三永湖桥空心板承载能力评定

刘万军，姜浩(黑龙江省宝泉岭农垦交通运输局)

三永湖桥空心板承载能力评定

刘万军，姜浩
(黑龙江省宝泉岭农垦交通运输局)

摘要:介绍13 m预应力混凝土空心板静载试验的内容、检测方法，分析总结静载试验成果，从而对该空心板作出正确的质量评估。

关键词:静载试验;检测方法;承载力;质量评估

中图分类号:U442

文献标识码:��: C

文章编号:��:1008－3383(2015)02－0143－01

收稿日期:2014－12－10

作者简介:刘万军(1975－)，男，高级工程师;姜浩(1986－)，男，助理工程师。

1　工程概况

三永湖区域综合整治工程一号桥位于三永湖跨黎明河与经九街相交处，采用上跨水渠方案，桥梁与路线夹角为90°，全长41．52 m，上部结构为3孔预应力混凝土简支空心板梁桥，跨径分布为10 m +2×13．3 m，每孔由14片空心板组成;下部构造采用柱式桥台，钻孔桩基础;桥面净宽为12 m，两侧为2．75 m宽人行道。设计荷载等级为城市－B级。

在施工过程中发现3－8号预制梁顶板表面出现多条横向、纵向裂缝，为保证施工质量与结构的安全性，对该空心板进行了静载试验，同时为竣工验收、质量评定提供具体数据和指标。

2　试验梁外观检查

试验梁侧面和底板未见跨中断面弯曲裂缝和剪力影响产生的斜裂缝、以及沿预应力钢束位置的混凝土表面开裂现象。本次试验中的空心板主要在顶板出现了多处沿纵、横向开裂的问题，裂缝位置分布均匀，开裂宽度范围为0．8～2．5 mm，开裂长度范围为0．4～0．9 m。

3　静力荷载试验

此次试验中，抽取顶板表面开裂较多的典型问题空心板进行静力荷载试验，测试该空心板在等效设计荷载的作用下产生的真实跨中挠度和混凝土应变来反映该空心板的刚度和强度，验证该试验梁是否满足城市－B级的设计和使用要求，为桥梁安全运营提供科学依据。

3．1试验项目及测点布置

根据该空心板的结构特点，对试验梁进行以下几个工况的试验内容。

(1)试验空心板在关键断面上应力的变化范围以及变形规律。

(2)在静载试验的过程中需要注意观察空心板顶板开裂处是否有新的发展。

(3)跨中断面在扣除支点处沉降的下挠范围以及残余变形恢复能力。

试验梁的挠度测点分别布置在梁的端点及跨中断面，为保证试验数据的准确性，在空心板两侧分别布设3个挠度测点，沿跨中截面梁高各布置5个混凝土应变测点。

3．2试验荷载和布载方法

试验荷载选择跨中集中加载方案，将设计弯矩按弯矩等效原则换算为跨中集中荷载，采用吊车吊预制梁进行加载，将加载梁的一端作用于试验梁跨中东侧1．5m位置，另一端置于枕木跺上，并保持加载梁水平。另一相同重量的加载梁对称布置。具体加载位置见图2。

图1　跨中断面应变测点布置图(单位: cm)

图2　加载布置图(单位: cm)

4　试验数据分析

试验加载的过程中，该空心板没有新的裂缝出现，原空心板顶板的问题裂缝宽度和长度未有新的变化，该裂缝不属于结构性裂缝。

4．1跨中截面挠度分析

为得到该空心板真实的下挠数据，应将支点处沉降值扣除，即为该空心板真实的跨中下挠值，如表1所示。

表1　主梁跨中断面在试验荷载作用下挠度表

由计算结果知，存在问题的空心板的跨中截面挠度校验系数为0．61，变化范围符合常见预应力混凝土梁桥的一般规律范围0．6～1．0。

以上对结构变形的分析表明该试验空心板抵抗变形的能力符合城市－B级荷载的规范要求。

4．2相对残余变形

结构的相对残余变形表示结构受荷后的变形未及时恢复的部分变形，该项指标的大小反映了结构弹性工作状态的能力。

经计算，在试验荷载作用下该空心板跨中相对残余变形为3．45%，小于规范一般限值5%，该空心板弹性变形恢复能力较好。

4．3应变应力分析

为了研究在真实荷载下的空心板跨中断面的应变变形规律，采用数理统计方法对实测应变数据进行线性回归分析，得到误差较小的规律统计曲线，该直线以空心板应变呈弹性变化规律为前提，具体见图3所示。

图3　主梁应变测点截面混凝土应变试验曲线注:ε为混凝土实测应变值; y为混凝土测点与板底间距。

表2　试验荷载作用下实测应力表(单位: MPa)

表2数据表明，存在问题的空心板的跨中截面应力校验系数的变化范围符合常见预应力混凝土梁桥的一般规律，在正常使用的条件下，该空心板的强度能够满足要求。

5　结论

该空心板顶板表面发现多条横向裂缝和纵向裂缝为非受力裂缝，系由水泥砂浆收缩所致，不影响结构的整体强度及刚度，但由于空心板的顶板较薄，在重车轮载的作用下，板的局部强度会受到影响，且由桥面渗水会引发耐久性问题。应对裂缝进行凿槽灌注处理，并加强桥面防水。

在试验荷载作用下，控制截面的混凝土应变基本符合平面变形假设;结构未出现结构性裂缝，说明结构的正截面抗裂性满足设计和使用要求;在卸除试验荷载后，挠度基本全部恢复，主梁处于良好的弹性工作状态。

综上所述，该试验梁的刚度、强度、抗裂性满足城市－B级荷载的设计和使用要求。

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