铁路客运专线箱梁静载试验技术

姜志炜 中铁二十四局集团有限公司

1 箱梁静载试验目的

铁路客运专线简支箱梁静载试验是通过计算出基数级下加载值和静活载级加载值，得出各级荷载下的加载值，在2个循环的加载中，分别得出其跨中挠度实测值并计算其挠跨比，通常认为梁体在最大控制荷载（Kf＝1.20）作用下，持荷20 min，在梁体下翼及梁底面未发现受力裂纹，且在静活载作用下的挠跨比小于或等于检验规定值，则可判定箱梁静载试验合格。静载试验是检验箱梁施工质量，判断梁体的整体受力性能和承载能力是否达到设计和规范要求的有效手段。

2 箱梁静载试验方案

2.1 静载试验准备工作安排

⑴校验试验用精密压力表（0.4级）、百分表；

⑵静载试验台划线复核；

⑶准备试验用百分表架、上下铁板、木板等；

⑷试验用千斤顶清理、编号、试机；

⑸试验用千斤顶校正；

⑹试验用梁吊装就位；

⑺试验计算书计算；

⑻试验计算书审核；

⑼千斤顶作用位置定位划线复核；

⑽千斤顶落位安装；

⑾油泵、油表安装，油管连接及检查；

⑿试验梁体外观检查及裂缝标注；

⒀试验操作人员安排：①试验总体负责1人；②油泵操作司机3人；③百分表读数人员6人；④配合电工1人；⑤油泵配合人员（监泵）4人；⑥试验数据记录人员2人；⑦试验服务人员2人。

2.2 静载试验所需工具设备

⑴千斤顶11台（1台备用）；

⑵高压油泵11台（1台备用）；

⑶百分表（0～30 mm）4 块、（0～50 mm）2 块(要求：百分表的最小分度值不大于0.05 mm)；

⑷精密压力表（0.4级）11块（要求：压力表精度等级应不低于0.4级，最小刻度值应不大于0.2 MPa，最小表盘直径应不小于150 mm）；

⑸普通放大镜（不低于5倍，直径不小于50 mm）用于检查梁体混凝土裂纹；

⑹刻度放大镜（不低于10倍，读数精度为0.01 mm）用于量测裂纹宽度；

⑺静载试验台一套，见图1。

图1 静载试验台

2.3 静载试验加载原则及注意事项

⑴通桥(2005)2221-Ⅱ-32m梁加载图见图2。

图2 32 m梁加载示意图

静载试验加载图示的设置原则：

①荷载效应等效即内力图相似内力值相等的原则；

②用等效集中力加载模拟设计荷载，跨中截面首先达到弯曲抗裂极限的原则。

⑵试验梁所用支座与设计相符，梁两端支座的相对高差不大于10 mm，四个支点不平整度不大于2 mm。

⑶试验梁移入台座对中后，在梁顶标出加载中心线，并在每一加载点铺垫层及钢座板，座板应用水平尺找平，移入千斤顶。千斤顶底座中心应与加载中心线重合，千斤顶与加力架横梁底部的接触面需垫实。

⑷加载时必须保证千斤顶加载同步，且在限定的时间内达到规定荷载值，在各级持荷时间及在两个循环终级静停时间内，荷载值必须稳定、准确。

2.4 千斤顶与油压表配套校正方法及要求

⑴将试验机油门封闭，向千斤顶充油，记录试验机压力与千斤顶上油压表的相应读数，重复三次，取其平均值；

⑵千斤顶与油压表配套后的最大测读误差，不得超过最大控制荷载的0.5%；

⑶配套校正时，分级校正的吨位不得超过最大控制荷载的10%；

⑷千斤顶的校正系数不得大于1.05；

⑸标定最大荷载等级应大于最大试验荷载两级；

⑹加载速度应不大于2 kN/s。

2.5 通桥（2005）2221-Ⅱ-32m梁加载程序

加载前，用10倍放大镜在梁体跨中两侧1/2跨度范围的下缘和梁底面仔细查找裂纹。对初始裂纹（收缩裂纹及损伤裂纹）及局部缺陷，按规定的方法用蓝色铅笔标记。

静载试验加载分两个循环进行。

2.5.1 两个循环的试验荷载

⑴第一循环预加载的最大试验荷载加至使用状态短期荷载值即Kf＝1.00级。

第一加载循环：初始状态→基数级（持荷3 min）→0.70级（持荷3 min）→0.80级（持荷3 min）→静活载级（持荷3 min）→1.00级（持荷 20 min）→静活载级（持荷 1 min）→0.80级（持荷1 min）→基数级（持荷1 min）→初始状态（持荷10 min）

⑵第二循环正式加载的最大试验荷载加至抗裂检验荷载，即 Kf＝1.2 级。

第二加载循环：初始状态→基数级（持荷3 min）→0.70级（持荷3 min）→0.80级（持荷3 min）→静活载级（持荷3 min）→1.00级（持荷 5 min）→1.05级（持荷 5 min）→1.10级（持荷5 min）→1.15级（持荷 5 min）→1.20级（持荷20 min）→1.10级（持荷1 min）→静活载级（持荷1 min）→0.80级（持荷1 min）→基数级（持荷1 min）→初始状态

2.5.2 加载及卸载速度

加载时速度不得过快，加载速度不应超过3 kN/s，各千斤顶应同速、同步、同时达到同一荷载值。

2.5.3 操作方法

严格按加载程序分级同步加载，在整个加载过程中应仔细检查梁体下缘及梁底面有无裂纹出现，并逐级测量挠度，及时做好各级荷载对应的油压表读数及挠度测量试验记录。在持压过程中应及时补油，油压表实际值与计算值之差不得超过0.2 MPa。

2.5.4 挠度测量、计算及评定

⑴在梁体跨中及支座中心截面的两侧布设挠度测量点。取两侧测量结果的平均值为跨中截面位移值或支座沉陷值。试验加载前，应在没有任何外加荷载的条件下测量初始读数。挠度测量应在每级持荷时间结束时测量；

⑵挠度测量后，分别计算第一、第二循环在静活载作用下的梁体两侧挠度值，各循环挠度取其两侧平均值。再将两个循环的挠度实测值乘以等效荷载加载图的修正系数ψ，得出两个循环的实际挠度值；

⑶合格评定标准：f实测≤1.05（f设计/ψ）。

2.5.5 试验结果判定

梁体在最大控制荷载（Kf＝1.20）作用下，持荷 20 min，梁体下翼及梁底面未发现受力裂纹，且在静活载作用下的挠跨比小于或等于检验规定值，则判定静载试验合格。

2.5.6 安全防护措施

⑴吊梁应有专人指挥，按规程操作，注意安全；

⑵吊装千斤顶时梁下严禁站人；

⑶高压油路和电路应符合有关要求；

⑷试验梁在必要时应设防风、防倾支护；

⑸仪器、仪表和电器应有防雨、防晒条件。

2.5.7 试验评定

严格按照TB2092-2003《预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲抗裂试验方法》评定。

3 箱梁静载试验结果

箱梁静载试验结果分析参见表1（客运专线预制后张法预应力混凝土铁路桥箱型简支梁产品质量检验报告）。

表1 客运专线预制后张法预应力混凝土铁路桥箱型简支梁产品质量检验报告

通过静载试验的结果观察和数值分析，可以证明梁体理论分析和设计计算方法是否可靠，施工质量是否优良，箱梁刚度和承载能力是否满足要求，全梁挠度曲线线形是否合理。