高樁碼頭橫梁應(yīng)力檢測研究

陳遠(yuǎn)雷 宋子路

摘 要：通過高樁碼頭橫梁預(yù)制和澆筑前分別安裝應(yīng)變計(jì)的方法，對碼頭橫梁的應(yīng)力進(jìn)行了檢測研究。闡述了橫梁上應(yīng)變計(jì)的安裝方法和位置，同時(shí)介紹了橫梁應(yīng)力計(jì)算方法及結(jié)果分析，為今后高樁碼頭的橫梁設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：高樁碼頭;橫梁;應(yīng)力檢測

中圖分類號：U65 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）08-0062-03

高樁碼頭一般為高樁梁板結(jié)構(gòu)形式，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力縱、橫梁支撐上部面板及外部荷載。預(yù)應(yīng)力橫梁在加工過程中及安裝完成后需要開展內(nèi)部的應(yīng)力檢測以驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。

關(guān)于高樁碼頭上部結(jié)構(gòu)的檢測研究，國內(nèi)學(xué)者已取得了一些成果。徐筠[1]根據(jù)國內(nèi)某高樁碼頭結(jié)構(gòu)橫梁混凝土開裂情況，結(jié)合現(xiàn)場混凝土溫度監(jiān)測對橫梁混凝土開裂的原因從內(nèi)約束應(yīng)力和外約束應(yīng)力進(jìn)行了分析。季大閏[2]研究了不同荷載類型情況下不同地基條件、不同截面尺寸對橫梁內(nèi)力的影響及其規(guī)律，對橫梁計(jì)算截面選取及不同結(jié)構(gòu)的樁基應(yīng)力計(jì)算的方法給出了建議。付東王[3]等采用快速拉格朗日時(shí)域有限差分法進(jìn)行地震時(shí)程分析，并利用FLAC3D 軟件進(jìn)行高樁碼頭數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)碼頭橫梁地震響應(yīng)正應(yīng)力幅值變化較大，設(shè)計(jì)需要按照峰值配筋。時(shí)蓓玲[4]等通過對大量舊碼頭結(jié)構(gòu)的調(diào)查研究，分析了高樁碼頭結(jié)構(gòu)常見的損壞原因，總結(jié)了高樁碼頭結(jié)構(gòu)承載檢測評估的特點(diǎn)，對已建高樁碼頭結(jié)構(gòu)承載力檢測與評估的前提條件、基本程序以及檢測與評估的內(nèi)容等做了詳細(xì)的技術(shù)說明，為正確進(jìn)行高樁碼頭檢測評估提供了一套可行的分析方法。劉現(xiàn)鵬[5]等利用Singh-Mitchell模型模擬土體蠕變，結(jié)合三維精細(xì)有限元理論，對非對稱荷載下高樁碼頭變形與損傷進(jìn)行計(jì)算分析，給出了某高樁碼頭后承臺(tái)橫梁出現(xiàn)的非對稱破損的原因。涂啟華[6]等通過對華南某海港碼頭鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的檢測評估，對已建高樁碼頭結(jié)構(gòu)檢測評估的內(nèi)容、方法和基本程序等作了詳細(xì)的技術(shù)說明。以往的高樁碼頭結(jié)構(gòu)檢測或橫梁應(yīng)力研究均為碼頭建成后的問題追中研究，為提高橫梁預(yù)制質(zhì)量保障碼頭結(jié)構(gòu)安全，做好碼頭橫梁施工過程的監(jiān)測是一項(xiàng)重要措施。楊華[7]等基于碼頭上部結(jié)構(gòu)剛度分析和多個(gè)工程實(shí)例，給出在不同類型的荷載作用下，空間模型計(jì)算的橫梁彎矩值與平面模型計(jì)算結(jié)果之間的比例關(guān)系。

1 工程設(shè)計(jì)概況

某高樁碼頭為50000DWT噸級，長310m，寬23m，結(jié)構(gòu)采用高樁梁板結(jié)構(gòu)。泊位縱橫梁均為疊合梁，其中橫梁標(biāo)準(zhǔn)段預(yù)制部分為T型預(yù)應(yīng)力梁，橫梁布置圖詳見圖1。

碼頭每排架三個(gè)橫梁，其中兩個(gè)為Y-HL1型，位于東側(cè)和中間位置，長3800mm;一個(gè)為Y-HL2型，位于西側(cè)，長4200mm，橫梁剖面圖見圖2～圖5。兩種梁的下面2000mm為預(yù)制部分，上面400mm為梁吊裝完畢后現(xiàn)澆混凝土。本次試驗(yàn)的是2#和3#排架的橫梁，每個(gè)排架3個(gè)橫梁，共六個(gè)橫梁。

2 應(yīng)變計(jì)安裝

應(yīng)力應(yīng)變測點(diǎn)應(yīng)布置在梁跨中和一個(gè)1/4梁跨位置，沿截面高度布置測點(diǎn)數(shù)為5個(gè)，且自受拉區(qū)主筋以及現(xiàn)澆部分主筋上應(yīng)布置應(yīng)變測點(diǎn)。測點(diǎn)布置示意圖見圖6。

每個(gè)橫梁在預(yù)制部分中分兩個(gè)斷面共預(yù)埋8支應(yīng)變計(jì)，現(xiàn)澆部分共預(yù)埋兩支應(yīng)變計(jì)，預(yù)制部分在橫梁鋼筋綁扎完畢澆混凝土之前，在預(yù)制場安裝。應(yīng)變計(jì)安裝見圖5。

安裝要點(diǎn)如下：

（1）檢查儀器在運(yùn)輸過程中是否有損壞或丟失，并用讀數(shù)儀測讀校驗(yàn)。仔細(xì)記錄每支應(yīng)變計(jì)的編號，并檢查各電纜頭上是否有編號標(biāo)記（沒有的補(bǔ)作編號標(biāo)記），以便于在遠(yuǎn)離儀器的地方測量時(shí)也能識別。安裝埋設(shè)前對儀器進(jìn)行檢測，確保每支應(yīng)變計(jì)都能正常使用。

（2）每支應(yīng)變計(jì)都按設(shè)計(jì)規(guī)定的埋設(shè)位置和方向埋設(shè)，即應(yīng)變計(jì)軸向平行于橫梁軸線，每個(gè)截面受拉區(qū)安裝4支應(yīng)變計(jì)，受壓區(qū)1支。

（3）采用扎絲將應(yīng)變計(jì)綁扎于鋼筋上，綁扎完成后，測試檢驗(yàn)應(yīng)變計(jì)有無損壞，如果不正常更換儀器重新安裝，若儀器正常，則將電纜測線引出，做好保護(hù)。

（4）橫梁上的應(yīng)變計(jì)全部安裝完成、檢驗(yàn)儀器正常、全部電纜測線引出后，記錄各應(yīng)變計(jì)的編號、對應(yīng)位置、安裝時(shí)間、環(huán)境溫度等，并測試所有應(yīng)變計(jì)的初始讀數(shù)。

（5）以上步驟完成后，橫梁進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉、澆筑混凝土，澆筑的時(shí)做好了對應(yīng)變計(jì)及電纜測線的保護(hù)，并將有編號的端部露于混凝土的外面。

3 加載試驗(yàn)

3.1 加載方法

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[8]（GB/T50512-2012），結(jié)合本工程實(shí)際情況，橫梁原位加載試驗(yàn)采用短期靜力堆載試驗(yàn)的方式進(jìn)行，設(shè)計(jì)加載試驗(yàn)荷載值為20kPa。應(yīng)力應(yīng)變采用應(yīng)變計(jì)測量。

加載試驗(yàn)擬按以下步驟進(jìn)行：

（1）測量各應(yīng)變計(jì)的加載試驗(yàn)前讀數(shù)，并測量環(huán)境溫度。

（2）加載采用混凝土配重塊。配重塊一次加載。用吊裝機(jī)械將配重塊調(diào)至橫梁上方，緩緩放置于橫梁上，各配重塊在橫梁上均勻放置，配重塊長度方向與橫梁軸線垂直，盡量使得橫梁受均布荷載受力狀態(tài)。

（4）加載后，穩(wěn)定24小時(shí)，測讀應(yīng)變計(jì)讀數(shù)。

（5）加載試驗(yàn)結(jié)束后，用吊裝機(jī)械將配重塊緩緩調(diào)離試驗(yàn)橫梁，全部調(diào)離后，再次測度各應(yīng)變計(jì)讀數(shù)。

3.2 試驗(yàn)過程

對測試碼頭的2#與3#排架6根橫梁進(jìn)行了加載試驗(yàn)，每根橫梁按跨中和一個(gè)1/4跨所在截面安裝應(yīng)變計(jì)，每個(gè)截面設(shè)置5支應(yīng)變計(jì)，共設(shè)置了60支應(yīng)變計(jì)。

2013年6月27日在某預(yù)制場安裝了48支應(yīng)變計(jì)，并測量各應(yīng)變計(jì)的安裝位置;另外12支應(yīng)變計(jì)（安裝于現(xiàn)澆混凝土部分的鋼筋上）于2013年8月21日安裝。