中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
1 工程概況某高速公路橋梁為部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，整幅橋面寬度為23.5m，單幅橋面寬度為11.25m，設(shè)計(jì)汽車荷載等級(jí)為公路一I級(jí)。該橋梁上部結(jié)構(gòu)為4片裝配式部分預(yù)應(yīng)力連續(xù)混凝土箱梁組成，采用多箱梁?jiǎn)为?dú)預(yù)制，簡(jiǎn)支安裝，現(xiàn)澆連續(xù)接頭的先簡(jiǎn)支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)體系。箱梁計(jì)算跨徑為30m，梁高1.6m，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C50，所用預(yù)應(yīng)力鋼絞線均采用符合GB/T5224—2003規(guī)定的低松弛高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線，錨具采用OVM15—4型錨具及其配套設(shè)備。本次檢測(cè)涉及到編號(hào)為2—1#、2—4#兩片箱梁，其在預(yù)制施工時(shí)預(yù)留試塊的28d標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度均達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求。但在對(duì)兩片箱梁混凝土28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行回彈檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其抗壓強(qiáng)度平均值均達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的要求，進(jìn)而對(duì)兩片箱梁的實(shí)際承載力表示懷疑。
2 靜載試驗(yàn)受檢梁的外觀情況表明，箱梁梁身表面平整、光滑，施工支模澆注情況較好，從表面色澤看，箱粱的后期養(yǎng)護(hù)稍差。兩構(gòu)件表面均未發(fā)現(xiàn)明顯的荷載或非荷載裂縫。為掌握箱梁的實(shí)際工作狀況，判斷箱梁的實(shí)際承載能力，決定對(duì)箱梁進(jìn)行非破損靜載試驗(yàn)，檢測(cè)箱梁的剛度、強(qiáng)度和受力性能。由于工程技術(shù)要求的限制，不能在檢測(cè)時(shí)將箱梁兩端的現(xiàn)澆連續(xù)接頭澆筑，使箱梁成為連續(xù)梁的一部分，也不能在成橋組裝完畢后才對(duì)箱梁進(jìn)行檢測(cè);同時(shí)，由于該橋采用了先簡(jiǎn)支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)體系，箱梁的力學(xué)行為受到兩端現(xiàn)澆連續(xù)接頭的設(shè)計(jì)和施工工藝等因素的影響。因此，考慮工程技術(shù)要求和箱梁的最不利受力狀態(tài)，本次試驗(yàn)中受檢箱粱均作為一跨簡(jiǎn)支梁進(jìn)行試驗(yàn)，其受力模型也簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁的受力模型。
2.1試驗(yàn)項(xiàng)目(1)控制截面在試驗(yàn)荷載作用下的應(yīng)變(應(yīng)力)。(2)控制截面在試驗(yàn)荷載作用下的撓度。(3)梁體裂縫在試驗(yàn)荷載作用下的開展情況。
2.2截面選取為能準(zhǔn)確掌握箱梁在使用荷載作用下的內(nèi)力與變形，檢測(cè)截面應(yīng)選擇可能產(chǎn)生最大內(nèi)力的截面或產(chǎn)生最大變形的截面。根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)的目的并考慮測(cè)試控制、數(shù)據(jù)采集、布點(diǎn)、布線工作的方便，選擇跨中A—A截面、1/4跨B—B截面和支點(diǎn)處C—C
截面作為檢測(cè)截面，具體位置如圖1所示。2.3測(cè)點(diǎn)布置
2.3.1應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)變測(cè)量采用電阻應(yīng)變片，配以DH3816靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)、電腦各一臺(tái)。鑒于橋面板上表面因橋面鋪裝構(gòu)造不宜布置測(cè)點(diǎn)，考慮到箱梁壁厚與其梁高相比較小，為了作業(yè)方便，將所有應(yīng)變測(cè)點(diǎn)均布置在箱梁各控制截面的側(cè)面。每個(gè)控制截面布置6個(gè)測(cè)點(diǎn)，且在左右側(cè)面對(duì)稱布置，具體位置如圖2所示。
2.3.2 撓度測(cè)點(diǎn)布置撓度測(cè)量采用電子位移計(jì)，測(cè)試精度為0.005mm。撓度測(cè)點(diǎn)布置在箱粱各控制截面的下表面，每個(gè)控制截面布置2個(gè)測(cè)點(diǎn)，具體位置如圖2所示。2.4 裂縫觀測(cè)(1)加載前觀測(cè)裂縫分布情況。(2)各級(jí)荷載持續(xù)時(shí)間結(jié)束時(shí)，在梁兩側(cè)各選兩條較大裂縫寬度量測(cè)，最大裂縫寬度在滿載持荷30mm結(jié)束時(shí)量測(cè)。(3)滿載后，觀察有無新裂縫產(chǎn)生。(4)縫寬采用讀數(shù)顯微鏡測(cè)讀。2.5 試驗(yàn)荷載依據(jù)JTG 1160—2004《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》和GB50152—92《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定，試驗(yàn)荷載加載模式采用車道荷載(由均布荷載q和集中力P組成)，計(jì)算步驟如下：(1)計(jì)算計(jì)入沖擊系數(shù)(1+ u)的控制荷載作用下控制截面最不利內(nèi)力計(jì)算值s。(2)確定構(gòu)件承載力檢驗(yàn)系數(shù)實(shí)測(cè)值r°u。本次試驗(yàn)中取r°u=1.2。(3)根據(jù)公式SB=r°uS，計(jì)算靜載試驗(yàn)荷載作用下控制截面內(nèi)力計(jì)算值SB 。(4)根據(jù)靜載試驗(yàn)荷載作用下控制截面內(nèi)力計(jì)算值S 反算出試驗(yàn)荷載。S和SB的具體計(jì)算方法可參考文獻(xiàn)『31。本次試驗(yàn)中均布荷載q為22kN/m，集中力P的各級(jí)加載值和加載工況如表1、表2所示，加載布置如圖3-5所示。
2.6 撓度/變形特性結(jié)構(gòu)在靜荷載作用下的變形是其整體剛度特性的具體表現(xiàn)，各個(gè)構(gòu)件測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)變形值按下式求出：變形值：(加載讀數(shù)一初讀數(shù))×換算系數(shù)控制截面的撓度取同一截面上兩個(gè)撓度測(cè)點(diǎn)的平均值，在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下，各控制截面撓度測(cè)試值分別列于圖6、圖7。從圖6、圖7中可以看出，在試驗(yàn)荷載作用下，編號(hào)為2—1#、2—4#箱梁最大撓度分別為19.000、18.O00mm，相當(dāng)于撓跨比為1/1579、1/1667，小于JTG D62—2004《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的容許撓跨比1/600，表明箱梁具有足夠的剛度。
2.7 裂縫開展在加載過程中，2—1#和2—4#箱梁均未出現(xiàn)新的裂縫，表明箱梁具備良好的抗裂性能。3 結(jié)語梁是典型的受彎構(gòu)件，對(duì)生產(chǎn)性鑒定試驗(yàn)一般通過非破損靜載試驗(yàn)分析梁在各級(jí)荷載作用下的應(yīng)力，應(yīng)變特性、撓度/變形特性和裂縫開展情況判斷其設(shè)計(jì)的正確性、施工的合理性及對(duì)使用要求的滿足程度。通過以上分析可以說明，2—1#和2—4#箱梁在試驗(yàn)荷載作用下最大拉應(yīng)力、最大撓度和最大裂縫寬度均滿足JTG D62—2004《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，兩片箱梁正常使用極限狀態(tài)的承載能力均滿足設(shè)計(jì)要求。受檢箱梁的混凝土實(shí)際抗壓強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度，但承載能力仍能滿足設(shè)計(jì)要求，原因是設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮了箱梁的可靠度，留有一定的安全儲(chǔ)備。4 問題探討(1)本次試驗(yàn)是在簡(jiǎn)化受力模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，若要檢測(cè)該箱梁在實(shí)際結(jié)構(gòu)體系中的力學(xué)行為，還應(yīng)考慮橫梁和兩端現(xiàn)澆連續(xù)接頭對(duì)箱梁力學(xué)行為的影響，建立完整的受力模型，進(jìn)行分析、計(jì)算。(2)本試驗(yàn)采用非破損試驗(yàn)，具有局限性，只能對(duì)箱梁在止常使用極限狀態(tài)下的承載能力進(jìn)行檢測(cè)，而對(duì)于箱梁破壞荷載無法測(cè)試。在非破損試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)構(gòu)件破壞荷載的計(jì)算、預(yù)測(cè)方法還有待研究。
