佳木斯大橋體外預(yù)應(yīng)力試驗研究

程紀(jì)敏，張喜軍

(黑龍江省哈伊高速公路管理處)

1 研究目的

為確保加固施工的可靠性和安全性，先后進(jìn)行了自密實混凝土材料性能試驗、振動對混凝土的強(qiáng)度影響試驗、植筋錨固試驗、錨固橫梁承載力試驗，以得到試驗數(shù)據(jù)，確定相關(guān)技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)。

2 振動對混凝土的強(qiáng)度影響試驗

試驗?zāi)康氖菧y試混凝土在無振動和牛腿部位振動較大的條件下自然養(yǎng)生和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生條件強(qiáng)度對比。若兩個條件下的混凝土強(qiáng)度相差不大時，則可在不封閉交通情況下進(jìn)行混凝土的施工;如果相差有一定數(shù)值，則需要考慮強(qiáng)度折減。表1和表2為試驗結(jié)果。

從C30混凝土試驗結(jié)果看，在振動條件下，混凝土實際強(qiáng)度與設(shè)計強(qiáng)度的比值在0.907～1.020之間，與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生試塊的強(qiáng)度比值為0.812～0.913，振動條件下的混凝土強(qiáng)度小于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生條件下的強(qiáng)度，其強(qiáng)度值約下降10% ～20%。由此說明振動條件對混凝土強(qiáng)度的影響還是較大的，因此，在本橋混凝土施工時，需要控制車輛的速度，在限載條件下進(jìn)行混凝土施工，以減小橋梁振動對混凝土強(qiáng)度的影響。

表1 不同養(yǎng)生條件下C50自密實混凝土強(qiáng)度試驗 MPa

續(xù)表1

表2 不同養(yǎng)生條件下C30混凝土強(qiáng)度試驗 MPa

3 錨固橫梁承載力試驗

在正式施工之前，為驗證錨固橫梁設(shè)計的正確性，需要在現(xiàn)場進(jìn)行錨固橫梁的承載力試驗。分別在90 mT構(gòu)和120 mT構(gòu)上進(jìn)行了2次錨固橫梁的承載力試驗。

3.1 90 mT構(gòu)錨固橫梁體外索張拉

(1)張拉噸位分級。

為保證張拉過程中的結(jié)構(gòu)安全，并使主梁混凝土、錨固橫梁的變形得以充分發(fā)展，張拉時需要分級張拉。共分為8級，具體張拉程序如下:0→20%σk→40%σk→50%σk→60%σk→70%σk→80%σk→90%σk→σk。

每級張拉噸位的持續(xù)時間不小于10 min，并且每級均需測量體外索的伸長量。待監(jiān)測人員測量完有關(guān)數(shù)據(jù)并確認(rèn)結(jié)構(gòu)安全后，才可進(jìn)行下一級噸位的張拉。

在張拉之前，需要對錨固橫梁進(jìn)行細(xì)致檢查，標(biāo)出橫梁混凝土收縮裂縫的位置、長度。在張拉過程中，若錨固橫梁混凝土出現(xiàn)新的裂縫且裂縫持續(xù)發(fā)展，或出現(xiàn)其它異常情況時，立即停止張拉，千斤頂卸載，待查明原因后，再繼續(xù)施工。

(2)錨固橫梁變形監(jiān)測。

利用千分表測量錨固橫梁在張拉過程中的變形情況。在錨固橫梁與頂板的交界面上設(shè)置4個縱向變形測點，在橫梁的過人洞上方設(shè)置3個縱向變形測點，以測量張拉時錨固橫梁的縱向變形，如圖1。

(3)錨固橫梁應(yīng)力監(jiān)測。

在體外索張拉過程中，通過在錨固橫梁中心附近貼振弦式應(yīng)力計的方法，對橫梁混凝土的橫向應(yīng)變進(jìn)行測量。共布置了15個應(yīng)力計，如圖2。

圖1 錨固橫梁變形測點

圖2 錨固橫梁應(yīng)變測點

(4)錨固橫梁裂縫監(jiān)測。

在張拉前，對橫梁的外觀進(jìn)行檢查，標(biāo)出由于混凝土收縮或其它原因?qū)е碌牧芽p位置、長度，然后選取幾條主要的裂縫(如橫梁與頂板、腹板交界面處的裂縫)，觀測裂縫在張拉過程中的發(fā)展情況。

(5)體外索張拉伸長量監(jiān)測。

張拉過程中，分級張拉體外索的同時，分級監(jiān)測體外索的張拉伸長量，并隨時與理論計算值進(jìn)行比較。若發(fā)現(xiàn)實測值與理論值不符，則停止張拉，待查明原因后方可繼續(xù)施工。

本次張拉試驗共持續(xù)了約4 h，最終張拉噸位為1 100 kN。主要試驗結(jié)果如下所示。

①在張拉過程中，原有的橫梁裂縫沒有繼續(xù);未觀測到新裂縫產(chǎn)生。

②體外索張拉伸長量基本與理論值相吻合。

③橫梁與頂板交界處的千分表縱向變形很小，約0.02 mm，說明橫梁與頂板接合良好，滿足抗剪要求。

④橫梁過人洞處的縱向變形較小，約0.1 mm，說明橫梁具有足夠的抗彎剛度。

⑤橫梁的橫向應(yīng)變測試值很小，約5～10με，基本與理論值吻合，說明橫梁的抗彎承載力是有保證的。

由上述試驗結(jié)果可以得到結(jié)論，90 mT構(gòu)的錨固橫梁完全滿足體外索張拉時的受力要求。

在張拉達(dá)到設(shè)計噸位錨固后，又持續(xù)了3 d，并連續(xù)觀測變形測點和應(yīng)力測點的變化情況。結(jié)果表明，橫梁的變形和應(yīng)力沒有任何變化。

3.2 120 mT構(gòu)錨固橫梁體外索張拉

按照與90 mT構(gòu)錨固橫梁相同的試驗方法，進(jìn)行了120 mT構(gòu)錨固橫梁的承載力試驗。試驗結(jié)果表明，在設(shè)計張拉噸位1 250 kN作用下，120 mT構(gòu)的錨固橫梁完全滿足體外索張拉時的受力要求。

4 結(jié)論

通過對自密實混凝土材料性能試驗、振動對混凝土的強(qiáng)度影響試驗、植筋錨固試驗、錨固橫梁承載力試驗，制定了自密實混凝土、植筋錨固的施工工藝，驗證了錨固橫梁設(shè)計的可靠性，確保了加固施工的安全性。

[1]熊學(xué)玉.預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計[M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004:16-76.

[2]杜拱辰.現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)[M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998:86-103.