劉萬軍，姜浩(黑龍江省寶泉嶺農(nóng)墾交通運(yùn)輸局)

三永湖橋空心板承載能力評(píng)定

劉萬軍，姜浩
(黑龍江省寶泉嶺農(nóng)墾交通運(yùn)輸局)

摘要:介紹13 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板靜載試驗(yàn)的內(nèi)容、檢測方法，分析總結(jié)靜載試驗(yàn)成果，從而對(duì)該空心板作出正確的質(zhì)量評(píng)估。

關(guān)鍵詞:靜載試驗(yàn);檢測方法;承載力;質(zhì)量評(píng)估

中圖分類號(hào):U442

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:??: C

文章編號(hào):??:1008－3383(2015)02－0143－01

收稿日期:2014－12－10

作者簡介:劉萬軍(1975－)，男，高級(jí)工程師;姜浩(1986－)，男，助理工程師。

1　工程概況

三永湖區(qū)域綜合整治工程一號(hào)橋位于三永湖跨黎明河與經(jīng)九街相交處，采用上跨水渠方案，橋梁與路線夾角為90°，全長41．52 m，上部結(jié)構(gòu)為3孔預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁橋，跨徑分布為10 m +2×13．3 m，每孔由14片空心板組成;下部構(gòu)造采用柱式橋臺(tái)，鉆孔樁基礎(chǔ);橋面凈寬為12 m，兩側(cè)為2．75 m寬人行道。設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為城市－B級(jí)。

在施工過程中發(fā)現(xiàn)3－8號(hào)預(yù)制梁頂板表面出現(xiàn)多條橫向、縱向裂縫，為保證施工質(zhì)量與結(jié)構(gòu)的安全性，對(duì)該空心板進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，同時(shí)為竣工驗(yàn)收、質(zhì)量評(píng)定提供具體數(shù)據(jù)和指標(biāo)。

2　試驗(yàn)梁外觀檢查

試驗(yàn)梁側(cè)面和底板未見跨中斷面彎曲裂縫和剪力影響產(chǎn)生的斜裂縫、以及沿預(yù)應(yīng)力鋼束位置的混凝土表面開裂現(xiàn)象。本次試驗(yàn)中的空心板主要在頂板出現(xiàn)了多處沿縱、橫向開裂的問題，裂縫位置分布均勻，開裂寬度范圍為0．8～2．5 mm，開裂長度范圍為0．4～0．9 m。

3　靜力荷載試驗(yàn)

此次試驗(yàn)中，抽取頂板表面開裂較多的典型問題空心板進(jìn)行靜力荷載試驗(yàn)，測試該空心板在等效設(shè)計(jì)荷載的作用下產(chǎn)生的真實(shí)跨中撓度和混凝土應(yīng)變來反映該空心板的剛度和強(qiáng)度，驗(yàn)證該試驗(yàn)梁是否滿足城市－B級(jí)的設(shè)計(jì)和使用要求，為橋梁安全運(yùn)營提供科學(xué)依據(jù)。

3．1試驗(yàn)項(xiàng)目及測點(diǎn)布置

根據(jù)該空心板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)試驗(yàn)梁進(jìn)行以下幾個(gè)工況的試驗(yàn)內(nèi)容。

(1)試驗(yàn)空心板在關(guān)鍵斷面上應(yīng)力的變化范圍以及變形規(guī)律。

(2)在靜載試驗(yàn)的過程中需要注意觀察空心板頂板開裂處是否有新的發(fā)展。

(3)跨中斷面在扣除支點(diǎn)處沉降的下?lián)戏秶约皻堄嘧冃位謴?fù)能力。

試驗(yàn)梁的撓度測點(diǎn)分別布置在梁的端點(diǎn)及跨中斷面，為保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在空心板兩側(cè)分別布設(shè)3個(gè)撓度測點(diǎn)，沿跨中截面梁高各布置5個(gè)混凝土應(yīng)變測點(diǎn)。

3．2試驗(yàn)荷載和布載方法

試驗(yàn)荷載選擇跨中集中加載方案，將設(shè)計(jì)彎矩按彎矩等效原則換算為跨中集中荷載，采用吊車吊預(yù)制梁進(jìn)行加載，將加載梁的一端作用于試驗(yàn)梁跨中東側(cè)1．5m位置，另一端置于枕木跺上，并保持加載梁水平。另一相同重量的加載梁對(duì)稱布置。具體加載位置見圖2。

圖1　跨中斷面應(yīng)變測點(diǎn)布置圖(單位: cm)

圖2　加載布置圖(單位: cm)

4　試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)加載的過程中，該空心板沒有新的裂縫出現(xiàn)，原空心板頂板的問題裂縫寬度和長度未有新的變化，該裂縫不屬于結(jié)構(gòu)性裂縫。

4．1跨中截面撓度分析

為得到該空心板真實(shí)的下?lián)蠑?shù)據(jù)，應(yīng)將支點(diǎn)處沉降值扣除，即為該空心板真實(shí)的跨中下?lián)现担绫?所示。

表1　主梁跨中斷面在試驗(yàn)荷載作用下?lián)隙缺?/p>

由計(jì)算結(jié)果知，存在問題的空心板的跨中截面撓度校驗(yàn)系數(shù)為0．61，變化范圍符合常見預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的一般規(guī)律范圍0．6～1．0。

以上對(duì)結(jié)構(gòu)變形的分析表明該試驗(yàn)空心板抵抗變形的能力符合城市－B級(jí)荷載的規(guī)范要求。

4．2相對(duì)殘余變形

結(jié)構(gòu)的相對(duì)殘余變形表示結(jié)構(gòu)受荷后的變形未及時(shí)恢復(fù)的部分變形，該項(xiàng)指標(biāo)的大小反映了結(jié)構(gòu)彈性工作狀態(tài)的能力。

經(jīng)計(jì)算，在試驗(yàn)荷載作用下該空心板跨中相對(duì)殘余變形為3．45%，小于規(guī)范一般限值5%，該空心板彈性變形恢復(fù)能力較好。

4．3應(yīng)變應(yīng)力分析

為了研究在真實(shí)荷載下的空心板跨中斷面的應(yīng)變變形規(guī)律，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)實(shí)測應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析，得到誤差較小的規(guī)律統(tǒng)計(jì)曲線，該直線以空心板應(yīng)變呈彈性變化規(guī)律為前提，具體見圖3所示。

圖3　主梁應(yīng)變測點(diǎn)截面混凝土應(yīng)變?cè)囼?yàn)曲線注:ε為混凝土實(shí)測應(yīng)變值; y為混凝土測點(diǎn)與板底間距。

表2　試驗(yàn)荷載作用下實(shí)測應(yīng)力表(單位: MPa)

表2數(shù)據(jù)表明，存在問題的空心板的跨中截面應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)的變化范圍符合常見預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的一般規(guī)律，在正常使用的條件下，該空心板的強(qiáng)度能夠滿足要求。

5　結(jié)論

該空心板頂板表面發(fā)現(xiàn)多條橫向裂縫和縱向裂縫為非受力裂縫，系由水泥砂漿收縮所致，不影響結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度及剛度，但由于空心板的頂板較薄，在重車輪載的作用下，板的局部強(qiáng)度會(huì)受到影響，且由橋面滲水會(huì)引發(fā)耐久性問題。應(yīng)對(duì)裂縫進(jìn)行鑿槽灌注處理，并加強(qiáng)橋面防水。

在試驗(yàn)荷載作用下，控制截面的混凝土應(yīng)變基本符合平面變形假設(shè);結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫，說明結(jié)構(gòu)的正截面抗裂性滿足設(shè)計(jì)和使用要求;在卸除試驗(yàn)荷載后，撓度基本全部恢復(fù)，主梁處于良好的彈性工作狀態(tài)。

綜上所述，該試驗(yàn)梁的剛度、強(qiáng)度、抗裂性滿足城市－B級(jí)荷載的設(shè)計(jì)和使用要求。

參考文獻(xiàn):

［1］張哲．混凝土自錨式懸索橋［M］．北京:人民交通出版社，2005.

［2］金玉泉，泮?。畼蛄菏鹿示C述［J］．山西建筑，2008，34(27) : 334－335.

［3］李愛群，繆長青．橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測［M］．北京:人民交通出版社，2009.

［4］楊海峰．基于加速度頻響函數(shù)的結(jié)構(gòu)損傷檢測方法研究［D］．西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007: 12－16.

［5］林圣忠，房文字．基于靜力測試的結(jié)構(gòu)損傷檢測研究進(jìn)展［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，(6) : 17.