跨T梁的最大加載力值。

圖4 試驗(yàn)荷載示意（單位：m）

表2 中跨T梁各級(jí)加載荷載值及對(duì)應(yīng)的內(nèi)力值

表3 邊跨T梁各級(jí)加載荷載值及對(duì)應(yīng)的內(nèi)力值

3.5 安全保障措施

a）為了加載過程中的安全，懸吊廢梁的重量應(yīng)比最大加載力值大10～20 t，以便懸吊廢梁的兩側(cè)鋼絲繩也承擔(dān)一部分的荷載，保證廢梁在加載過程中處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。

b）在測(cè)試的T梁的兩端頭支點(diǎn)的位置，應(yīng)各設(shè)4～6道斜撐，保證在加載過程中，T梁不會(huì)傾倒。

c）千斤頂與反力梁、試驗(yàn)梁之間應(yīng)各墊一塊厚度5 cm左右的鋼板，千斤頂?shù)膱A心、鋼板的中心先放置在試驗(yàn)梁縱向及橫向中心，調(diào)整反力梁的縱向及橫向中心對(duì)準(zhǔn)千斤頂上鋼板的中心。此外在進(jìn)行中跨T梁加載時(shí)，反力梁的縱向位置也可不位于縱向中心，可根據(jù)計(jì)算將反力梁放在距離一端端頭3～5 m的位置。

d）T梁兩端頭梁底應(yīng)放置橡膠支座，橡膠支座的型號(hào)、放置位置應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)要求一致。

3.6 試驗(yàn)方法比較

通過從梁廠待檢測(cè)梁中選取一片預(yù)制T梁分別進(jìn)行重物加載和懸吊廢梁加載后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，兩片T梁跨中在最大荷載下?lián)隙认嗖顬?.23 mm、應(yīng)力相差0.12 MPa，其應(yīng)力與撓度的校驗(yàn)系數(shù)，除加載一在懸吊廢梁加載情況下校驗(yàn)系數(shù)稍大外，其余各加載程序下兩種加載方法校驗(yàn)系數(shù)基本相同。表明懸吊廢梁對(duì)梁場(chǎng)預(yù)制T梁進(jìn)行快速加載的結(jié)果是可行的，可以代替常規(guī)重物加載及設(shè)置反力梁加載。尤其是對(duì)梁廠未安裝的批量梁進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，傳統(tǒng)加載檢測(cè)方法費(fèi)工費(fèi)事，影響施工，而采用懸吊廢梁快速加載檢測(cè)技術(shù)，因無需使用起重機(jī)對(duì)重物進(jìn)行吊裝、無需工人對(duì)重物進(jìn)行擺放等，比傳統(tǒng)加載檢測(cè)方法效率要高，節(jié)約的時(shí)間為幾倍以上，同時(shí)需要的材料、設(shè)備都很少，現(xiàn)場(chǎng)人員也不需要太多，既達(dá)到了試驗(yàn)?zāi)康?、縮短了檢測(cè)時(shí)間、節(jié)約了檢測(cè)成本，又滿足了施工單位工期緊的要求。

4 結(jié)束語

本測(cè)試實(shí)例中采用的懸吊廢梁快速加載檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于梁廠未安裝的梁進(jìn)行批量檢測(cè)時(shí)，具有傳統(tǒng)重物加載與反力梁千斤頂加載無法比擬的效率，節(jié)約的時(shí)間為幾倍以上，同時(shí)需要的材料、設(shè)備都很少，現(xiàn)場(chǎng)人員也不需要太多，既達(dá)到了試驗(yàn)?zāi)康摹⒖s短了檢測(cè)時(shí)間，又滿足了施工單位工期緊的要求，是一種新型、高效率、更經(jīng)濟(jì)的單梁檢測(cè)方法。