预制后张法简支T(箱)梁静载试验

郭 欣，刘九亚，王继峰

(中交二公局第一工程有限公司)

1 试验荷载

试验荷载的确定原则为:对试验T(箱)梁施加试验荷载，梁体跨中截面受拉应力等于使用阶段在设计荷载作用下跨中截面受拉应力。由于进行静载试验的T(箱)梁预应力损失未完成，试验荷载必须考虑未完成的预应力损失对梁体承载力的补偿作用。

2 加载方式

静载试验采用分级加载，在每一加载工况中，试验荷载逐级递增加载到最大荷载，然后逐级递减卸载，并随时观测每级荷载作用下梁体变形及裂缝变化情况;在实际操作中可以采用均匀配重加载和千斤顶反力装置加载两种方式进行试验。

3 试验内容

(1)试验前T梁外观检查;(2)挠度观测，挠跨比计算;(3)试验梁的裂缝观测。

4 工程实例

4.1 静载试验加载设备

吴堡梁场采用千斤顶反力加载，试验加载装置由地锚、加载横梁(2I80a型钢)及精轧螺纹钢拉杆组成。地锚采用直径2m，长6m的灌注桩，根据加载点分布位置，总计布置10个锚固点。

4.2 静载试验准备工作

(1)确定静载试验的试验梁，按不同梁型计算各基数级的加载荷载值;

(2)标定加载千斤顶、油表以及测量竖向位移的百分表(挠度测量);

(3)安装静载试验铸钢支座，试验梁吊装就位;

(4)安装反力架及加载千斤顶，检查油泵、千斤顶是否能正常工作，油管是否漏油;

(5)安装测量竖向位移的百分表，并检查百分表是否有效。

4.3 静载试验各级加载荷载计算

根据中铁设计咨询集团有限公司提供的通桥(2005)2201静载试验数据可知，梁体自重力矩Mz=5547.52kN·m，道碴、线路产生的力矩Md=6657.28kN·m，活载力矩(包括冲击)Mh=8468.13kN·m，5点加载跨中挠度修正系数Ψ=1.0409，直线中梁设计跨中抗裂安全系数kf=1.27，设计挠跨比f/L=1/2304。

场静载试验采用集中荷载5点加载法，跨中设1集中荷载，其余左右对称布置，各荷载纵向间距均为4m。

4.3.1 计算基数级下加载荷载

(1)等效力臂计算

跨中弯矩M=RL/2‐ΣPX

式中:P为各加载点所加载的集中荷载，L为计算跨度，R为支座反力，X为各加载点至跨中距离。

(2)加载设备和人员对跨中弯矩计算

加载设备包括加载千斤顶，找平细砂层，钢垫板，横梁马凳以及试验观察员;

加载设备和试验人员对梁体跨中弯距Ms=41.99kN·m

(3)预应力损失补偿弯矩计算

未完成的预应力损失=88.37MPa

式中:混凝土收缩徐变与钢筋松弛应力损失值(MPa);η1，η2收缩徐变与松弛损失完成率。

本例η1=0.409、η2=0.908;=12.74MPa;=146.05MPa

未完成预应力损失补偿弯矩:

式中:跨中截面预应力钢筋及普通钢筋截面积(全预应梁=0);W0对跨中净截面下缘换算截面抵抗矩，A0跨中净截面换算截面面积，e0跨中截面预应力合力中心至换算截面中心距离;

本例中0.0119，=0，W0=0.9569465，A0=1.4792，e0=1.2018

计算得=1944.03kN·m

(4)基数级加载荷载

基数级下荷载跨中弯矩为:

=6657.28+1944.03-41.99=8559.32kN·m

则基数级加载荷载为:P=Mka/α=8559.32/28=306kN

4.3.2 计算静活载级下加载荷载

由设计参数可知冲击系数1+μ=1.1935

活载对跨中弯矩(包括冲击效应)Mh=8468.12kN·m

静活载级对跨中弯矩为=15658.21kN·m

则静活载级加载荷载为P=Mkb/α=15658.21/28=559.2kN

4.3.3 计算各加载级下加载荷载

式中:Mz、Md、Mh、Mf、△Ms分别为结构自重、线路道碴、活载、防水层产生的跨中弯矩及未完成预应力损失的补偿弯矩，kN·m。

经过计算汇总可得静载试验各级加载荷载如表1。

4.4 静载试验加载

静载试验以加载系数K标示加载等级，加载系数K是加载试验中梁体跨中承受弯矩与设计弯矩之比。以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。

表1 各等级加载荷载表

依据铁道部行业标准TB/T2092-2003规定，试验梁的加载分两个循环进行:

第一加载循环 初始状态→基数级→k=0.6级→k=0.8级→静活载级→k=1.0级→静载活载级→k=0.6级→基数级→初始状态

第二加载循环

初始状态→基数级→k=0.6级→k=0.8级→静活载级→k=1.0级→k=1.05级→k=1.10级→k=1.15级→k=1.20级→k=1.10级→静活载级→k=0.6级→基数级→初始状态

4.5 试验结果分析

各级加载荷载作用下，梁端支座及跨中竖向位移数据及挠度见表2。

表2 静载试验竖向位移及挠度记录表

(1)第一加载循环中，基数级Ka跨中挠度实测值fka=13.38mm;静活载级Kb跨中挠度实测值fkb=24.58mm

静活载荷载挠跨比为:

第二加载循环中，基数级Ka跨中挠度实测值fka=13.47mm，静活载级Kb跨中挠度实测值fkb=25.40mm

静活载荷载挠跨比为:

以两个荷载循环作用计算静活载级作用下的试验梁实测挠跨比为:

Ψ×f实测/L=1/2658≤1.05f设计/L=1/2194，梁体挠跨比合格。

(2)梁体在K=1.20加载等级下持荷20min，在10倍放大镜观测下，梁体下缘底部边角及底部未发现受力裂缝，梁体抗裂性合格。

(3)静载试验静载级作用下的实测挠跨比合格且抗裂性合格，则可判断梁体静载试验合格。

4.6 静载试验注意事项

(1)支座高差控制在2mm内，铸钢支座与试验梁体连接牢固后，将支座连接螺栓松开;

(2)千斤顶安装在梁体腹板中心，避免偏心加载;

(3)测量挠度的支架须牢固，稳定且不受试验台座变形影响;

(4)在梁体加载前用有色铅笔将非结构受力裂缝提前标识;

(5)挠度测量百分表应在持荷即将结束前读数，且应在同一时间内完成;

(6)当持荷期间油压下降时，应及时进行补油持压;

(7)试验结束后，应对梁体进行一次全面检查，并做好详细的试验记录。

[1] TB/T2092-2003预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准[M].中国铁道出版社，2003.

[2] 公路桥涵静载试验和结构评定[M].北京:人民交通出版社，2002.