西久公路過馬營中橋成品梁試驗(yàn)檢測及分析

■任國志 ■甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050

1 工程簡介

青海省西久公路省道S101 線貴德至阿毛埡口端K157 +804 中橋，為預(yù)制裝配式鋼筋混凝土簡支空心板梁斜交橋，橋面全寬12m，行車道凈寬9m，兩側(cè)各設(shè)寬1.50m 的人行道。上部構(gòu)造Lp=13m 的鋼筋混凝土裝配式空心板梁，下部結(jié)構(gòu)為柱式橋墩及橋臺(tái)、樁基礎(chǔ)。

2 檢測項(xiàng)目

(1)預(yù)制板梁既有缺陷狀態(tài)調(diào)查與評(píng)估.(2)預(yù)制板梁混凝土強(qiáng)度抽樣檢測.(3)典型板梁的荷載試驗(yàn).(4)試驗(yàn)荷載作用下板梁梁控制截面處混凝土應(yīng)變.(5)試驗(yàn)荷載作用下板梁典型位置的撓度.(6)試驗(yàn)荷載作用下板梁混凝土表面裂紋開展與分布狀態(tài)。

3 試驗(yàn)實(shí)施

3.1 預(yù)制板梁既有缺陷狀態(tài)調(diào)查

對(duì)預(yù)制板梁壁厚不均且小于設(shè)計(jì)厚度值、內(nèi)表面混凝土因內(nèi)模拆除而剝落并露筋、板梁表面縱向裂紋等病害缺陷進(jìn)行了現(xiàn)場檢查，檢查結(jié)果如下:(1)9 片預(yù)制板梁存在壁厚不均且小于設(shè)計(jì)厚度。(2)內(nèi)模拆除時(shí)機(jī)不當(dāng)而致板梁孔壁混凝土的剝離現(xiàn)象亦非常嚴(yán)重，但露筋現(xiàn)象主要出現(xiàn)在板梁孔洞的頂部。(3)部分板梁表面存在縱向裂紋，但裂紋非常細(xì)微。

3.2 板梁混凝土強(qiáng)度檢測

對(duì)存在嚴(yán)重壁厚不均且小于設(shè)計(jì)厚度值、內(nèi)表面混凝土因內(nèi)模拆除而剝落并露筋、板梁表面縱向裂紋等病害缺陷的預(yù)制板梁進(jìn)行了強(qiáng)度檢測，結(jié)果見下表1。

表1 板梁混凝土強(qiáng)度檢測分析

3.3 荷載試驗(yàn)

(1)試驗(yàn)實(shí)施與荷載總值。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際條件，采用堆載方式進(jìn)行加載，堆載物為袋裝細(xì)砂?？紤]試驗(yàn)空心板梁存在的施工問題，取試驗(yàn)荷載效率系數(shù)ηq為0.9，滿足荷載試驗(yàn)0.80≤ηq≤1.05 的基本要求。根據(jù)公式G=4.0 × ηq× MJ/(L支-0.5a)，求得試驗(yàn)荷載的總值為131.7kN。

(2)荷載試驗(yàn)過程。第一級(jí)荷載施加后，觀察結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，確定第二級(jí)荷載的施加方式，確保結(jié)構(gòu)安全。每級(jí)荷載施加后靜置10 分鐘，待變形穩(wěn)定后量測梁體應(yīng)變與變形，觀測裂紋。各級(jí)荷載施加量:第一級(jí)46.00KN，第二級(jí)80.50KN，第三級(jí)103.50KN，第四級(jí)135.70KN，第五級(jí)(卸載)67.85KN，第六級(jí)(卸載)0.00KN。

4 測試數(shù)據(jù)分析

4.1 結(jié)構(gòu)撓度的實(shí)測值、計(jì)算值與分析

根據(jù)各級(jí)荷載下測點(diǎn)位移的記錄值求出了相應(yīng)的跨中撓度值，同時(shí)應(yīng)用ANSYS 結(jié)構(gòu)分析軟件計(jì)算各測點(diǎn)位移理論撓度值。位移實(shí)測值與理論計(jì)算值的比較見下圖中(限于篇幅，只列出一級(jí)和三級(jí)荷載下的情況)。

從各級(jí)荷載作用下跨中撓度實(shí)測值與計(jì)算值的比較不難發(fā)現(xiàn):實(shí)測撓度與計(jì)算理論撓度比值ηw值多在0.89～0.95 之間。無缺陷鋼筋混凝土梁的結(jié)構(gòu)位移校驗(yàn)系數(shù)一般在0.70～1.0 之間，由于試驗(yàn)荷載沒考慮梁頂方木的重量，計(jì)算理論值時(shí)所取荷載值偏小，所以理論撓度偏小，造成校驗(yàn)系數(shù)略微偏大。

圖1 一級(jí)荷載位移實(shí)測值與理論值比較

圖2 三級(jí)荷載位移實(shí)測值與理論值比較

4.2 空心板梁應(yīng)力的實(shí)測值、計(jì)算值與分析

根據(jù)各級(jí)荷載下測點(diǎn)應(yīng)變的記錄值求出了相應(yīng)測點(diǎn)在各加載時(shí)刻的應(yīng)力值，同時(shí)按照實(shí)際支撐邊界條件采用ANSYS 分析軟件計(jì)算了各級(jí)荷載階段相應(yīng)測點(diǎn)的理論應(yīng)力值。(限于篇幅，只列出一級(jí)和三級(jí)荷載下的情況。)

表2 空心板梁測點(diǎn)應(yīng)力記錄分析

各級(jí)荷載作用下混凝土的實(shí)測應(yīng)力與計(jì)算應(yīng)力的比值η 為0.80～0.89，正常鋼筋混凝土板梁的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)一般在0.60～0.90 之間，說明梁體的整體工作性能正常。

4.3 結(jié)構(gòu)裂紋觀測與分析

對(duì)21#試驗(yàn)空心板梁進(jìn)行了觀察，前三級(jí)試驗(yàn)荷載作用下，沒有觀測到梁體混凝土表面的任何受力性裂紋，第四級(jí)荷載時(shí)，梁體跨中附近底板出現(xiàn)受力性橫向裂紋，裂紋間距0.75m 左右，裂紋寬度0.11～0.13mm，如下圖，小于規(guī)定的允許值0.2mm，說明混凝土梁在設(shè)計(jì)荷載作用下為彈性受力，也說明實(shí)際混凝土的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

5 技術(shù)鑒定結(jié)論及工程處置建議

5.1 技術(shù)鑒定結(jié)論

通過過馬營中橋存在施工缺陷的部分混凝土預(yù)制梁進(jìn)行了現(xiàn)場檢查、檢測與荷載試驗(yàn)，通過對(duì)檢查、檢測及荷載試驗(yàn)結(jié)果的整理分析，對(duì)比相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)范，對(duì)該批次預(yù)制空心板梁做出如下技術(shù)鑒定結(jié)論:⑴既有缺陷將會(huì)降低板梁極限承載能力;⑵該批次存在缺陷的預(yù)制空心板梁的實(shí)際承載能力滿足設(shè)計(jì)荷載使用要求;⑶受檢混凝土預(yù)制空心板梁的剛度滿足設(shè)計(jì)荷載作用下的正常使用性能要求;

圖3 試驗(yàn)板梁第四級(jí)荷載作用下跨中梁底部位裂縫寬度

5.2 工程處置建議

缺陷板梁的整體性能滿足設(shè)計(jì)使用荷載作用下的承載能力及使用性能的要求，可以用于實(shí)際橋梁工程，但考慮到病害對(duì)橋跨結(jié)構(gòu)承載能力的不利影響，建議采取如下相應(yīng)工程補(bǔ)救措施:⑴板梁間現(xiàn)澆混凝土鉸縫采用C50 混凝土，鉸縫施工時(shí)嚴(yán)格振搗、保證鉸縫混凝土的致密性及混凝土強(qiáng)度;⑵待板梁吊裝到位后，鑿毛板梁頂面至粗骨料外露，變更10cm 厚現(xiàn)澆橋面混凝土層為15cm 厚C50 混凝土，同時(shí)增設(shè)間距15cm×15cm、直徑φ8 鋼筋網(wǎng)片;⑶采用適當(dāng)措施封堵修補(bǔ)梁頂表面出現(xiàn)的局部縱向裂紋;⑷加強(qiáng)橋面防水層，確保橋面不產(chǎn)生滲漏。

［1］《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01—2003)［S］.人民交通出版社，2003.

［2］《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60—2004)［S］.人民交通出版社，2004.

［3］《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG 062—2004)［S］.人民交通出版社，2004.

［4］《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTGF80/1—2004)［S］.人民交通出版社，2004.

［5］《超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(CECS 02 ∶2005)［S］.中國建筑工業(yè)出版社，2005.