西久公路过马营中桥成品梁试验检测及分析

■任国志 ■甘肃建筑职业技术学院，甘肃 兰州 730050

1 工程简介

青海省西久公路省道S101 线贵德至阿毛垭口端K157 +804 中桥，为预制装配式钢筋混凝土简支空心板梁斜交桥，桥面全宽12m，行车道净宽9m，两侧各设宽1.50m 的人行道。上部构造Lp=13m 的钢筋混凝土装配式空心板梁，下部结构为柱式桥墩及桥台、桩基础。

2 检测项目

(1)预制板梁既有缺陷状态调查与评估.(2)预制板梁混凝土强度抽样检测.(3)典型板梁的荷载试验.(4)试验荷载作用下板梁梁控制截面处混凝土应变.(5)试验荷载作用下板梁典型位置的挠度.(6)试验荷载作用下板梁混凝土表面裂纹开展与分布状态。

3 试验实施

3.1 预制板梁既有缺陷状态调查

对预制板梁壁厚不均且小于设计厚度值、内表面混凝土因内模拆除而剥落并露筋、板梁表面纵向裂纹等病害缺陷进行了现场检查，检查结果如下:(1)9 片预制板梁存在壁厚不均且小于设计厚度。(2)内模拆除时机不当而致板梁孔壁混凝土的剥离现象亦非常严重，但露筋现象主要出现在板梁孔洞的顶部。(3)部分板梁表面存在纵向裂纹，但裂纹非常细微。

3.2 板梁混凝土强度检测

对存在严重壁厚不均且小于设计厚度值、内表面混凝土因内模拆除而剥落并露筋、板梁表面纵向裂纹等病害缺陷的预制板梁进行了强度检测，结果见下表1。

表1 板梁混凝土强度检测分析

3.3 荷载试验

(1)试验实施与荷载总值。根据现场实际条件，采用堆载方式进行加载，堆载物为袋装细砂。考虑试验空心板梁存在的施工问题，取试验荷载效率系数ηq为0.9，满足荷载试验0.80≤ηq≤1.05 的基本要求。根据公式G=4.0 × ηq× MJ/(L支-0.5a)，求得试验荷载的总值为131.7kN。

(2)荷载试验过程。第一级荷载施加后，观察结构的反应，确定第二级荷载的施加方式，确保结构安全。每级荷载施加后静置10 分钟，待变形稳定后量测梁体应变与变形，观测裂纹。各级荷载施加量:第一级46.00KN，第二级80.50KN，第三级103.50KN，第四级135.70KN，第五级(卸载)67.85KN，第六级(卸载)0.00KN。

4 测试数据分析

4.1 结构挠度的实测值、计算值与分析

根据各级荷载下测点位移的记录值求出了相应的跨中挠度值，同时应用ANSYS 结构分析软件计算各测点位移理论挠度值。位移实测值与理论计算值的比较见下图中(限于篇幅，只列出一级和三级荷载下的情况)。

从各级荷载作用下跨中挠度实测值与计算值的比较不难发现:实测挠度与计算理论挠度比值ηw值多在0.89～0.95 之间。无缺陷钢筋混凝土梁的结构位移校验系数一般在0.70～1.0 之间，由于试验荷载没考虑梁顶方木的重量，计算理论值时所取荷载值偏小，所以理论挠度偏小，造成校验系数略微偏大。

图1 一级荷载位移实测值与理论值比较

图2 三级荷载位移实测值与理论值比较

4.2 空心板梁应力的实测值、计算值与分析

根据各级荷载下测点应变的记录值求出了相应测点在各加载时刻的应力值，同时按照实际支撑边界条件采用ANSYS 分析软件计算了各级荷载阶段相应测点的理论应力值。(限于篇幅，只列出一级和三级荷载下的情况。)

表2 空心板梁测点应力记录分析

各级荷载作用下混凝土的实测应力与计算应力的比值η 为0.80～0.89，正常钢筋混凝土板梁的应力校验系数一般在0.60～0.90 之间，说明梁体的整体工作性能正常。

4.3 结构裂纹观测与分析

对21#试验空心板梁进行了观察，前三级试验荷载作用下，没有观测到梁体混凝土表面的任何受力性裂纹，第四级荷载时，梁体跨中附近底板出现受力性横向裂纹，裂纹间距0.75m 左右，裂纹宽度0.11～0.13mm，如下图，小于规定的允许值0.2mm，说明混凝土梁在设计荷载作用下为弹性受力，也说明实际混凝土的强度满足设计要求。

5 技术鉴定结论及工程处置建议

5.1 技术鉴定结论

通过过马营中桥存在施工缺陷的部分混凝土预制梁进行了现场检查、检测与荷载试验，通过对检查、检测及荷载试验结果的整理分析，对比相关设计规程规范，对该批次预制空心板梁做出如下技术鉴定结论:⑴既有缺陷将会降低板梁极限承载能力;⑵该批次存在缺陷的预制空心板梁的实际承载能力满足设计荷载使用要求;⑶受检混凝土预制空心板梁的刚度满足设计荷载作用下的正常使用性能要求;

图3 试验板梁第四级荷载作用下跨中梁底部位裂缝宽度

5.2 工程处置建议

缺陷板梁的整体性能满足设计使用荷载作用下的承载能力及使用性能的要求，可以用于实际桥梁工程，但考虑到病害对桥跨结构承载能力的不利影响，建议采取如下相应工程补救措施:⑴板梁间现浇混凝土铰缝采用C50 混凝土，铰缝施工时严格振捣、保证铰缝混凝土的致密性及混凝土强度;⑵待板梁吊装到位后，凿毛板梁顶面至粗骨料外露，变更10cm 厚现浇桥面混凝土层为15cm 厚C50 混凝土，同时增设间距15cm×15cm、直径φ8 钢筋网片;⑶采用适当措施封堵修补梁顶表面出现的局部纵向裂纹;⑷加强桥面防水层，确保桥面不产生渗漏。

［1］《公路工程技术标准》(JTGB01—2003)［S］.人民交通出版社，2003.

［2］《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)［S］.人民交通出版社，2004.

［3］《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 062—2004)［S］.人民交通出版社，2004.

［4］《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1—2004)［S］.人民交通出版社，2004.

［5］《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS 02 ∶2005)［S］.中国建筑工业出版社，2005.