预应力混凝土箱梁静载试验与分析研究_刘璨.pdf

2023 年第 1 期(总第 347 期)黑龙江交通科技HEILONGJIANG JIAOTONG KEJINo1，2023(Sum No347)预应力混凝土箱梁静载试验与分析研究刘璨(山西路桥第二工程有限公司，山西 临汾041000)摘要:预应力混凝土现浇箱梁在工程中应用较为广泛，对其进行结构承载力试验分析研究至关重要，对该现浇箱梁进行理论分析及实测数据，进行结构静力荷载试验，通过分析在不同荷载工况下各截面的应变、挠度值，并与设计理论计算结果及设计规范中规定的数值进行比较，据此检验并分析评估结构的安全性和可靠性，判定桥梁结构的受力状况是否满足设计要求，为同类型桥梁提供参考。关键词:控制断面;静载试验;荷载效率;测试方案中图分类号:U442文献标识码:A文章编号:1008 3383(2023)01 0094 03收稿日期:2022 03 20作者简介:刘璨(1989)，男，山西运城人，大专，助理工程师，研究方向:公路建设施工1桥梁概况某桥全长 109 16 m，上部结构为 20+30 5+30 5+20 m 预应力混凝土现浇箱梁，主梁采用 C50混凝土，下部采用圆柱式墩、桩接盖梁式桥台、钻孔灌注桩基础。设计荷载为公路 I 级，桥面宽度为0 5 m(护栏)+11 5 m(行车道)+0 5 m(护栏)。预应力钢束采用公称直径 15 20 mm 钢绞线，抗拉强度标准值 fpk=1 860 MPa。桥面铺装采用8 cm 现浇混凝土+10 cm 沥青混凝土。2控制断面内力计算对预应力混凝土现浇箱梁，根据计算得到的该桥在设计活荷载作用下的挠度、应变，并根据文献1 和文献2 的相关要求，最终确定该桥在活载作用下最不利截面(控制截面)的具体位置，作为本次试验的测试截面。(1)应力测试截面选择主梁的最大正弯矩截面与墩顶处最大负弯矩处。(2)有限元模型的建立在 Midas 软件中建立试验梁模型，按照公路 I级荷载标准，对该桥的受力状态进行模拟分析计算3 5。3大桥静载试验研究3 1试验断面的选择与试验荷载效率运用 静 载 试 验 效 率 来 评 价 静 载 试 验 可 靠度6 7，计算试验弯矩内力值与设计值对比计算，确保该桥荷载效率满足规范要求。6 个荷载试验工况及加载效率分析结果见表 1。3 2试验荷载的选择为了选择合适的试验荷载，全面测试加载效果。本次现场试验采用 6 辆 35 t 的重型车开展现场荷载试验，各加载车型布置见表 2。表 1主要测试工况及测试内容一览表工况序号测试内容试验荷载计算值荷载控制值荷载效率(/)1右幅第 1 跨 04 L 最大正弯矩中载5 209635 298361022右幅第 1 跨 04 L 最大正弯矩偏载5 209635 298361023右幅第 2 跨 05 L 最大正弯矩中载6 691636 684811004右幅第 2 跨 05 L 最大正弯矩偏载6 691636 684811005右幅 1#墩顶处最大负弯矩中载4 026713 886780 976右幅 1#墩顶处最大负弯矩偏载4 026713 886780 97表 2加载车辆轴重汇总加载车编号轴重/kN轴间距/m前轴重中轴重后轴重总重前 中中 后1661461433552631391503523611461433504651471463583 50140565149142356668140143351总计3888678672 12249DOI:10.16402/ki.issn1008-3383.2023.01.032第 1 期刘璨:预应力混凝土箱梁静载试验与分析研究总第 347 期3 3试验测点布置本次测试布置挠度及支座竖向变形测点共计30 个;应变布置 21 个测点。3 4荷载试验结果挠度测试结果，在试验荷载作用下各测点变形扣除支点变形值后梁板挠度实测值与计算值的比较结果，见图 1 图 4。图 1第 1 跨 0 4 L 中载挠度实测值与计算值比较图截面 1 在 工 况 1 作 用 下，挠 度 计 算 值 为2 58 mm，测试值最大编号为 N7 为 1 25 mm，测试值最小编号为 N10 为 1 14 mm，校验系数最大为0 48，平均值为 0 46。图 2第 1 跨 0 4 L 偏载挠度实测值与计算值比较图截面 2 在工况 2 作用下，挠度计算值最大为2 84 mm，测试值最大编号为 N7 为 1 16 mm，测试值最小编号为 N10 为 0 84 mm，校验系数最大为0 45，平均值为 0 39。图 3第 2 跨 0 5 L 中载挠度实测值与计算值比较图截面 2 在 工 况 3 作 用 下，挠 度 计 算 值 为6 32 mm，测试值最大编号为 N22 为2 92 mm，测试值最小编号为 N25 为 2 53 mm，校验系数最大为0 46，平均值为 0 43。截面 2 在工况 4 作用下，挠度计算值最大为6 95 mm，测试值最大编号为 N22 为2 92 mm，测试值最小编号为 N25 为 2 53 mm，校验系数最大为0 46，平均值为 0 43。图 4第 2 跨 0 5 L 偏载挠度实测值与计算值比较图通过挠度实测数据与计算数据作图表分析，各控制测点与理论计算数据在控制范围内，试验荷载作用下，桥梁各测点基本呈线性变化，与理论值变化趋势基本吻合，挠度荷载试验方案满足规范要求。应变测试结果，试验荷载作用下各梁应变的实测值与计算值的比较结果见图 5 图 10。图 5第 1 跨 0 4 L 中载应变实测值与计算值比较图截面 1 在工况 1 作用下，应变计算值最大为57，最小值为 41。测试值最大编号为 Y4为 28，测试值最小编号为 Y1 为 16，校验系数最大为 0 49，平均值为 0 42。图 6第 1 跨 0 4 L 偏载应变实测值与计算值比较图截面 1 在工况 2 作用下，应变计算值最大为63，最小值为 47。测试值最大编号为 Y2为 31，测试值最小编号为 Y1 为 14，校验系数最大为 0 52，平均值为 0 45。图 7第 2 跨 0 5 L 中载应变实测值与计算值比较图截面 2 在工况 3 作用下，应变计算值最大为72，最小值为 52。测试值最大编号为 Y10为 38，测试值最小编号为 Y14 为 30，校验59总第 347 期黑龙江交通科技第 1 期图 8第 2 跨 0 5 L 偏载应变实测值与计算值比较图系数最大为 0 58，平均值为 0 48。截面 2 在工况 4 作用下，应变计算值最大为79，最小值为 60。测试值最大编号为 Y9为 41，测试值最小编号为 Y8 为 32，校验系数最大为 0 54，平均值为 0 50。截面 3 在工况 5 作用下，应变计算值最大为30，最小值为 42。测试值最大编号为 Y21表 3荷载工况截面位置测点编号计算值实测值/测试值残余值校验系数相对残值=/=/(+)Y15301510510 06Y16421810 430 05Y17421720 410 11工况 5截面 3Y18421400320 00Y19421600390 00Y20421800420 00Y21301630530 16校验系数均值043图 91#墩中载应变实测值与计算值比较图为 16，测试值最小编号为 Y16 为 18，校验系数最大为 0 53，平均值为 0 43。截面 3 在工况 6 作用下，应变计算值最大为35，最小值为 46。测试值最大编号为 Y15为 16，测试值最小编号为 Y16 为 23，校验系数最大为 0 59，平均值为 0 46。图 101#墩偏载应变实测值与计算值比较图通过应变实测数据与计算数据作图表分析，各控制测点与理论计算数据在控制范围内，试验荷载作用下，桥梁各测点基本呈线性变化，与理论值变化趋势基本吻合，应变荷载试验方案满足规范要求。(3)裂缝观测结果荷载试验前后检查梁板未发现裂缝存在。4结论(1)主梁在各工况试验荷载作用下，挠度校验系数均值在 0 39 0 46 之间，表明主梁刚度满足要求。(2)主梁在各工况试验荷载作用下，应变校验系数均值在 0 42 0 50 之间，表明主梁强度满足要求。(3)各工况相对残值小于规范规定的 0 20，表明试验荷载作用下结构处于弹性受力阶段。(4)在试验荷载作用下未发现主梁存在裂缝，试验过程中主梁未发生异常变形。参考文献:1 公路桥梁荷载试验规程 JTC/T J21 01 2015 长安大学 S 北京:人民交通出版社，2015 2 公路桥梁承载能力检测评定规程 JTC/T J21 2011交通运输部公路科学研究院 S 北京:人民交通出版社，2011 3 范立础 桥梁工程 M 北京:人民交通出版社，1996 4公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2015 中交公路规划设计院有限公司 S 北京:人民交通出版社，2015 5 刘自明 桥梁工程检测手册 M 北京:人民交通出版社，2002 6 马超，孙韦 评述桥梁荷载试验的步骤及要点J 公路交通科技:应用技术版，2013，9(7):31 33 7 王彬，姜新雪 预应力混凝土梁开裂后荷载试验分析 J 山东交通科技，2021(1):77 7969