公路預(yù)應(yīng)力T梁實(shí)體回彈強(qiáng)度非均勻性表現(xiàn)

劉開(kāi)俄，黨玉棟，邱成江，董晨輝，韓石磊

（1.云南省建筑科學(xué)研究院云南省建筑結(jié)構(gòu)與新材料企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 昆明 650223 2.云南建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)站有限公司 昆明 650223）

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)公路建設(shè)的快速發(fā)展，公路建設(shè)的投資成本和建設(shè)難度都在不斷加大，具體表現(xiàn)在橋隧比越來(lái)越高，尤其是高速公路[1,2]。以預(yù)應(yīng)力T形梁板[3,4]為主要構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力T形梁橋憑借其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便，跨越能力較大、整體性較好和行車較舒適等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)高速公路橋梁結(jié)構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用。以云南省正在建設(shè)的保山至施甸高速公路為例，該高速公路全長(zhǎng)約33km，橋梁35座，橋隧比50.61%，使用預(yù)應(yīng)力T梁3 997片。

預(yù)應(yīng)力T梁的抗壓強(qiáng)度是控制張拉、吊裝最重要的一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)，除了標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和同條件養(yǎng)護(hù)試件抗壓強(qiáng)度外，采用回彈儀進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)[5～7]是實(shí)際工程中最常用的強(qiáng)度檢測(cè)方法。然而筆者在實(shí)際工程檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，同一片T梁，不同部位（如腹板和馬蹄）得到的回彈強(qiáng)度存在一定的差異，這給實(shí)際工程中強(qiáng)度檢測(cè)和評(píng)估帶來(lái)了一定的困惑。本文選擇同樣的原材料、配合比和澆筑工藝的混凝土預(yù)應(yīng)力T梁，選擇不同的部位進(jìn)行回彈強(qiáng)度測(cè)定，分析了不同部位回彈強(qiáng)度的差異及其原因，獲得的結(jié)果可為工程檢測(cè)人員在科學(xué)、準(zhǔn)確、及時(shí)檢測(cè)預(yù)應(yīng)力T梁混凝土回彈強(qiáng)度時(shí)提供參考。

1 測(cè)試對(duì)象及方法

1.1 測(cè)試對(duì)象

本次測(cè)試選擇了設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C50的30m預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁，如圖1和圖2所示。測(cè)試時(shí)齡期從12d～33d不等。

圖1 T型梁中間部位橫斷面圖

圖2 T型梁端頭部位橫斷面圖

制作該批預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁的原材料為：云南滇西紅塔水泥股份有限公司生產(chǎn)的P·O 52.5水泥、云南大理誠(chéng)康再生資源有限公司供應(yīng)的F類Ⅱ級(jí)粉煤灰，云南保山某采砂場(chǎng)生產(chǎn)的河砂（細(xì)度模數(shù)為2.8，含泥量為2.3%）、云南保山某采石場(chǎng)生產(chǎn)的碎石（4.75mm～26.5mm、連續(xù)級(jí)配）、上海三瑞高分子材料有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高性能減水劑（固含量為12.82%，減水率為28%），拌和水采用自來(lái)水。

混凝土配合比及抗壓強(qiáng)度如表1所示。

表1 混凝土配合比及抗壓強(qiáng)度

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法

回彈測(cè)試參照J(rèn)GJ/T 294-2013《高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定進(jìn)行?；貜梼x選用標(biāo)稱動(dòng)能為4.5焦耳的高強(qiáng)回彈儀[8]。在每片T梁的每個(gè)部位分別測(cè)試10個(gè)測(cè)區(qū)，每個(gè)測(cè)區(qū)測(cè)試16個(gè)回彈值。從該測(cè)區(qū)的16個(gè)回彈值中，分別剔除3個(gè)最大值和最小值，將余下的10個(gè)回彈值取平均值，得到該測(cè)區(qū)的平均回彈值。采用統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線，分別計(jì)算出各測(cè)區(qū)換算強(qiáng)度值[9,10]。再計(jì)算出10個(gè)測(cè)區(qū)換算強(qiáng)度平均值。

在實(shí)際工程檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，同一片T梁，不同部位（如腹板和馬蹄）得到的回彈強(qiáng)度存在一定的差異?？赡艽嬖谌缦聝煞N可能：

（1）因腹板較馬蹄薄，在回彈時(shí)腹板可能存在振動(dòng)而吸收回彈能量而導(dǎo)致腹板處回彈強(qiáng)度低于馬蹄處；

（2）因構(gòu)件底部所受的壓應(yīng)力高于構(gòu)件頂部可能導(dǎo)致構(gòu)件底部回彈強(qiáng)度高于頂部。鑒于此，本文分別選擇兩組T梁進(jìn)行測(cè)試，一組測(cè)試和比較厚度和位置不同的腹板和馬蹄部位，另一組測(cè)試比較厚度相同但位置不同的端頭上部和下部進(jìn)行測(cè)試和比較。

第一組選取16片T梁，分別在同一T梁的腹板和馬蹄部位分別做回彈強(qiáng)度測(cè)試；第二組選取6片T梁，分別在梁體端頭上部和下部進(jìn)行回彈強(qiáng)度測(cè)試。具體測(cè)試部位如圖3所示。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 腹板與馬蹄部位的回彈強(qiáng)度比較

第一組16片T梁腹板和馬蹄部位回彈值的強(qiáng)度換算平均值如圖4所示，圖5和圖6分別為該兩個(gè)部位換算強(qiáng)度差值。

圖3 測(cè)試部位圖

圖4 腹板和馬蹄部位的強(qiáng)度換算平均值散點(diǎn)圖

圖5 （馬蹄-腹板）強(qiáng)度換算值之差

圖6 腹板和馬蹄部位強(qiáng)度換算平均值箱型圖

通過(guò)對(duì)圖4和圖5的比較分析，可明顯看出在馬蹄部位回彈值的強(qiáng)度換算平均值總體上比腹板部位高0.75～2.75MPa。腹板部位的回彈值的強(qiáng)度換算平均值除第2片梁板略高于馬蹄部位的回彈值的強(qiáng)度換算平均值以外，其它均小于馬蹄部位的回彈值的強(qiáng)度換算平均值。通過(guò)對(duì)圖6的分析，可明顯看出在馬蹄部位回彈值的強(qiáng)度換算平均值離散程度明顯小于腹板部位，且在馬蹄部位回彈值的強(qiáng)度換算平均值總體上比腹板部位高，平均值高約1.5MPa，中位值高約2 MPa。由此可知，梁板馬蹄部位的回彈值的強(qiáng)度換算平均值均高于腹板部位。

2.2 梁體端頭上下部位的回彈強(qiáng)度比較

第二組6片T梁分別在梁板端頭上下部位進(jìn)行回彈強(qiáng)度測(cè)試。各測(cè)區(qū)的回彈值的強(qiáng)度換算平均值，如圖7、圖8和圖9所示。

圖7 梁板端頭上部和下部強(qiáng)度換算平均值散點(diǎn)圖

圖8 梁板端頭（下部-上部）強(qiáng)度換算值之差

圖9 梁板端頭上部和下部強(qiáng)度換算平均值箱型圖

通過(guò)對(duì)圖7和圖8的比較分析，梁板端頭上部有66.7%的回彈值的強(qiáng)度換算平均值小于下部。通過(guò)對(duì)圖9的分析，可看出梁板端頭上部回彈值的強(qiáng)度換算平均值的離散程度略大于端頭下部，且梁板端頭上部的回彈強(qiáng)度換算平均值總體略低于梁端頭下部，平均值小約1MPa，中位值差異不顯著。由此可知，梁板端頭上部的回彈值的強(qiáng)度換算平均值總體略低于下部，但差距較小。

綜上可知，同一片梁板不同部位的回彈強(qiáng)度存在一定的非均勻性，這種非均勻性并非原材料、配合比、養(yǎng)護(hù)等因素導(dǎo)致，而是不同部位的厚度差異導(dǎo)致的。梁板端頭上、下部位厚度相同，唯一的區(qū)別是下部所受的壓應(yīng)力高于上部，但由圖7～圖9可知，

梁板端頭上部的回彈值的強(qiáng)度換算平均值僅略小于下部，且差距并不顯著。但圖4～圖6中腹板部位的回彈值強(qiáng)度換算平均值顯著小于馬蹄部位，該兩處的差異一方面馬蹄部位所受的壓應(yīng)力高于腹板，而且馬蹄部位厚度顯著大于腹板。圖7～圖9中厚度相同受壓情況不同時(shí)，回彈強(qiáng)度差異并不大，因此可一定程度上排除受壓情況對(duì)回彈強(qiáng)度的影響，這可以間接證明，梁板腹板部位回彈值的強(qiáng)度換算平均值低于馬蹄部位是因?yàn)楦拱搴穸容^薄，回彈儀打到腹板上可能引起腹板振動(dòng)吸收能量導(dǎo)致實(shí)測(cè)回彈強(qiáng)度偏小。

3 結(jié)論

預(yù)應(yīng)力T梁回彈強(qiáng)度非均勻性表現(xiàn)為：

（1） 同一片梁板不同部位的回彈強(qiáng)度是存在差異的，尤其是腹板部位由于較薄，可能存在振動(dòng)吸收回彈能量的問(wèn)題，導(dǎo)致腹板部位比馬蹄部位回彈強(qiáng)度總體上低0.75～2.75MPa。

（2）梁板端頭上部的回彈強(qiáng)度總體小于下部，但差距較小并不顯著。

（3） 由于回彈強(qiáng)度非均勻性表現(xiàn)特征，建議在實(shí)際開(kāi)展預(yù)應(yīng)力T梁回彈強(qiáng)度檢測(cè)中，當(dāng)腹板部位回彈強(qiáng)度略低于設(shè)計(jì)值時(shí)，并不代表其強(qiáng)度不滿足要求，而可能是因?yàn)楦拱宀课惠^薄可能存在振動(dòng)吸收回彈能量的問(wèn)題，可考慮在馬蹄部位取點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。