混凝土連續(xù)箱梁試驗(yàn)檢測(cè)分析

茹帥蓮 鄭曾加

【摘要】本文通過對(duì)靜力荷載試驗(yàn)的結(jié)果分析，檢驗(yàn)?zāi)硺蝾A(yù)制箱梁在設(shè)計(jì)荷載作用下的工作性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：在最大設(shè)計(jì)荷載作用下，試驗(yàn)梁剛度滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)性能滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范的要求。

【關(guān)鍵詞】靜載試驗(yàn)；位移；應(yīng)變

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，橋梁的數(shù)量越來越多，橋梁建設(shè)中出現(xiàn)安全事故和存在安全隱患的實(shí)例也越來越多。成熟的橋梁檢測(cè)及監(jiān)測(cè)手段可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)服役橋梁的健康狀況，并對(duì)受損橋梁采取相應(yīng)的加固方法而且也可以對(duì)新建的橋梁提供參考價(jià)值。

1. 工程概況

該橋梁上部結(jié)構(gòu)采用3×40m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)施工工藝。橋跨結(jié)構(gòu)為A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，C50混凝土，橋面鋪裝為10cm水泥混凝土調(diào)平層和8cm瀝青混凝土鋪裝層。橋面寬度：0.5m（護(hù)欄）+8.5m（行車道）+0.5m（護(hù)欄）=9.5m；設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為：公路-Ⅱ級(jí)，人群荷載：3.0kN/m2。箱梁中心高度2.0m，中梁頂寬2.4m，邊梁頂寬2.85m，底寬均為1.0m。

2. 試驗(yàn)方案

2.1 加載方案

試驗(yàn)加載按跨中彎矩等效原則、采用在試驗(yàn)梁頂面跨中區(qū)段內(nèi)布置堆載的方式，堆載配重塊下部對(duì)稱設(shè)置枕木，全部堆載形成4個(gè)集中力。加載布置如圖1。

圖1 3-3號(hào)箱梁（邊跨邊梁）試驗(yàn)加載簡(jiǎn)圖

本次預(yù)制梁荷載試驗(yàn)的主要試驗(yàn)工況為梁跨中最大正彎矩工況，試驗(yàn)控制截面為跨中截面。試驗(yàn)梁?jiǎn)瘟海懔海┛缰袕澗仂o力荷載試驗(yàn)的控制值為：3-3號(hào)箱梁（邊跨邊梁）為4923 kN*m。結(jié)合試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)配重堆載條件，實(shí)際靜力荷載試驗(yàn)的跨中彎矩控制值為，3-3號(hào)箱梁（邊跨邊梁）為5040 kN*m（邊跨邊梁的試驗(yàn)控制彎矩值為設(shè)計(jì)彎矩值的1.02倍）。

試驗(yàn)梁跨中截面達(dá)到試驗(yàn)控制彎矩，靜載試驗(yàn)實(shí)際堆載產(chǎn)生的最大集中荷載為：3-3號(hào)箱梁（邊跨邊梁）P1=148kN，P2=146kN。

正式加載前對(duì)試驗(yàn)梁進(jìn)行預(yù)加載，使結(jié)構(gòu)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，預(yù)加荷載取為最大試驗(yàn)荷載的30%左右，預(yù)壓時(shí)間控制在10分鐘，以消除支點(diǎn)和儀器接觸等不利影響，卸載10分鐘后正式試驗(yàn)。每級(jí)加載后持續(xù)10分鐘再觀測(cè)、記錄數(shù)據(jù)。與加載過程相反，3-3號(hào)箱梁（邊跨邊梁）分三級(jí)卸載。

2.2 測(cè)點(diǎn)布置

對(duì)于應(yīng)變點(diǎn)，3-3號(hào)箱梁（邊跨邊梁）均通過在梁體跨中、1/4跨、3/4跨處在箱梁底面附近（腹板上、距箱梁底面10cm）、翼緣板底面根部（腹板上、距箱梁底面174cm）布置應(yīng)變測(cè)點(diǎn)。每片試驗(yàn)梁共計(jì)12個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)。對(duì)于撓度測(cè)點(diǎn)，3-3號(hào)箱梁（邊跨邊梁）均在支座、跨中、1/4跨、3/4跨處布置豎向位移測(cè)點(diǎn)。每片試驗(yàn)梁共計(jì)10個(gè)豎向位移（撓度）測(cè)點(diǎn)。

3. 靜力荷載試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 各測(cè)點(diǎn)撓度測(cè)試結(jié)果與分析

經(jīng)過支座變形修正和測(cè)試誤差處理后，3-3號(hào)箱梁（邊跨邊梁）在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下各測(cè)點(diǎn)的撓度測(cè)試結(jié)果與分析列入表1中。

表1 3-3號(hào)箱梁（邊跨邊梁）在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下各測(cè)點(diǎn)撓度測(cè)試結(jié)果與分析

試驗(yàn)荷載等級(jí) 試驗(yàn)荷載 測(cè)試截面 測(cè)試值（mm） 計(jì)算值（mm） 校驗(yàn)系數(shù)

38% P1=0kN；P2=110kN 1L/4 5.49 7.29 0.75

跨中 7.82 10.90 0.72

3L/4 4.92 7.71 0.64

76% P1=113kN；P2=110kN 1L/4 11.06 15.20 0.73

跨中 15.68 22.00 0.71

3L/4 12.00 15.20 0.79

100% P1=148kN；P2=146kN 1L/4 16.72 20.10 0.83

跨中 23.88 29.10 0.82

3L/4 17.73 20.00 0.89

注：①測(cè)試值為測(cè)試截面兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的平均值；②校驗(yàn)系數(shù)=測(cè)試值/計(jì)算值。

分析可知：實(shí)測(cè)最大級(jí)試驗(yàn)荷載作用下跨中截面撓度最大值為23.88mm，理論撓度值為29.10mm，撓度校驗(yàn)系數(shù)為0.82，滿足相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。由試驗(yàn)結(jié)果知，在設(shè)計(jì)荷載作用下，梁體的最大撓度為23.880mm，撓跨比f/L=23.88/38300=1/1604，遠(yuǎn)小于1/600，說明試驗(yàn)梁的結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)試結(jié)果與分析

經(jīng)過測(cè)試誤差處理、將測(cè)試應(yīng)變轉(zhuǎn)化為應(yīng)力，3-3號(hào)箱梁（邊跨邊梁）在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力測(cè)試結(jié)果與分析列入表2中。

表2 3-3號(hào)箱梁（邊跨邊梁）在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)試結(jié)果與分析

試驗(yàn)荷載等級(jí) 試驗(yàn)荷載 測(cè)試截面 測(cè)點(diǎn)位置 測(cè)試值 計(jì)算值 校驗(yàn)系數(shù)

38% P1=0kN；P2=110kN 1L/4 距底面10cm處 -1.27 -1.58 0.80

跨中 距底面10cm處 -2.50 -3.16 0.79

3L/4 距底面10cm處 -1.39 -1.95 0.71

76% P1=113kN；P2=110kN 1L/4 距底面10cm處 -2.51 -3.58 0.70

跨中 距底面10cm處 -4.69 -6.41 0.73

3L/4 距底面10cm處 -2.39 -3.57 0.67

100% P1=148kN；P2=146kN 1L/4 距底面10cm處 -3.84 -4.72 0.81

跨中 距底面10cm處 -7.04 -8.45 0.83

3L/4 距底面10cm處 -3.62 -4.71 0.77

注：①應(yīng)力測(cè)試值=應(yīng)變測(cè)試值×C50混凝土彈性模（3.45×104MPa）；②測(cè)試值為測(cè)試截面兩個(gè)對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)的平均值；③表中應(yīng)力單位為MPa，受拉為負(fù)；④校驗(yàn)系數(shù)=實(shí)測(cè)值/計(jì)算值。

由表2分析可知：試驗(yàn)梁在最大試驗(yàn)荷載作用下，實(shí)測(cè)梁體跨中截面下緣的最大拉應(yīng)力為7.04MPa，理論計(jì)算值為8.45MPa，應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)為0.83，滿足相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。而且在試驗(yàn)梁靜力荷載試驗(yàn)過程中，經(jīng)仔細(xì)檢查，在跨中和其它結(jié)構(gòu)部位未見任何由于試驗(yàn)荷載作用而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)病害；試驗(yàn)梁結(jié)構(gòu)未有任何異常情況發(fā)生。

5. 結(jié)論

根據(jù)對(duì)箱型橋梁進(jìn)行靜力荷載試驗(yàn)，可以得到如下結(jié)論：

（1）撓跨比1/1604，小于1/600，試驗(yàn)梁的結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)定為0.83，測(cè)得的最大拉應(yīng)力小于理論值，滿足相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（3）實(shí)驗(yàn)過程中，未發(fā)現(xiàn)有橫向裂縫產(chǎn)生，且無其它病害的產(chǎn)生和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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