钢筋混凝土梁静力检测试验与分析.pdf

张俊刚等 ： 钢筋混凝土粱静力检测试验与分析 3 7 钢筋 混凝 土梁静 力检测试 验 与分析 张俊刚 ， 朱有德 ， 朱红兵 ， 孙伟 ( 1 黑龙江交通职业技术学院 土木工程系 ， 黑龙江齐齐哈尔1 6 1 0 0 2； 2 哈尔滨铁路局工务机械段 ， 哈尔滨1 5 0 0 0 1； 3 哈尔滨铁路局绥化工务段 。 哈尔滨1 5 2 0 7 3) 【 摘要】 对施工中的预应力钢筋混凝土梁进行了静载荷试验及表观检测。根据检测结果对单片梁的承载 能力进行分析评估。结果表明， 该梁虽然出现裂缝 ， 但裂缝并不影响梁的整体使用情况。该单梁刚度、 强度、 抗裂 性满足设计及使用要 求 。 【 关键词 预应力 ； 钢筋混凝土梁； 静载荷试验； 表观检测 【 中图分类号】 T U 3 7 5 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 0 7 0 0 3 7 0 3 THE S TUDY oF THE STATI C TES T AND ANALYS I S 0F PRESTRESS ED REI NFoRCED CoNCRETE BEAM ZHANG J u n g a n g ，Z HU Yo u d e ，Z HU Ho n g b i n g ，S UN We i ( 1 C i v i l E n g i n e e r i n g D e p a r t me n t ，H e i l o n g j i a n g C o mm u n i c a t i o n s P o l y t e c h n i c ， H e i l o n g j i a n g Q i q i h a r ， 1 61 0 0 2， Ch i n a；2 Ha r bi n Ra i l wa y St a t i o n W o r k Me c ha n i c a l De pa r t me nt ，Ha r bi n 1 5 0 0 01，Chi na； 3 Ha r b i n R a i l w a y S t a t i o n S u i h u a Wo r k D e p a r t me n t ，H a r b i n 1 5 2 0 7 3 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n t h i s p a p e r ，t h e s t a t i c l o a d i n g t e s t a n d a p p a r e n t d e t e c t i o n h a v e b e e n u s e d f o r the p r e s s t r e s s e d r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a mAc c o r d i n g t o t h e t e s t S r e s u l t s o f the b e a m ，t h e l o a d c a r r y i n g c a p a c i t y a n a l y s i s a n d e v a l u a t i o n h a v e b e e n e x e c ut e d Th e r e s u l t s s h o w t ha t ，a l t h o u g h t h e be a m h a v e c r a c k s， t h e c r a c k s d i d n t a f f e c t t h e wh o l e u s e o f t h e b e a mT h e s t i f f n e s s ，h a r d n e s s a n d t h e c r a c k r e s i s t a n c e o f t h e b e a m c a n s a t i s f y t h e p r o j e c t a n d a p p l i c a t i o n Ke y wo r d s： p r e s t r e s s e d； r e i n f o r c e d c o nc r e t e be a m ； s t a t i c l o a di n g t e s t ； a p p a r e n t d e t e c t i o n 0引言 桥 梁检测 做 为桥 梁 结构 的病 害 诊 断及 安 全 承载 能力判 断的重 要措施 ， 已成为新 旧桥梁竣工验 收、 加固 改建 、 安全性 评定 的重 要依据 。钢 筋混凝 土结 构作 为 两种不同性质材料的组合体， 加之混凝土材料本身的 不均匀 性 ， 决 定 了准 确确 定其静 、 动 态参数 的 困难 程 程可以看得出， 在接近极限荷载时， 裂缝贯穿中柱和水 平配筋条带 。 3结语 ( 1 ) 墙体在 加设 混凝 土构 造 柱 ( 包 括边 柱 和 中 柱 ) 后 ， 承载能力和变形 能力 得到较 大 的改善 ， 由于 中 柱受到两侧墙体的约束， 其截面可适当减小( 相对于 边柱而 言) ， 宜在墙体 中分散 布置。 ( 2 ) 砌体强度是影 响墙 体抗 剪性能 的一个 主要 因素 ， 随着砌体强度 的增加 ， 其 抗剪墙体有所提高 。 ( 3 ) 设 置水平配筋条带增强墙 体的抗震性能 。 ( 4 ) 配筋混凝土带增强 墙体 的抗剪 承载力 主要 表现在以下几个方面 ： 增强了构造柱的中部的约束 ， 从而也加强了构造柱对砌体的约束； 水平混凝土配 筋带将墙体分割为上下两部分， 使每一部分墙体的高 宽比减小 增强了墙体的抗剪能力； 直接参与抗剪。 参考文献 2 3 4 周炳章 蒸压加气混 凝土在 中国的推 广与发展 J 加气混 凝土 ， 1 9 9 9 ， ( 3 ) 田淑明 蒸 压加气混凝土砌块承重墙静力和抗 震性 能 的研 究 D 天津 ： 天津大学 ， 2 0 0 4： 6 刘桂秋， 施楚贤， 等 平面受力砌体的破坏准则 c 2 0 0 0年 全 国砌体结构学术会议论 文集 ， 北 京： 中 国建 筑工 业出版 社 ， 2 0 0 0： 1 2 朱伯龙 ， 金 国芳 混用 体 系中型砌 块墙 片有 限元 弹塑 性分 析 J 同济大学学报， 1 9 9 4 ， ( 3 ) 收稿 日 期 2 0 1 0 0 5 1 0 作者简介 盖跃金 ( 1 9 7 6一) ， 男 ， 山东 聊城人 ， 工程师 ， 从 事 结构工程研究。 3 8 低温建筑技术 2 0 1 0年第 7期 ( 总第 1 4 5期) 度， 通常对于静工作状态下的钢筋混凝土结构， 可以根 据其应力( 应变) 情况、 材料试验和外观检查， 并参照 相应 的经验 和规 范对结 构 的工作 性能 做 出较 为 可靠 的估计和判断H 。 】 。然而现行检测试验研究多集中在 成桥或者旧桥检测上， 而对于单梁检测还比较少。 本文针对某 工程 钢筋 混凝 土板 梁在施 工 中 出现 的问题， 提出单梁的静力检测试验方案， 并对检测结果 进行分析。 1 静力检测试验方案 1 1 工程概况 某 钢筋混 凝 土 简支 梁桥 预制 空 心板 梁采 用 C 5 0 混凝 土， 重 力 密 度 y=2 6 k N m ， 弹 性 模 量 3 4 5 1 0 M P a ； 单梁长 1 3 3 m， 钢绞线采用低松弛高强度钢绞 线 ， 该桥 主要技 术 指标 为汽 车荷载 ， 等级 ： 城市 B级 ， 环境类别为 I I 类 ， 道路设计荷载 B Z Z一1 0 0 ， 道路等级 为城市支路 ， 设计时速 3 0 k m h 。 1 2 静载检测 目的和内容 1 2 1 静力检测项 目 根据该桥的结构特点 ， 对试 验梁进行实 际承载 能 力和现有技术 状况评定 ， 验证 试验梁是 否满足城市 B 级的设计和使用要求。对试验梁进行以下试验项目： ( 1 ) 实测板梁控制截面( 跨中) 混凝土应变及其 沿梁高的分布。 ( 2 ) 实测板梁跨 中挠度及支点沉降。 ( 3 ) 观察试验梁试验荷载作用下裂缝情况 。 1 2 2 测试仪器设 备 ( 1 ) 应 变测量 仪器 ： 采用 J MZ X一2 0 0 X综 合 测 试仪、 智能弦式数码应变计、 千分表及表架。 ( 2 ) 挠度测量仪器： 采用精度为0 O l m m的百分 表及磁性表 座。 ( 3 ) 裂缝测量仪器： 采用数显裂缝观测仪。 2 静力检测 载荷试 验结果分析 2 1 静载荷试验荷载效率 静载荷试验 加载 的允 许程 度 可以采用 静 载荷 试 验效率来 评价 ， 经计算 ， 冲击系数 = 0 2 4 ， 控制 截 面的试验荷载效应与标准荷载效应 比为 0 9 0 ， 在 公 路桥梁承载能力检 测评定规程的建议 的范 围内 ( 0 0 8 1 0 5 ) ， 说明试验加载是足够充分的。 2 2 跨 中截面挠度测试分析 在试验荷载作用下， 从试验梁跨中断面试验值中 扣除支点沉降值， 即为试验梁跨中断面挠度的实测值 ， 如表 1 所示。 表 1 数据表明， 在试验荷载作用下， 试验梁跨中断 面挠度校验系数为 0 6 1 ， 介 于预应 力混凝 土梁桥挠 度 校验系数 r 的常见 值 0 61 0之间。 为实现以设计 荷 载作用 下 主梁 的试验挠 度 来评 价结构的刚度， 根据试验荷载作用下的实测挠度值 ， 换 算得到主梁在短期荷载效应组合( 扣除恒载弯矩) 下 的挠度试验梁 ， 并计入挠度长期增长系数 叼 。 =6 ， 得 田 0 厂 Lo s = 1 1 9 7 ， 小于, 6 0 0 。 表 1 板粱跨中断面在试验荷载作用下挠度 注 为静载荷 试验荷载作用F 控制截面挠度的实测值 为静载荷试验作用下控 制断 面 挠 度 的 计 算 值 ； 为 挠 度 校 验 系 数 lL 0 s 为 根 据 试 验 值 换算 得 到 的 除 恒载 以 外 的 短 期荷载组合挠度试 验值U 仉。 = 试验理论弯矩 设计活载弯矩值( 短期效应组合) ) ； e为挠度长 期增长 系数， 取1 6 上述分析说 明该梁 的竖向刚度满 足城 市B级荷 载的设 计和使用要求 ， 且有较高的安全储备 。 2 3 相对残余变形 相对 残余 变形 是评价 结构 构件 承载 力 弹性工 作 性能的指标 ， 控制断面的相对残余变形越小， 说明结构 弹性工作状况越充分。在试验荷载作用下， 试验梁跨 中挠 度 测 点 S 处 相 对 残余 变形 为 3 4 5 均 小 于 5 ， 表明试验梁处于 良好的弹性工作状态 。 2 4 应 变应力分析 在试验荷载作用下， 混凝土应变沿梁高分布基本 呈线性分布。为减少试验误差， 应用最小二乘法原理 对跨中截厩测点数据进行回归分析， 确定一条误差较 小的最佳试验 曲线 ， 即沿梁高变化 的直线方 程。根据 实测应变值， 试验梁的应变沿梁高的分布曲线见图1 。 c m) 1 2 0 2 3 d l 2 5 - 3 8 图1 梁应变测点截面混凝土应变试验 曲线 根据最佳试验曲线 ， 将应变值 乘 以混凝 土弹性模 量 ， 即得到相应测点 的混凝土实测应力 ， 将其与试验荷 载理论计算值 比较得到应力校验系数 ， 见表 2 。 表 2 试验荷载作 用下混凝土梁实测应力 M P a 注 ： 表中“+” 表示压应力 ， “一” 表示拉应力 。 表 2中数据表 明 ， 试验梁混凝 土上 下缘应力校验 系数均介于预应力混凝土梁应力校验系数常见值 O 5 张俊刚等 ： 钢筋混凝 土梁静力检测试验与分析 3 9 0 9之 间 ， 说 明结构强度 能够满足 使用要求 ， 且有 一 定 的安全储 备。 3 单梁外观检查及 结果分析 3 1 外观检查 本次检测对混凝 土单 梁进 行荷 载试验 ， 以评定 试 验梁的实际承载能 力及 现有 技术状 况 ， 为该桥 的竣 工 验收及能否安全运 营提供科学依据 。 本次检测试验 的内容 为表观检查和静力检测 。表 观检测的 内容为 ： ( 1 ) 试验梁跨 中断面弯 曲裂缝细部观察。 2 ) 试验梁支 点附近斜裂缝细部观察 。 ( 3 ) 试验梁锚 固端锚 区裂缝细部观察 。 ( 4 ) 试验梁顺 钢筋方 向裂缝检查 。 ( 5 ) 试验梁外 观状况 检查 ： 混凝 土外观 狗洞 、 蜂 窝、 局部脱 落、 漏 水 、 露筋等 。 表 3 板梁裂缝 汇总 3 2 裂缝 情况分析 在试验荷载作用下 ， 结构未 出现结构性裂缝 ， 说 明 结构的正截面抗裂性满 足设计和使用要求。顶板原有 裂缝在试验荷载作 用下 裂缝长 度和 宽度未恢 复 ， 原 有 裂纹也并未发展 。 4结语 混凝 土梁侧 面和底 板未 见跨 中断 面弯 曲裂缝 、 支 点 附近斜 裂缝 、 沿预应 力筋 张拉 孔道裂缝 及锚 固端锚 区局部承受裂缝。但在试验梁顶板表面发现多条横向 裂缝和纵 向裂缝， 横向裂缝宽度最多 2 5 m m， 裂缝长 度在 4 0 9 0 c m之 问 ， 裂缝最 大深度为 3 O c m。 ( 1 ) 在 试验 荷载 作用 下 ， 试 验梁 挠 度校验 系 数 为 0 6 1 ， 介 于预应力混凝 土梁挠度 校验系数 田的常 见 值 0 61 0之 间。根 据试验 荷 载作用 下 的实测挠 度 值 ， 换算得到梁在短期荷载效应组合下的挠度试验值， 并计 人 挠 度 长 期 增 长 系 数 7 。= 1 6 ， 得 叼 = 1 1 9 7 ra m， 小于 L 6 0 0 ， 分析 表 明单梁竖 向 刚度 满足要 求 ， 且 有一定的安全储 备 。 ( 2 ) 在卸除试验荷 载后 ， 挠 度基本 全部恢复 ， 控 制 截面残余变形为 3 4 5 ， 小于 5 ， 说 明梁处 于 良好 的弹性工作状态 。 ( 3 ) 在试 验荷 载作 用下 ， 应 变测点 断面 混凝 土 应变沿梁高呈线性分布规律， 符合平截面变形假定。 ( 4 ) 在试 验荷 载作 用下 ， 控制 截 面上缘 和下缘 混凝土校验系数分别为 0 7 8 0和 0 8 4 8 ， 均介于预应力 混凝土梁应力校验系数常见值 0 5 0 9之 间 ， 说 明结 构强度能够满足使用要求 ， 且有一定 的安全储备 。 参考文献 1 刘浩亮 钢筋混凝土板桥模型动态试验与分析研究 J 长 沙铁道学院学报 ， 1 9 9 6， ( 4 ) ： 4 5 5 1 2 佟晓君， 马群， 陈建伟， 李素娟混凝土强度无损检测方法精 度对 比分析 J 河北理工学院学报 ， 2 0 0 5 ， 2 5 ( 1 ) ： 1 3 61 3 9 3 郑少华 ， 姜奉华 试验设计与数 据处理 M 北京 ： 中国建材 工业 出版社 ， 2 0 0 4 4 崔飞 ， 袁万城 ， 史家钧 基于静态应变及位移测量 的结 构损伤 识别 法 J 同济大学学报 ， 2 0 0 0， 2 8 ( 1 ) 58 收稿 日期 2 O l O- 0 3一 O 1 作者简介】 张俊 刚( 1 9 7 1一) ， 男 ， 黑龙 江嫩江人 ， 工程师 ， 硕 士， 从事桥 梁 施工 控 制理 论及 检测 加 固技 术研 究 。 低温建筑技术 承揽广告业务 低温建筑技术 竭诚为广告客户 的市场 营销和扩大市场份额提供优质服 务 ， 为提升企业 的形象和知名度服务 ， 为宣传最新的科技信息和成果、 最优秀的 产品、 最先进的企事业单位搭建平台。