浅谈预制梁静载试验的影响因数

刘展辉

摘要：结合某预制梁静载试验的工程实例，介绍试验实施过程中的各种实际问题，并对降低各种不利因数提出合理的解决办法，以此得出准确的承载力判断依据，对于同类型的工程试验具有一定的参考作用。

关键词：预制梁；静载；应变；挠度

1 引言

随着中小跨径的简支梁桥在城市中的大规模建设，以及商品化的预制梁场发展迅速，预制空心板梁由于其经济性得到广泛使用。为了保证成桥的施工质量，在预制梁吊装前，往往需要对预制梁进行有效的静力荷载试验，而本文就提高预制梁静载试验的准确性、经济性及安全性，结合工程实例，探讨几点问题。

2 工程概述

东莞市某桥，沿线路里程跨线径为3x20m，桥梁轴线与线路里程夹角为75°。桥宽为36.5m，双向六车道，桥面横向布置为：3.0m（人行道）+12.25m（车行道）+6.0m（中央绿化带）+12.25m（车行道）+3.0m（人行道）。桥上部结构采用预制预应力混凝土空心板简支梁，下部结构为桩接盖梁结构和台帽式桥台结构。设计荷载：汽车荷载：公路-Ⅰ级，人群荷载：3.5kN/m2。桥身采用预制预应力混凝土空心板。

本次试验抽取的试验梁片为跨径L=20m的中梁，试验的主要控制内力为跨中最大的正弯矩。根据设计单位提供的资料，跨中在活载和二期恒载作用下的控制弯矩为735kN·m。

3 加载方案的选择

在保证试验结果准确性、试验过程安全性的前提下，试验加载物可以因地制宜，选用预制梁场的混凝土支墩水泥块、整捆钢绞线、整捆钢筋，或者传统的大沙袋。而本例中，结合现场条件并经委托单位同意，采用直径为1.5m，高为1.8m的钢筋线圈为加载物，钢筋线圈平均重量为2.08t/捆；长度为12m，规格为φ28钢筋，平均重量为3.1t/捆。试验加载物采取梁跨上分级对称布置加载方式，详见图1。

20m空心板梁实验计算跨径为18.94m，按内力等效原则换算得出最大试验荷载使用钢筋线圈的重量为19.7t，梁跨中的最大试验弯矩值为699kN·m，与控制弯矩的比值为0.95。

由于试验过程中，混凝土会因较大的环境温差产生热胀冷缩，从而对试验采集的应变值和挠度值造成可见的影响。所以静载试验应该避免在贯穿夏天中午的时间段进行，选择阴天或温度变化不大的天气。本例试验场地位于典型的南方气候环境，时间为11月初，于下午至傍晚加载试验，实测梁身混凝土温度为22～24℃。

正式加载前先对试验梁进行了预加载，使结构进入正常工作状态。20m梁试验加载分3级进行。每级持荷15min，每5min记录一次数据，最后一级持荷30min。试验采用1级卸载，卸载后待量测仪器读数稳定后对残余变形进行量测。试验加载顺序见表1。

4 测点布置及测试内容

4.1 应变测点布置

板梁1/4L、1/2L、3/4L截面的底面粘贴振弦式应变计，通过Data Taker 615數据采集系统对信号进行采集处理，1/2L截面应变测点布置如图2所示，1/4L和3/4L截面仅在梁底布置一个应变计，位于截面底边中心处。对于应变计的安装，一定要与应变的线方向平行。

4.2 挠度测点布置

在采集挠度数据时，很多同行使用人工抄读百分表的方法，但挠度测点较多时，抄读时间偏长，较难在同一个时间点上采集完数据。为了提高测试准确性、时间连续性和减少人工干扰因数，在测试该梁挠度时，采用武汉岩海公司生产的桩基静载仪配合位移传感器采集梁跨中、四分点处挠度以及橡胶支座的沉降，共布设10个挠度测点，布置如图3所示。

其中，煤渣地面上安放混凝土块支墩，板式橡胶支座置于支墩中部两边对称位置，对于支墩沉降的观测可以使用精密水准仪配合测微器，或者通过延长基准点使用百分表测读。本例中就是使用后一种方法，在支墩底面往上约5cm打入膨胀螺丝，通过5.4m长的贝克曼梁将基准点往外延伸3.6m，从而减少加载过程中地面沉降的影响。

4.3 裂缝观测

试验加载过程中对跨中控制截面处的裂缝开展情况进行观测。为了人员安全，吊装加载物过程中，严禁进入加载物及梁倾覆范围内，同时注意采集仪器上数据的特变。

5 结果分析评价

5.1 挠度

在各级荷载作用下，板梁各挠度观测点结果如表2所示，满载时跨中最大挠度值为-11.34mm，卸载后残余变形值为-1.37mm。挠度随跨中弯矩的增加基本呈线性变化，测点线性相关系数为0.9938，线性相关性较好。实测挠度曲线与理论挠度变化规律基本一致，实测值小于理论值。

5.2 应变

板梁各应变观测点结果如表3所示，板梁满载时梁底1、2应变测点中，2号测点数据异常，舍去。1号测点最大拉应变为96με，卸载后应变为14με。应变基本随跨中弯矩按照线性规律变化，测点线性相关系数为0.9821，线性相关性很好。

由于振弦式应变计安装过程中，因扭转、胶水进入缝隙等人为因数，可能造成工作失效，所以关键控制点上要设两个或两个以上平行检测点，以作校验。

2. 2号测点数据异常，作废。

5.3 裂缝

试验前后对各片梁进行全面裂缝检查，试验过程中未发现裂缝产生。

5.4 结果评定

在试验荷载作用下，梁中测点的实测应变和挠度值均小于相应的理论计算值，且试验梁挠度和应变与荷载基本呈线性变化，结构处于弹性工作状态，结构有安全储备。试验前后均未发现裂缝，满足《混凝土结构试验方法标准》要求。综上所述，该预制单梁满足设计要求。

6 结束语

通过上述工程实例，对于单梁静载试验，我们还有很多需要改进的地方。为了提高整个观测采集系统的准确性同时结合实际条件，应选择合理的加载方案，消除或降低环境温度影响、人为安装误差、观测基准点形变、仪器不可预料失效等不良因数。

参考文献：

[1]GB 50152-92，混凝土结构试验方法标准[s].

[2]CJJ77-98，城市桥梁设计荷载标准[s].

[3]JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范[s].