舒廬干渠南港渡槽除險加固工程T梁靜載試驗與分析

邢朝陽 徐海文

舒廬干渠南港渡槽除險加固工程T梁靜載試驗與分析

邢朝陽 徐海文

一、前言

渡槽又稱高架渠、輸水橋，是一組由橋梁、隧道或溝渠構(gòu)成的輸水系統(tǒng)。通常架設于山谷、洼地、河流之上，用于通水、通行和通航，以及把遠處的水引到水量不足的城鎮(zhèn)、農(nóng)村以供飲用和灌溉。許多水利工程、引水工程等大量地使用渡槽，創(chuàng)造出很多富有特色的新式渡槽、現(xiàn)代化渡槽。20世紀中期，我國由于水利設施落后，直接影響了農(nóng)村的發(fā)展。為了擺脫這種困境，引水灌溉就成為一項突出的民生工程。渡槽作為一種水利設施，就在這種背景下在全國各地開始大規(guī)模興建。其中梁式渡槽作為一種常見的輸水方式在水利工程中大量應用，該方式施工方便，易于建造，但在施工過程中對大型梁控制不好，極易出現(xiàn)問題。

二、南崗渡槽工程概況

舒城干渠南崗渡槽工程位于安徽省舒城縣南崗鎮(zhèn)。是座跨河渡槽，由11跨渡槽和2跨交通孔組成，標準跨30m，交通孔凈寬5m，漕渡總長342.4m。渡漕單跨橋梁板由5片T梁組成，共55片T梁。T梁高2.5m，梁長29.92m，中梁翼緣板寬1.8m，邊梁翼緣板寬1.6m，T梁壓應力區(qū)采用5根預應力鋼絞線，拉應力區(qū)采用7根預應力鋼絞線。渡槽下部多縱梁由5根預應力T型混凝土梁組成，間距2.1m，橫隔梁間距5m，上部槽身凈寬9.0m，高3.6m，槽身底板厚0.25m，側(cè)墻底部厚0.4m，頂部厚0.25m，槽頂設置內(nèi)懸1.5m寬的人行道，間隔5.0m設200mm×200mm，壁厚6.3mm鍍鋅方鋼管梁，進出口側(cè)現(xiàn)澆人行棧橋連通渡槽兩側(cè)人行道，板厚0.3m。

該工程在施工過程中，由于溫度和梁本身自重原因，在T梁成型后，發(fā)現(xiàn)該建筑物預應力T梁混凝土表面局部有裂縫出現(xiàn)。為了了解裂縫情況和裂縫對T梁的影響程度，以及T梁在應用于渡槽的安全性能，采取兩種檢測方法對T梁進行分析。

三、測試內(nèi)容

1.測試依據(jù)

依據(jù)《規(guī)程》（CECS21：2000）、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）、《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標準》（GB/T50152-2012）提供圖紙等技術資料。

2.測試目的

（1）超聲波檢測主要采用雙面斜測法對裂縫開展情況進行檢測，根據(jù)工程現(xiàn)場實際情況，結(jié)合裂縫開展的特點，對有代表性的典型裂縫進行抽檢，其中對32#梁已出現(xiàn)的裂縫分別進行了張拉前和張拉后的裂縫深度比對測試，裂縫深度檢測采用雙面斜測法。

（2）根據(jù)實際情況，對典型裂縫的梁選取1片進行靜載荷試驗。試驗測試T梁的剛度、抗裂性能及在正常使用極限荷載作用下裂縫開展情況。

四、檢測情況及結(jié)果

1.超聲波檢測情況

利用ZBL-U520非金屬超聲檢測儀對目標區(qū)域進行檢測。檢測結(jié)果見表1。

通過以上結(jié)果可以看出，32#梁張拉后，跨縫聲速均值略小于非跨縫的聲速均值，裂縫已趨于基本閉合狀態(tài)。

2.靜載荷試驗情況

為了解32#梁承載能力及梁在正常使用極限狀態(tài)下的裂縫開展情況，故對該梁進行靜載荷試驗。

根據(jù)設計提供的正常使用極限狀態(tài)下裸梁跨中彎矩值為9191kN·m（不含板的自重荷載），本次按近似均布荷載進行布載，采用荷載快進行堆載。荷載共分六級進行加載，加載過程中采取安全保護措施。

（1）32#梁撓度檢測結(jié)果

32#梁撓度檢測結(jié)果見表2。

32#梁在幾級荷載下?lián)隙惹€見圖1，跨中荷載撓度曲線見圖2。

根據(jù)撓度測試結(jié)果可以看出，32#梁在設計正常使用極限狀態(tài)下幾級荷載曲線及荷載撓度曲線均呈線性變化，沒有異常。在最大荷載作用下的跨中撓度值為7.40mm。

（2）32#梁梁底混凝土裂變

表1 ZBL-U520非金屬超聲檢測儀檢測結(jié)果表

表2 32#梁在各級荷載下的撓度值表單位：mm

圖1 32#梁在幾級荷載下的撓度曲線

圖2 32#梁跨中撓度—荷載曲線圖

32#梁在各級荷載下的底部兩側(cè)應變均值見表3。

表3 32#梁在各級荷載下的底部兩側(cè)應變均值表單位：με

32#梁在各級荷載下的底部兩側(cè)應變均值與荷載曲線見圖3。

圖3 32#梁兩側(cè)應變均值隨荷載變化曲線表

混凝土應變隨荷載變大均趨于線性狀態(tài)，沒有異常。

（3）裂縫變化情況

在32#梁3-4橫隔板之間與4-5橫隔板之間裂縫粘貼騎縫應變片，采集應變變化值。并采用裂縫觀測儀進行觀測。通過測試，騎縫應變片在加荷前后應變值無異常變化，原有裂縫沒有擴展。裂縫觀測儀觀測裂縫變化無異常。

在支座抗剪部位布置應變片，加荷前后應變值無異常變化，抗剪部位沒有出現(xiàn)剪切裂縫。

五、試驗分析

（1）超聲波檢測跨縫聲速均值略小于非跨縫的聲速均值，表明裂縫為貫通裂縫，經(jīng)張拉后，裂縫已基本閉合，說明裂縫在自重或受外界溫度影響下產(chǎn)生的裂縫，在預應力鋼絞線受力情況下而趨于閉合狀態(tài)。因裂縫為貫通裂縫，影響混凝土的耐久性及鋼筋銹蝕，為了保護鋼筋不受腐蝕，采取對裂縫進行表面處理。

（2）在正常使用極限狀態(tài)荷載下，該梁的撓度值為7.40mm，小于規(guī)范規(guī)定的允許值[f/L]=1/600。32#梁在1.0倍設計荷載作用下，梁仍處于彈性工作狀態(tài)，梁的抗裂安全系數(shù)大于或等于1.0。

（3）32#梁跨騎縫應變片在加荷前后應變值無異常變化，原有裂縫沒有擴展。抗剪部位在加荷前后應變值無異常，抗剪部位沒有出現(xiàn)剪切裂縫。

六、結(jié)語

在一些大型工程的建設中，預應力預制梁等大型構(gòu)件預制后因現(xiàn)場預制、堆放，由于基礎或其他原因，構(gòu)件承受不均勻收縮而產(chǎn)生表面的溫度裂縫和收縮裂縫。此類裂縫是由變形變化引起的裂縫，可以通過科學管理，施工過程中對預制構(gòu)件加強維護保養(yǎng)等工作予以避免。產(chǎn)生裂縫后可采取不同的手段進行分析、處理，通過試驗驗證預制構(gòu)件的正常使用性能，可確保工程的安全，減少經(jīng)濟損失■

（作者單位：安徽?。ɑ春铀瘑T會）水利科學研究院233000安徽省繁昌縣機電排灌管理站241200）