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高樁碼頭橫梁應(yīng)力檢測研究

2020-11-06 02:53陳遠雷宋子路
中國水運 2020年8期
關(guān)鍵詞:橫梁

陳遠雷 宋子路

摘 要:通過高樁碼頭橫梁預(yù)制和澆筑前分別安裝應(yīng)變計的方法,對碼頭橫梁的應(yīng)力進行了檢測研究。闡述了橫梁上應(yīng)變計的安裝方法和位置,同時介紹了橫梁應(yīng)力計算方法及結(jié)果分析,為今后高樁碼頭的橫梁設(shè)計具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞:高樁碼頭;橫梁;應(yīng)力檢測

中圖分類號:U65 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼:A ? ? ? ? ? ?文章編號:1006—7973(2020)08-0062-03

高樁碼頭一般為高樁梁板結(jié)構(gòu)形式,上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力縱、橫梁支撐上部面板及外部荷載。預(yù)應(yīng)力橫梁在加工過程中及安裝完成后需要開展內(nèi)部的應(yīng)力檢測以驗證結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。

關(guān)于高樁碼頭上部結(jié)構(gòu)的檢測研究,國內(nèi)學(xué)者已取得了一些成果。徐筠[1]根據(jù)國內(nèi)某高樁碼頭結(jié)構(gòu)橫梁混凝土開裂情況,結(jié)合現(xiàn)場混凝土溫度監(jiān)測對橫梁混凝土開裂的原因從內(nèi)約束應(yīng)力和外約束應(yīng)力進行了分析。季大閏[2]研究了不同荷載類型情況下不同地基條件、不同截面尺寸對橫梁內(nèi)力的影響及其規(guī)律,對橫梁計算截面選取及不同結(jié)構(gòu)的樁基應(yīng)力計算的方法給出了建議。付東王[3]等采用快速拉格朗日時域有限差分法進行地震時程分析,并利用FLAC3D 軟件進行高樁碼頭數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)碼頭橫梁地震響應(yīng)正應(yīng)力幅值變化較大,設(shè)計需要按照峰值配筋。時蓓玲[4]等通過對大量舊碼頭結(jié)構(gòu)的調(diào)查研究,分析了高樁碼頭結(jié)構(gòu)常見的損壞原因,總結(jié)了高樁碼頭結(jié)構(gòu)承載檢測評估的特點,對已建高樁碼頭結(jié)構(gòu)承載力檢測與評估的前提條件、基本程序以及檢測與評估的內(nèi)容等做了詳細的技術(shù)說明,為正確進行高樁碼頭檢測評估提供了一套可行的分析方法。劉現(xiàn)鵬[5]等利用Singh-Mitchell模型模擬土體蠕變,結(jié)合三維精細有限元理論,對非對稱荷載下高樁碼頭變形與損傷進行計算分析,給出了某高樁碼頭后承臺橫梁出現(xiàn)的非對稱破損的原因。涂啟華[6]等通過對華南某海港碼頭鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的檢測評估,對已建高樁碼頭結(jié)構(gòu)檢測評估的內(nèi)容、方法和基本程序等作了詳細的技術(shù)說明。以往的高樁碼頭結(jié)構(gòu)檢測或橫梁應(yīng)力研究均為碼頭建成后的問題追中研究,為提高橫梁預(yù)制質(zhì)量保障碼頭結(jié)構(gòu)安全,做好碼頭橫梁施工過程的監(jiān)測是一項重要措施。楊華[7]等基于碼頭上部結(jié)構(gòu)剛度分析和多個工程實例,給出在不同類型的荷載作用下,空間模型計算的橫梁彎矩值與平面模型計算結(jié)果之間的比例關(guān)系。

1 工程設(shè)計概況

某高樁碼頭為50000DWT噸級,長310m,寬23m,結(jié)構(gòu)采用高樁梁板結(jié)構(gòu)。泊位縱橫梁均為疊合梁,其中橫梁標準段預(yù)制部分為T型預(yù)應(yīng)力梁,橫梁布置圖詳見圖1。

碼頭每排架三個橫梁,其中兩個為Y-HL1型,位于東側(cè)和中間位置,長3800mm;一個為Y-HL2型,位于西側(cè),長4200mm,橫梁剖面圖見圖2~圖5。兩種梁的下面2000mm為預(yù)制部分,上面400mm為梁吊裝完畢后現(xiàn)澆混凝土。本次試驗的是2#和3#排架的橫梁,每個排架3個橫梁,共六個橫梁。

2 應(yīng)變計安裝

應(yīng)力應(yīng)變測點應(yīng)布置在梁跨中和一個1/4梁跨位置,沿截面高度布置測點數(shù)為5個,且自受拉區(qū)主筋以及現(xiàn)澆部分主筋上應(yīng)布置應(yīng)變測點。測點布置示意圖見圖6。

每個橫梁在預(yù)制部分中分兩個斷面共預(yù)埋8支應(yīng)變計,現(xiàn)澆部分共預(yù)埋兩支應(yīng)變計,預(yù)制部分在橫梁鋼筋綁扎完畢澆混凝土之前,在預(yù)制場安裝。應(yīng)變計安裝見圖5。

安裝要點如下:

(1)檢查儀器在運輸過程中是否有損壞或丟失,并用讀數(shù)儀測讀校驗。仔細記錄每支應(yīng)變計的編號,并檢查各電纜頭上是否有編號標記(沒有的補作編號標記),以便于在遠離儀器的地方測量時也能識別。安裝埋設(shè)前對儀器進行檢測,確保每支應(yīng)變計都能正常使用。

(2)每支應(yīng)變計都按設(shè)計規(guī)定的埋設(shè)位置和方向埋設(shè),即應(yīng)變計軸向平行于橫梁軸線,每個截面受拉區(qū)安裝4支應(yīng)變計,受壓區(qū)1支。

(3)采用扎絲將應(yīng)變計綁扎于鋼筋上,綁扎完成后,測試檢驗應(yīng)變計有無損壞,如果不正常更換儀器重新安裝,若儀器正常,則將電纜測線引出,做好保護。

(4)橫梁上的應(yīng)變計全部安裝完成、檢驗儀器正常、全部電纜測線引出后,記錄各應(yīng)變計的編號、對應(yīng)位置、安裝時間、環(huán)境溫度等,并測試所有應(yīng)變計的初始讀數(shù)。

(5)以上步驟完成后,橫梁進行預(yù)應(yīng)力張拉、澆筑混凝土,澆筑的時做好了對應(yīng)變計及電纜測線的保護,并將有編號的端部露于混凝土的外面。

3 加載試驗

3.1 加載方法

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標準》[8](GB/T50512-2012),結(jié)合本工程實際情況,橫梁原位加載試驗采用短期靜力堆載試驗的方式進行,設(shè)計加載試驗荷載值為20kPa。應(yīng)力應(yīng)變采用應(yīng)變計測量。

加載試驗擬按以下步驟進行:

(1)測量各應(yīng)變計的加載試驗前讀數(shù),并測量環(huán)境溫度。

(2)加載采用混凝土配重塊。配重塊一次加載。用吊裝機械將配重塊調(diào)至橫梁上方,緩緩放置于橫梁上,各配重塊在橫梁上均勻放置,配重塊長度方向與橫梁軸線垂直,盡量使得橫梁受均布荷載受力狀態(tài)。

(4)加載后,穩(wěn)定24小時,測讀應(yīng)變計讀數(shù)。

(5)加載試驗結(jié)束后,用吊裝機械將配重塊緩緩調(diào)離試驗橫梁,全部調(diào)離后,再次測度各應(yīng)變計讀數(shù)。

3.2 試驗過程

對測試碼頭的2#與3#排架6根橫梁進行了加載試驗,每根橫梁按跨中和一個1/4跨所在截面安裝應(yīng)變計,每個截面設(shè)置5支應(yīng)變計,共設(shè)置了60支應(yīng)變計。

2013年6月27日在某預(yù)制場安裝了48支應(yīng)變計,并測量各應(yīng)變計的安裝位置;另外12支應(yīng)變計(安裝于現(xiàn)澆混凝土部分的鋼筋上)于2013年8月21日安裝。

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