分离式立体预应力空心板梁静载实验分析

周海旺，刘 鹏

(江西省公路科研设计院)



分离式立体预应力空心板梁静载实验分析

周海旺，刘 鹏

(江西省公路科研设计院)

预应力空心板梁静载试验是对结构工作状态进行直接测试的一种鉴定手段。结构在试验荷载作用下，通过测试控制截面的应变、挠度，并与理论计算结果对比，从而判断结构的工作状态和受力性能。通过对预应力空心板梁在设计使用荷载下的受力性能进行测试，了解单梁的实际受力性能，得知其预应力空心板梁结构性能和施工质量满足设计和施工要求。

空心板梁桥；静载实验；质量控制

1 工程概况

某分离式立体交叉工程桥梁全长为65 m，主线桥单幅桥宽13 m，I匝道桥宽12 m，J匝道桥宽14.5 m。上部结构为3×20 m先简支后连续预应力空心板梁；下部结构为肋板式桥台配桩基础，柱式桥墩配桩基础。其中主线桥单幅桥宽13 m， I匝道桥宽12 m， J匝道桥宽14.5 m，各幅桥均设1.5%单向横坡。混凝土重力密度γ=26.0 kN/m3，弹性模量为EP=3.25×104MPa；预应力钢筋：弹性模量EP=1.95×105MPa，松弛率ρ=0.035，松弛系数(ξ=0.3；锚具变形、钢筋回缩按6 mm一端计算；金属波纹管摩阻系数μ=0.25，偏差系数к=0.001 5。

2 实验方法设计

2.1 试验测点布置示意图

在预应力混凝土空心板梁的L/4、L/2、3L/4截面顶面中心位置处布置挠度测点，在L/2截面两侧腹板顶部位置处布置应变测点，如图1所示。

图1 测点布置示意图

2.2 等效试验加载方案

(1)加载测试项目

该试验桥型为先简支后结构连续预应力空心板梁桥，主要加载测试项目跨中最大正弯矩和挠度、内支点截面最大负弯矩、L/4截面弯矩和挠度。由于本实验仅检测预应力空心板梁的受力性能，预应力空心板梁置于临时支座上，因此加载测试项目为跨中最大正弯矩和挠度。

(2)加载重物

采用1捆钢筋与4捆钢绞线加载，加载重物重量见表1。

表1 加载重物重量

(3)加载程序

加载前一天，将试验跨梁底混凝土表面应变计安装、检查完毕。正式加载试验前调试表面应变计，标示变形测点位置、标出加载线，并对结构进行2次预加载，使结构进入正常工作状态。同时检查测试设备工作状况是否正常，性能是否可靠，并预演人员组织及操作情况。每级荷载加载后，等待结构变形稳定。根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》，按结构在同一级荷载内，最后5 min变位增量小于前一个5 min变位增量的15%，且加载稳定时间不小于15 min，则可以正式读数记录。根据各个测量小组汇报的测量结果，总指挥判断试验是否正常。如果测量结果有异样，则要求相应的小组重新测量；如果一切正常，则进行下一级次加载。全部卸载完成后，待时30 min以上读各测量参数的残余值。

3 测试数据分析

3.1 空心板梁变形

在各分级试验荷载下，该桥梁单梁现场静载试验变形观测结果如表2所示，表中的挠度数据均已进行支座变形修正。

表2 边梁的变形检测结果

测试结果表明：试验荷载作用下，边梁各控制截面的实测挠度值均小于理论计算值。边梁各控制截面静力荷载试验最大结构校验系数(挠度)为：(ξ=0.73，最大相对残余变形为：S’P=12%，均满足要求，结构处于弹性工作状态。边梁挠度纵向分布曲线与计算值曲线形态基本吻合，结构变形规律符合受力要求。中梁各控制截面的实测挠度值均小于理论计算值。中梁各控制截面静力荷载试验最大结构校验系数(挠度)为(ξ=0.74，最大相对残余变形为S’P=14%，均满足要求。结构处于弹性工作状态。中梁挠度纵向分布曲线与计算值曲线形态基本吻合，结构变形规律符合受力要求。

3.2 空心板梁混凝土应变

在各分级试验荷载下，该桥梁单梁现场静载试验混凝土应变观测结果如表3所示，表中的应变数据均已进行温度修正。

表3 边梁的应变检测结果

测试结果表明：试验荷载作用下，边梁各控制截面的实测应变值均小于理论计算值。边梁各控制截面静力荷载试验最大结构校验系数(应变)为(ξ=0.67，最大相对残余应变为S’P=14%，均满足规范要求，结构处于弹性工作状态。

测试结果表明：试验荷载作用下，中梁各控制截面的实测应变值均小于理论计算值。中梁各控制截面静力荷载试验最大结构校验系数(应变)为(ξ=0.70，最大相对残余应变为S’P=15%，均满足规范要求，结构处于弹性工作状态。

表4 中梁的应变检测结果

4 结 论

(1)现场检测预应力混凝土空心板梁的实测挠度与应变值均小于理论挠度与应变值，且各控制截面静力荷载试验结构校验系数均满足规范要求，表明梁的结构刚度满足设计要求；

(2)卸载后变形与应变的残余值较小，相对残余变形与应变满足规范要求，表明梁处于弹性工作状态；

(3)试验前后全过程，现场检测预应力混凝土空心板梁(边梁与中梁)未见明显结构性受力裂缝。

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[4] 徐健. 基于钢筋混凝土统一本构的空心板梁全过程分析方法研究[D]. 重庆交通大学, 2014.

2015-02-11

周海旺(1984-)，男，工程师，主要从事公路路桥方面的设计研究。

U445

C

1008-3383(2015)12-0094-01