舒庐干渠南港渡槽除险加固工程T梁静载试验与分析

邢朝阳 徐海文

舒庐干渠南港渡槽除险加固工程T梁静载试验与分析

邢朝阳 徐海文

一、前言

渡槽又称高架渠、输水桥，是一组由桥梁、隧道或沟渠构成的输水系统。通常架设于山谷、洼地、河流之上，用于通水、通行和通航，以及把远处的水引到水量不足的城镇、农村以供饮用和灌溉。许多水利工程、引水工程等大量地使用渡槽，创造出很多富有特色的新式渡槽、现代化渡槽。20世纪中期，我国由于水利设施落后，直接影响了农村的发展。为了摆脱这种困境，引水灌溉就成为一项突出的民生工程。渡槽作为一种水利设施，就在这种背景下在全国各地开始大规模兴建。其中梁式渡槽作为一种常见的输水方式在水利工程中大量应用，该方式施工方便，易于建造，但在施工过程中对大型梁控制不好，极易出现问题。

二、南岗渡槽工程概况

舒城干渠南岗渡槽工程位于安徽省舒城县南岗镇。是座跨河渡槽，由11跨渡槽和2跨交通孔组成，标准跨30m，交通孔净宽5m，漕渡总长342.4m。渡漕单跨桥梁板由5片T梁组成，共55片T梁。T梁高2.5m，梁长29.92m，中梁翼缘板宽1.8m，边梁翼缘板宽1.6m，T梁压应力区采用5根预应力钢绞线，拉应力区采用7根预应力钢绞线。渡槽下部多纵梁由5根预应力T型混凝土梁组成，间距2.1m，横隔梁间距5m，上部槽身净宽9.0m，高3.6m，槽身底板厚0.25m，侧墙底部厚0.4m，顶部厚0.25m，槽顶设置内悬1.5m宽的人行道，间隔5.0m设200mm×200mm，壁厚6.3mm镀锌方钢管梁，进出口侧现浇人行栈桥连通渡槽两侧人行道，板厚0.3m。

该工程在施工过程中，由于温度和梁本身自重原因，在T梁成型后，发现该建筑物预应力T梁混凝土表面局部有裂缝出现。为了了解裂缝情况和裂缝对T梁的影响程度，以及T梁在应用于渡槽的安全性能，采取两种检测方法对T梁进行分析。

三、测试内容

1.测试依据

依据《规程》（CECS21：2000）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）、《混凝土结构试验方法标准》（GB/T50152-2012）提供图纸等技术资料。

2.测试目的

（1）超声波检测主要采用双面斜测法对裂缝开展情况进行检测，根据工程现场实际情况，结合裂缝开展的特点，对有代表性的典型裂缝进行抽检，其中对32#梁已出现的裂缝分别进行了张拉前和张拉后的裂缝深度比对测试，裂缝深度检测采用双面斜测法。

（2）根据实际情况，对典型裂缝的梁选取1片进行静载荷试验。试验测试T梁的刚度、抗裂性能及在正常使用极限荷载作用下裂缝开展情况。

四、检测情况及结果

1.超声波检测情况

利用ZBL-U520非金属超声检测仪对目标区域进行检测。检测结果见表1。

通过以上结果可以看出，32#梁张拉后，跨缝声速均值略小于非跨缝的声速均值，裂缝已趋于基本闭合状态。

2.静载荷试验情况

为了解32#梁承载能力及梁在正常使用极限状态下的裂缝开展情况，故对该梁进行静载荷试验。

根据设计提供的正常使用极限状态下裸梁跨中弯矩值为9191kN·m（不含板的自重荷载），本次按近似均布荷载进行布载，采用荷载快进行堆载。荷载共分六级进行加载，加载过程中采取安全保护措施。

（1）32#梁挠度检测结果

32#梁挠度检测结果见表2。

32#梁在几级荷载下挠度曲线见图1，跨中荷载挠度曲线见图2。

根据挠度测试结果可以看出，32#梁在设计正常使用极限状态下几级荷载曲线及荷载挠度曲线均呈线性变化，没有异常。在最大荷载作用下的跨中挠度值为7.40mm。

（2）32#梁梁底混凝土裂变

表1 ZBL-U520非金属超声检测仪检测结果表

表2 32#梁在各级荷载下的挠度值表单位：mm

图1 32#梁在几级荷载下的挠度曲线

图2 32#梁跨中挠度—荷载曲线图

32#梁在各级荷载下的底部两侧应变均值见表3。

表3 32#梁在各级荷载下的底部两侧应变均值表单位：με

32#梁在各级荷载下的底部两侧应变均值与荷载曲线见图3。

图3 32#梁两侧应变均值随荷载变化曲线表

混凝土应变随荷载变大均趋于线性状态，没有异常。

（3）裂缝变化情况

在32#梁3-4横隔板之间与4-5横隔板之间裂缝粘贴骑缝应变片，采集应变变化值。并采用裂缝观测仪进行观测。通过测试，骑缝应变片在加荷前后应变值无异常变化，原有裂缝没有扩展。裂缝观测仪观测裂缝变化无异常。

在支座抗剪部位布置应变片，加荷前后应变值无异常变化，抗剪部位没有出现剪切裂缝。

五、试验分析

（1）超声波检测跨缝声速均值略小于非跨缝的声速均值，表明裂缝为贯通裂缝，经张拉后，裂缝已基本闭合，说明裂缝在自重或受外界温度影响下产生的裂缝，在预应力钢绞线受力情况下而趋于闭合状态。因裂缝为贯通裂缝，影响混凝土的耐久性及钢筋锈蚀，为了保护钢筋不受腐蚀，采取对裂缝进行表面处理。

（2）在正常使用极限状态荷载下，该梁的挠度值为7.40mm，小于规范规定的允许值[f/L]=1/600。32#梁在1.0倍设计荷载作用下，梁仍处于弹性工作状态，梁的抗裂安全系数大于或等于1.0。

（3）32#梁跨骑缝应变片在加荷前后应变值无异常变化，原有裂缝没有扩展。抗剪部位在加荷前后应变值无异常，抗剪部位没有出现剪切裂缝。

六、结语

在一些大型工程的建设中，预应力预制梁等大型构件预制后因现场预制、堆放，由于基础或其他原因，构件承受不均匀收缩而产生表面的温度裂缝和收缩裂缝。此类裂缝是由变形变化引起的裂缝，可以通过科学管理，施工过程中对预制构件加强维护保养等工作予以避免。产生裂缝后可采取不同的手段进行分析、处理，通过试验验证预制构件的正常使用性能，可确保工程的安全，减少经济损失■

（作者单位：安徽省（淮河水利委员会）水利科学研究院233000安徽省繁昌县机电排灌管理站241200）