佳木斯大桥体外预应力试验研究

程纪敏，张喜军

(黑龙江省哈伊高速公路管理处)

1 研究目的

为确保加固施工的可靠性和安全性，先后进行了自密实混凝土材料性能试验、振动对混凝土的强度影响试验、植筋锚固试验、锚固横梁承载力试验，以得到试验数据，确定相关技术指标和相关设计数据。

2 振动对混凝土的强度影响试验

试验目的是测试混凝土在无振动和牛腿部位振动较大的条件下自然养生和标准养生条件强度对比。若两个条件下的混凝土强度相差不大时，则可在不封闭交通情况下进行混凝土的施工;如果相差有一定数值，则需要考虑强度折减。表1和表2为试验结果。

从C30混凝土试验结果看，在振动条件下，混凝土实际强度与设计强度的比值在0.907～1.020之间，与标准养生试块的强度比值为0.812～0.913，振动条件下的混凝土强度小于标准养生条件下的强度，其强度值约下降10% ～20%。由此说明振动条件对混凝土强度的影响还是较大的，因此，在本桥混凝土施工时，需要控制车辆的速度，在限载条件下进行混凝土施工，以减小桥梁振动对混凝土强度的影响。

表1 不同养生条件下C50自密实混凝土强度试验 MPa

续表1

表2 不同养生条件下C30混凝土强度试验 MPa

3 锚固横梁承载力试验

在正式施工之前，为验证锚固横梁设计的正确性，需要在现场进行锚固横梁的承载力试验。分别在90 mT构和120 mT构上进行了2次锚固横梁的承载力试验。

3.1 90 mT构锚固横梁体外索张拉

(1)张拉吨位分级。

为保证张拉过程中的结构安全，并使主梁混凝土、锚固横梁的变形得以充分发展，张拉时需要分级张拉。共分为8级，具体张拉程序如下:0→20%σk→40%σk→50%σk→60%σk→70%σk→80%σk→90%σk→σk。

每级张拉吨位的持续时间不小于10 min，并且每级均需测量体外索的伸长量。待监测人员测量完有关数据并确认结构安全后，才可进行下一级吨位的张拉。

在张拉之前，需要对锚固横梁进行细致检查，标出横梁混凝土收缩裂缝的位置、长度。在张拉过程中，若锚固横梁混凝土出现新的裂缝且裂缝持续发展，或出现其它异常情况时，立即停止张拉，千斤顶卸载，待查明原因后，再继续施工。

(2)锚固横梁变形监测。

利用千分表测量锚固横梁在张拉过程中的变形情况。在锚固横梁与顶板的交界面上设置4个纵向变形测点，在横梁的过人洞上方设置3个纵向变形测点，以测量张拉时锚固横梁的纵向变形，如图1。

(3)锚固横梁应力监测。

在体外索张拉过程中，通过在锚固横梁中心附近贴振弦式应力计的方法，对横梁混凝土的横向应变进行测量。共布置了15个应力计，如图2。

图1 锚固横梁变形测点

图2 锚固横梁应变测点

(4)锚固横梁裂缝监测。

在张拉前，对横梁的外观进行检查，标出由于混凝土收缩或其它原因导致的裂缝位置、长度，然后选取几条主要的裂缝(如横梁与顶板、腹板交界面处的裂缝)，观测裂缝在张拉过程中的发展情况。

(5)体外索张拉伸长量监测。

张拉过程中，分级张拉体外索的同时，分级监测体外索的张拉伸长量，并随时与理论计算值进行比较。若发现实测值与理论值不符，则停止张拉，待查明原因后方可继续施工。

本次张拉试验共持续了约4 h，最终张拉吨位为1 100 kN。主要试验结果如下所示。

①在张拉过程中，原有的横梁裂缝没有继续;未观测到新裂缝产生。

②体外索张拉伸长量基本与理论值相吻合。

③横梁与顶板交界处的千分表纵向变形很小，约0.02 mm，说明横梁与顶板接合良好，满足抗剪要求。

④横梁过人洞处的纵向变形较小，约0.1 mm，说明横梁具有足够的抗弯刚度。

⑤横梁的横向应变测试值很小，约5～10με，基本与理论值吻合，说明横梁的抗弯承载力是有保证的。

由上述试验结果可以得到结论，90 mT构的锚固横梁完全满足体外索张拉时的受力要求。

在张拉达到设计吨位锚固后，又持续了3 d，并连续观测变形测点和应力测点的变化情况。结果表明，横梁的变形和应力没有任何变化。

3.2 120 mT构锚固横梁体外索张拉

按照与90 mT构锚固横梁相同的试验方法，进行了120 mT构锚固横梁的承载力试验。试验结果表明，在设计张拉吨位1 250 kN作用下，120 mT构的锚固横梁完全满足体外索张拉时的受力要求。

4 结论

通过对自密实混凝土材料性能试验、振动对混凝土的强度影响试验、植筋锚固试验、锚固横梁承载力试验，制定了自密实混凝土、植筋锚固的施工工艺，验证了锚固横梁设计的可靠性，确保了加固施工的安全性。

[1]熊学玉.预应力结构原理与设计[M］.北京:中国建筑工业出版社，2004:16-76.

[2]杜拱辰.现代预应力混凝土结构[M］.北京:中国建筑工业出版社，1998:86-103.