预应力混凝土箱梁极限承载力试验与分析.pdf

第1 期 2 0 0 8 年1 月 广东土 木与建 筑 GU ANGDONG ARCHI T E CT URE C I VI L E NG I NEE RI NG N o 1 J A N 2 0 o 8 预应力混凝土箱梁极限承载力试验与分析 吴 永毅 ( 广州市建筑科 学研 究院 广州 5 1 0 4 4 0 ) 摘要 ： 以某道路 采用的预应 力钢筋混凝土箱梁 为研 究对 象， 介绍其极 限承栽力的检定方法， 并分析预应力箱 梁 的极限状 态 为 日后桥 梁的安全 营运和 维护加 固积 累资料 。 关 键 词 ： 预 应 力箱 梁 ；极 限承 栽 力 1 概 述 万环西路是广州南沙开发区南部一条南北走 向 的改扩建道路 起点为横沥镇横沥水道南岸 向南与 省道 S l l 线( 番 中公路 ) 相交 共跨越 1 7条河涌 ， 终 点 与灵新大 道相接 ， 主线全长 1 9 2 k m 支线 5 7 k m， 共计 2 4 9 k m 作为城市主干道 该道路设计车速为 6 0 k m h 双向4车道， 路宽 4 0 m， 其中土建主体工程 采 用 了预应 力钢 筋混 凝 土箱 梁结 构 预应力混凝土箱梁具有结构轻盈 、 建筑高度小 、 配筋少等优点 ， 在 国内高等级公路 中得到普遍使用。 但迄今为止仍未有专 门针对单梁 的检测规范 本文 以该 工 程 使用 的箱梁 为例 对 单 梁 试 验进 行 论 述 分 析 ， 为桥梁的运作与维护提供技术资料 亦为 E l 后的 单梁检测规范提供技术参考 2静载试 验 内容 及步 骤 2 1 本工程静载试验的主要内容包括 ： 箱梁 、 专 、 截面的挠度变形； 跨中截面应变； 跨中 截 面 附近 的裂缝 开展 情况 2 2静载 试验 步骤 ( 1 )试验 梁及 其 安装 本 工 程试 验 梁 采用 预 应 力 钢 筋 混凝 土 箱 梁 长 2 5 m， 两端放置在预先制作 的混凝土支墩上 箱梁与 地面之间的净空预留 1 m， 在支墩与箱梁之间设置橡 胶支座 ， 模拟该箱梁在工程实际运作中的受力情况 这是箱梁静载试验的重要原则。在 、 号 梁底设 置保护墩 墩顶与梁底间距为 2 0 mm 其设置 目的是 当箱梁处于极 限状态时 万一 突然断裂也能起 到支 撑的作用 ， 从而把发生安全事故的可能性减至最小 ( 2 )加 载方 法及 加 载位 置 根据施工现场条件 选用集 中加载法 ， 即在箱梁 跨 中上方架 设 混凝 土块 压重 平 台反 力装 置 反力 梁 提供荷载反力 将大于预估最大试验荷载的荷重在 试 验开 始前 一次 加 上平 台 试验 时用 油泵 配合 油 压 千 斤顶进 行 分级 加载 压 重反 力平 台的布 置如 图 1 。 图 1 压 重平台布 置情 况 ( 3 )荷载分级及终止加载条件 根 据 施 工 单 位 提 供 的 基本技术 资料 对本次试 验 加 载 进 行 了 预 先 分 级 详见表 l 每 级 荷 载 以试 验 梁 在 最 后 5 mi n的变 位 增 量小 于 前 一 个 5 m i n变 位 增 量 的 1 5 作为稳定标准 在 箱梁 达 到稳定 标准 以前 不允 许进 行下 一 级加 载 终止加载条件及承载力检 表 1荷 载 分 级 验荷载实测值的确定依据 G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2 (Q 凝土结 构工程施工质量验收规范 第 C 0 7条的规定。 ( 4 )测点布置 f1 变形观测 ： 在试验梁两端支座 、 、 、 截面的梁底 每个截面各布置 1个量程为 3 0 mm的 61 维普资讯 http:/ 2 0 0 8 年1 月 第1 期 吴永毅： 浅析预应 力混凝 土箱梁极限 承载力 试验 J A N 2 o o 8 N o 1 1 3 图 2单梁加载及挠度测试位置示意图 WB D 一 3 0型百分表， 用以观测试验梁在各级荷载作用 下的挠度 。变形 观测点 的布 置如 图 2所示 b 应变观测 ： 在检测梁跨 中截 面的梁底 、 腹板 布置 了 8个应变测点 ， 使用 T D S 一 3 0 3型静态数据采 集处理仪 ， 观测试验梁跨 中截面在各级荷载作用下 的应变 量 ， 应 变 观测点 的布置 如 图 3 所 示 e 裂缝 观 测 ： 在 对 试 验 梁 加 载 过程 中 观 测 梁 表面的裂缝开展情况 ， 尤其是跨 中梁底的裂缝 必须 用裂缝读数显微镜测量在各级荷载作用下的裂缝宽 度 ， 及时分析裂缝的增长趋势 3试验 结果 3 1 挠 度 各 级荷载作 12 0 0 用 下 挠 度 测 点 的 1 0 00 实测值见表2 ， 可 亘 知跨中截面最大 蓄400 挠度为 7 3 4 4 mm； 2 n 0 0 各级荷载作用下 r 一 - ，一 0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0 挠度 f 0 0 1 1 图 4荷载一 跨中挠度 曲线图 表 2各测点挠度及应 变实测结果 粱 8 7 图 3跨中截面应变测点布置 图 跨中处的荷载一 挠度 曲线如图 4所示 3 2应 变 各级荷载作用下应 变测 点的实测值见表 2 ： 各 级荷载作用下跨 中梁底处 的荷载一 应变 曲线如图 5 所示 。 在本次试验过程中， 当压力达到 8 6 2 k N时 已 有个别应变片 由于拉伸度超出许可范 围而失效 使 T D S 一 3 0 3无 法 正 常测 读 相 应 的应 变 值 压 力 进一 步 加 大 时 。 更 有个 别应 变 片发 生断 裂而彻 底失 效 测点 V A 、 哆 一 80 0- 6 0 0 砌 - 2 0 0 0 2 肿4 0 0 ( ) 图 5荷载一 应变 曲线图 3 - 3裂缝 观测 在本次试验过程中。 当压力达到 6 0 4 k N时 。 试验 梁跨 中附近出现首条裂缝 ， 随着荷载的增大 ， 裂缝增 多且缝宽不断增大 ； ( 下转第 6 0页) 跨中弯矩荷载 各测点的挠度 ( 0 O l m m) 跨 中挠度 各测点的应变实测 结果( 8 ) ( k N m) ( k N) 1 2 3 4 5 ( 0 O l mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 5 50 0 88 1 3 6 78 40 0 7 7 5 3 0 0 0 0 1 0 6 1 0 8 7 5 1 74 7 7 3 1 61 77 0 1 5 7 5 1 5 9 1 0 1 5 9 1 0 1 2 1 6 2 5 0 26 0 6 7 2 34 3 42 27 2 1 0 9 25 4 0 3 6 1 9 1 1 2 1 0 22 3 2 27 21 5 0 0 3 44 20 9 71 2 1 01 7 90 6 5 72 6 26 5 8 3 51 3 0 0 2 7 56 8 0 63 27 0 0 0 43 2 3 0 7 1 08 4 1 58 7 1 09 7 1 0 63 902 0 1 2784 51 9 2 8 72 8 2 66 3 23 7 5 51 8 4 68 1 5 23 2 2 61 2 20 7 1 6 98 1 1 780 1 5 91 046 0 3 45 1 02 8 3 82 3 77 5 0 6 0 4 5 96 22 56 3 381 3 351 27 3 3 1 71 65 23 41 58 9 0 6 66 1 49 1 5 2 1 81 4 3 1 2 5 6 90 82 4 34 72 5 0 72 5 1 6 3 4 44 3 2 4385 34 31 998 8 5 5 8 7 1 57 1 7 9 1 96 48 5 0 0 7 76 1 2 61 46 83 71 02 6 97 5 59 0 0 35 215 43 72 68 81 1 1 4 11 2 1 71 20 0 21 0 5 3 8 7 5 8 6 2 1 4 5 2 5 6 2 0 9 0 7 9 8 4 9 7 6 7 1 3 4 9 9 6 5 5 3 4 2 8 6 3 4 1 7 3 6 6 1 1 1 一 一 2 1 2 5 92 5 0 9 48 1 6 68 66 59 1 0 45 9 9 55 0 73 5 3 59 485 64 53 08 9 1 8 9 一一 98 一一 1 92 6 46 2 5 1 03 4 1 9 8 9 8 0 70 1 2 72 8 1 1 5 65 87 78 73 4 45 -72 0-31 3 76 9 9 9 9 1 7 2 6 2 注 ) 该项为跨 中实测挠度一 支座实测挠度平均值 ， 为跨 中相对支座位移。 维普资讯 http:/ 竺 旦 一 ! 一 珊 菊 等 ： 静 载 荷 试 验 的 支 墩 地 基 受 力 性 状 理 论 分 析 与 试 验 研 究 J A N 2 0 0 8 N o 1 表 3 l m 压重平 台支墩周 围土体最大沉 降、 回弹 、再 压 缩 量 与距 支 墩 边 距 离 的 关 系 参考文献 1 华南理工大 学等 四院校地基 与基 础 ( 第 三版 ) M 北 京 ： 中 国建筑工业 出版社 1 9 9 8 2 本书编委会工程地质手册 ( 第三版 ) n1 北京 ： 中 国建 筑工业出版社 1 9 9 2 乖 尔 尔 尔 尔 纫 纫 ! 尔 ! 不 ! ； ! ； ! ! ( 上接第 6 2页 ) 当荷载加大到 1 0 3 4 k N时 受拉主筋处的最大裂缝 宽度 达到 1 5 mm试验 梁达 到 承载 能力 极 限状 态 的 检验标志 停止试验 3 4承载力检验荷载实测值 根据 G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2 混凝土结构工程施 工质 量验收规范 第 C 0 7条的规定 ， 取最后一级荷载值 和前一级荷载值的平均值作为该试验梁承载力检验 荷载实测值 即 9 9 1 k N 或跨 中弯矩值 6 1 9 3 8 k N m。 4结论 通过 本次 极 限性试 验 直 观地显 示 出该试 验箱 梁的极限性能 为设计单位提供 了可靠 的技术资料 随着我国道桥建设现代化进程的加快 预应力混凝 土单梁的应用也在递增 本文所叙述的试验方法在 长期 的工作实践中得到了认可 但随着单梁设计的 不断改 良以及施工工艺的提高 如何采用更科学、 准 确的试验方法对其作出质量判断还必须进行更系 统 而细致 的研 究 参考文献 综合分析试验结果表明 该试验梁跨中集 中承 1 G B 5 0 2 0 4 - 2 0 0 2 混凝土结构工程施工质量验收规范 s 载力极限荷载实测值为 9 9 1 k N跨中极限弯矩值为 6 1 9 3 8 k N m。 6 0 维普资讯 http:/