吳旭東

(貴州省交通建設(shè)工程咨詢監(jiān)理有限公司檢測中心，貴州貴陽550008)

橋梁單梁荷載試驗(yàn)

吳旭東

(貴州省交通建設(shè)工程咨詢監(jiān)理有限公司檢測中心，貴州貴陽550008)

針對目前橋梁單梁荷載試驗(yàn)過程中存在的問題，文章以實(shí)際工程案例分析了橋梁單梁荷載試驗(yàn)的理論依據(jù)、試驗(yàn)準(zhǔn)備以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息資料的獲取方法，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。

橋梁單梁荷載試驗(yàn);預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁工程;預(yù)制梁板

1 橋梁單梁荷載試驗(yàn)理論依據(jù)

相關(guān)研究表明，橋梁單梁荷載試驗(yàn)的理論是提高試驗(yàn)方法作用效果的關(guān)鍵。因此，橋梁工程建設(shè)人員要將明確各梁橫向分布系數(shù)計(jì)算方法以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算方式，作為合理控制荷載大小以及測點(diǎn)分布適用性的理論依據(jù)。首先，橋梁結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算要在試驗(yàn)前按照設(shè)計(jì)圖紙對橋梁結(jié)構(gòu)和預(yù)制梁板建立理論計(jì)算模型，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，以確定荷載試驗(yàn)方法。這里計(jì)算的主要作用對象為包括:測點(diǎn)布置、加載位置、試驗(yàn)荷載的重量等。其次，預(yù)制梁板橫向分布系數(shù)的計(jì)算依照設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算出待測預(yù)制梁板的截面幾荷特征值，如面積、截面抗彎(抗扭)慣矩、中性軸位置等，然后根據(jù)預(yù)制梁板間的橫向連接形式，選用適當(dāng)?shù)臋M向分布系數(shù)計(jì)算方法，如G－M法、剛性橫梁法、鉸接板法等，計(jì)算出預(yù)制梁板的橫向分布系數(shù)。最后，對于試驗(yàn)內(nèi)力的確定，研究人員先要確定待檢測預(yù)制梁板所屬橋梁結(jié)構(gòu)的位置，依照設(shè)計(jì)荷載等級計(jì)算出該橋跨控制截面內(nèi)力，結(jié)合試驗(yàn)梁板的的橫向分布系數(shù)，確定荷載試驗(yàn)加載的控制內(nèi)力，從而反算出試驗(yàn)荷載的重量及加載位置。

2 橋梁單梁荷載試驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1 確定試驗(yàn)預(yù)制梁板

對于預(yù)制梁板的試驗(yàn)確定，試驗(yàn)準(zhǔn)備人員要根據(jù)文件規(guī)定的抽檢頻率進(jìn)行抽檢。此過程，要求試驗(yàn)準(zhǔn)備人員嚴(yán)格按照《貴州省公路橋梁荷載試驗(yàn)實(shí)施細(xì)則(試行)》中的要求，即以分層抽樣的方式來選取具有代表性的預(yù)制構(gòu)件。此外，預(yù)制梁板荷載試驗(yàn)抽取范圍應(yīng)覆蓋不同原材料、不同預(yù)制工藝以及不同跨徑的預(yù)制構(gòu)件。對于同一預(yù)制場大批量生產(chǎn)的梁，以不超過300片且不超過3個月的同類型預(yù)制梁板為一批，且每批采用隨機(jī)抽樣的方法抽檢不少于1片。對于預(yù)制梁板性能質(zhì)量的控制，試驗(yàn)準(zhǔn)備人員可通過檢測，以保證其試驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性。具體就是根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，通過荷載試驗(yàn)來檢驗(yàn)其實(shí)際的承載能力。對于出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的預(yù)制梁板，應(yīng)在處理完成后再進(jìn)行一次荷載試驗(yàn)驗(yàn)證，以確定其實(shí)際承載力滿足試驗(yàn)要求。

2.2 試驗(yàn)前預(yù)制梁板的準(zhǔn)備

在對預(yù)制梁板進(jìn)行荷載試驗(yàn)前，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置臨時支座，把梁體架設(shè)在臨時支座上，保證梁體離開地面30～50 cm左右，以方便在梁板底部粘貼應(yīng)變片和位移傳感器。試驗(yàn)梁體應(yīng)單獨(dú)架設(shè)，確保梁體無連接裝置連接周圍梁體或其它物體，確保試驗(yàn)梁體單獨(dú)受力。臨時支座應(yīng)在支座中心線處，由于試驗(yàn)荷載較大，臨時支座應(yīng)采用強(qiáng)度較高的材料制成(如混凝土塊)，或直接放置橋梁設(shè)計(jì)的支座型號，且臨時支座頂面應(yīng)水平、清潔。應(yīng)在梁體的支座處兩側(cè)設(shè)置穩(wěn)固可靠的斜撐，保證梁體在加載時不會產(chǎn)生滑動或者傾覆。斜撐應(yīng)與地面可靠連接?？稍诹后w底部支座處、1/4、1/2、3/4處預(yù)埋鋼板，使位移傳感器的磁性表座能夠緊密貼合在鋼板上，確保位移傳感器能夠與梁底垂直架設(shè)，保證位移傳感器在合適的量程范圍內(nèi)。

2.3 測點(diǎn)布置

測點(diǎn)布置就是確定應(yīng)變測點(diǎn)的位置，具體試驗(yàn)準(zhǔn)備人員應(yīng)在預(yù)制梁板的1/4跨、跨中、3/4跨截面布置應(yīng)變測點(diǎn)。其中1/4與3/4截面下緣的應(yīng)變測點(diǎn)布置，要不少于2個應(yīng)變測點(diǎn)，1/2截面布置也不能少于2個應(yīng)變測點(diǎn)，而側(cè)面則應(yīng)布置5個應(yīng)變測點(diǎn)。值得注意的是，應(yīng)變測點(diǎn)的測試方向與測試截面的主要受力方向一致。具體布置情況，如圖1所示。

圖1 應(yīng)變測點(diǎn)截面布置示意圖

3 橋梁單梁荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息獲取、試驗(yàn)過程及結(jié)果分析

3.1 數(shù)據(jù)信息獲取及中止條件

在試驗(yàn)過程中，為保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠，每級加載后，必須持荷5～10 min后方可讀數(shù)，且應(yīng)每隔30 s應(yīng)讀數(shù)一次，當(dāng)測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定后方進(jìn)行下一級加載。相關(guān)研究表明，中止試驗(yàn)條件主要體現(xiàn)在留個方面，即試驗(yàn)預(yù)制梁板存在混凝土破碎、剝落問題;試驗(yàn)預(yù)制梁板的應(yīng)變值或撓度值超過理論計(jì)算值;試驗(yàn)預(yù)制梁板的支座、基礎(chǔ)出現(xiàn)破壞和異常沉降;試驗(yàn)預(yù)制梁板有大量新裂縫產(chǎn)生，或既有裂縫繼續(xù)擴(kuò)張、延展現(xiàn)象;發(fā)生其他威脅人員安全或影響試驗(yàn)正常進(jìn)行的問題以及試測試儀器出現(xiàn)異常。

3.2 試驗(yàn)過程

(1)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理

當(dāng)橋梁單梁荷載試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理作用于彈性結(jié)構(gòu)工作階段時，得出測值的準(zhǔn)確性可通過加載后的讀數(shù)減去初讀數(shù)。這樣一來，當(dāng)試驗(yàn)完成后，根據(jù)橋單梁荷載試驗(yàn)的觀測項(xiàng)目以及相關(guān)的記錄表格內(nèi)容，就能計(jì)算出各級荷載作用下所產(chǎn)生的數(shù)值。試驗(yàn)人員就能根據(jù)各個觀測項(xiàng)目數(shù)值找出具有單梁荷載代表性的數(shù)據(jù)內(nèi)容，從而最終計(jì)算出橋梁單梁荷載試驗(yàn)過程所產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)值。值得注意的是，在進(jìn)行測值計(jì)算過程中，試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理人員要注重應(yīng)力計(jì)算、測值修正以及撓度計(jì)算的準(zhǔn)確性。在測值修正方面，試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理人員可根據(jù)各類設(shè)備儀表所標(biāo)定的結(jié)果進(jìn)行實(shí)際的數(shù)據(jù)修正工作。例如，根據(jù)機(jī)械式儀表標(biāo)出的校正系統(tǒng);電測儀器標(biāo)定的率定系數(shù)以及靈敏系數(shù);電阻應(yīng)變儀器觀測導(dǎo)線電阻所得出的影像因素結(jié)果等。通常情況下，設(shè)備儀器儀表產(chǎn)生的測量誤差具有一定系統(tǒng)性規(guī)律，因此，其可在進(jìn)行橋梁單梁荷載試驗(yàn)前通過控制儀器設(shè)備使用狀態(tài)，來進(jìn)行解決控制。

(2)試驗(yàn)結(jié)果評定

當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)判定預(yù)制梁板承載能力不滿足要求:即主要測點(diǎn)靜力荷載試驗(yàn)校驗(yàn)系數(shù)大于1;主要測點(diǎn)相對殘余變位或相對殘余應(yīng)變超過20%以及試驗(yàn)荷載作用下裂縫擴(kuò)展寬度超過表－1的限值，且卸載后裂縫閉合寬度小于擴(kuò)展寬度的2/3。

4 結(jié)束語

綜上所述，橋梁單梁荷載試驗(yàn)準(zhǔn)備工作要通過確定試驗(yàn)預(yù)制梁板、試驗(yàn)前預(yù)制梁板準(zhǔn)備以及測點(diǎn)布置，來為荷載試驗(yàn)的進(jìn)行提供便利。對于荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息的獲取，可通過保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠以及中止條件，來完善試驗(yàn)過程。

［1］陳毅.單梁荷載試驗(yàn)中值得商榷的幾個問題［J］.建筑監(jiān)督檢測與造價，2014，(4):53－56.

［2］陳向陽，檀威.空間梁格模型與平面單梁模型計(jì)算簡支梁橋內(nèi)力比較分析［J］.湖南交通科技，2015，(4): 117－121.

［3］鄧守國.預(yù)制小箱梁承載力極限荷載試驗(yàn)理論計(jì)算方法探討［J］.四川水泥，2016，(8):293－294+204.

U442

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1008－3383(2017)04－0099－01

2016－12－10

吳旭東(1985－)，男，重慶酉陽人，工程師，主要從事工程檢測工作。