高铁客专 32m后张法简支箱梁静载实验研究

范 科

高铁客专 32m后张法简支箱梁静载实验研究

范 科

结合京津城际轨道交通工程 3号梁场工程实例,介绍了高速铁路预应力混凝土简支箱梁静载试验的方法和数值分析方法,试验与理论分析表明,梁体静载试验理论分析和计算方法可靠,箱梁刚度和承载能力满足设计要求。

高速铁路,简支箱梁,静载试验

1 工程概况

京津城际轨道交通线是环渤海京津冀地区城际轨道交通网的重要组成部分,是沟通北京、天津两大直辖市的便捷通道,线路由北京南站东端引出,沿京津塘高速公路通道至杨村,后沿京山线至天津站,全长 115.2 km。上部结构为无砟轨道双线后张法预应力混凝土简支箱梁,截面类型为单箱单室等高度简支箱梁,梁端顶板、底板及腹板局部向内加厚。桥梁宽 13.4m,箱梁全长32.6m,计算跨度 31.5 m,梁高 3.05m,横桥向支座中心距为4.5m。

2 试验前的准备工作

1)在试验台座顶面铺一层薄砂抄平,然后放上座板(δ=16mm钢板),要求座板顶面任意两点高差不大于 2mm,两端台座座板顶面高差不大于 10mm。2)在座板上标出安装位置后,再安装支座。3)试验梁移入后,台座并与支座连接,支座与梁底间必须加石棉垫或硬橡胶垫。4)在梁顶面画出腹板中心线,并根据加载点的布置要求,标出加载点位置。5)每一加载点用砂垫平,上盖钢板(δ=16mm),用水平尺量靠水平后,再安装千斤顶,千斤顶底座中心应与加载中心线重合,偏差不大于 2 mm。6)安装加力架吊带及顶梁,顶梁下布置分配纵梁,千斤顶与纵梁底部的接触面须垫实。7)试验梁在加载前应将梁体表面清理干净,特别是梁体下翼缘,必要时应以清水洗净。加载前应采用不低于 5倍的普通放大镜,对梁体下翼缘进行外观检查,用蓝色铅笔描出混凝土的初始裂缝和局部缺陷。8)在箱梁底板的支座中心、跨中下翼缘处固定好百分表以便测量梁体挠度。

3 试验过程

3.1 试验加载方法

1)试验梁的加载分两个循环进行。以加载系数 K表示加载等级,加载系数K是加载试验中梁体跨中承受的弯矩与设计弯矩之比。试验准备工作结束后梁体承受的荷载状态为初始状态;基数级下梁体跨中承受的弯矩指梁体质量与二期恒载质量对跨中弯矩之和。

2)各千斤顶宜同速、同步达到同一荷载值;加载速度不宜超过3 kN/s。

3)每级加载后均应仔细检查梁体下缘和梁底有无裂缝出现。如果出现裂缝或初始裂缝的延伸,应用红铅笔标注,并注明荷载等级,量测裂缝宽度。

4)每级加载后均应测量梁体各个挠度观测点的竖向位移变化,以同一截面的两侧平均值分别作为相应截面的竖向位移量或支点沉降量。跨中截面的竖向位移量减去支座沉降影响量即为该级荷载下的实测挠度值。

3.2 静载试验荷载计算

试验梁(第 43片预制 32m箱梁 610号)为无声屏障直线32m箱梁,梁跨 31.5m,终张拉日期为 2006年 8月 5日,静载试验日期 2006年 9月 13日,时间差为 37 d,根据中铁咨询 32m箱梁通用设计图(通桥(2005)2322-Ⅱ)、32 m箱梁修改设计(专桥京津(2006)2322-Ⅱ)计算如下。

3.2.1 静载试验加载

静载试验加载示意图见图1。

3.2.2 根据加载图示计算相关系数 α

3.2.3 计算未完成的应力损失值

3.2.4 计算未完成应力损失的补偿弯矩值ΔMs

3.2.5 计算基数级荷载跨中弯矩

加载千斤顶 10台 ×327 kg/台,油泵 10台 ×73 kg/台,读表人数 10人 ×70 kg/人,监察人员 10人 ×70 kg/人,合计 10处 ×540 kg/处。

3.2.6 计算基数级荷载值

3.2.7 计算各加载级下跨中弯矩(防水层未铺)

计算各加载级荷载值 Pk=Mk/α,计算结果见表 1,表 2。

4 试验数据处理及分析

静载试验挠度试验结果见表 1,表 2。

表1 第一循环静载试验情况

梁体在最大控制荷载(kf=1.20)作用下,持荷 20min,梁体下翼缘底部边角及梁底面未发现受力裂缝,且在静活载作用下的挠跨比：ψ×f/L=(fkb-fka)/L=0.998 7×(7.21-2.94)/31 500=1/7 387≤1.05f设计=1/5 078,则判定为静载弯曲抗裂试验合格。

表2 第二循环静载试验情况

5 结语

简支箱梁静载通过试验数据分析表明梁体静载试验理论分析和计算方法可靠,箱梁刚度和承载能力满足设计要求。

[1]胡大琳.桥涵工程试验检测技术[M].北京：人民交通出版社,1999：60-213.

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[4]中铁设计咨询集团有限公司.无碴轨道后张法预应力混凝土简支箱梁通用设计图(通桥(2005)2322-Ⅱ)[Z].2005.

[5]中铁设计咨询集团有限公司.无碴轨道后张法预应力混凝土32m简支箱梁修改设计(专桥京(2006)2322-Ⅱ)[Z].2006.

Research on static loading experim ent on 32 m post-tensioned method simp le box beam of passenger special line of express railway

FAN Ke

Combining with the No.3 beam field project intercity track traffic p rojectbetween Beijing and Tianjin,the paper introduces the experimentalmethods and numerical analysismethod of the prestressed simplebox beam's static loading experiments of express railways,and proves by the experiments and theoretic analysis that the beam static loading experiment theoretic analysis and calculationmethods are reliable,and the stiffness and the loading capacity of the box beam canmeet the design need.

express railway,simple box beam,static loading experiment

U 448.21

A

1009-6825(2011)03-0181-03

2010-09-28

范 科(1983-),男,助理工程师,中铁大桥局第一工程有限公司,河南郑州 450000

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