基于静载试验预制成品梁安全性能鉴定

林小雄 林 建

(1.广西建设职业技术学院,广西南宁 530003 2.平乐县交通运输局,广西桂林 542401)

基于静载试验预制成品梁安全性能鉴定

林小雄1林 建2

(1.广西建设职业技术学院,广西南宁 530003 2.平乐县交通运输局,广西桂林 542401)

公路桥梁预制成品梁质量通常通过检测结构钢筋分布及保护层、混凝土强度、结构尺寸及外观检查等综合评定,一般而言混凝土强度不满足设计及规范要求时,即可鉴定成品梁不合格,目前混凝土强度通常采用回弹仪检测，该方法存在15%左右的误差，对混凝土强度低于设计值5%的成品梁,若通过静载试验进一步确定其安全性能，具有一定的经济价值,通过实例介绍了基于静载试验鉴定成品梁安全性能试验鉴定方法，供工程技术人员参考借鉴。

预制成品梁；外观检测,静载试验；承载能力；安全性能鉴定

1 工程概况

某桥位于广西来宾市境内,原旧桥为双曲拱桥,已经建成通车多年,受当时的条件限制,原桥的荷载等级较低,构件的强度和尺寸也与现在的技术标准相差较远,存在较大的安全隐患。因此,为了满足当地居民生产运输和人员往来的需要,新建是十分必要的,新建桥梁汽车荷载为公路-Ⅱ级,桥型为5～20 m预应力混凝土简支空心板桥，采用桩基础,桥型图如图1所示。

2 成品梁技术状况调查

该桥的技术状况委托具有相应资质的检测单位检测,30片梁中结构尺寸、混凝土保护层基本符合《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004),表面无裂缝、空洞等外观病害,但混凝土强度回弹结果表明该桥30片空心板中7片梁混凝土强度达不到设计要求(差值在5%之内),钻孔取横隔板芯样合格,为进一步鉴定此7片梁的承载能力,经各方共同协商,采用静载试验对7片梁进行安全性能鉴定。如何鉴定成品梁的承载能力,国内外学者对此开展了大量研究工作,总结出可靠的测试方法,并取得一定的研究成果［1-10］。该7片梁的荷载试验在综合参考这些方法和成果的基础上完成。

3 试验方案

3.1 检测项目

根据国家有关规范、标准要求,该次试验主要测试如下项目：

(1)试验前及试验中裂缝检查及测试；(2)空心板跨中挠度测试；(3)空心板跨中应力测试。

3.2 理论分析

根据施工图设计和桥梁相关资料,试验空心板几何尺寸如下图2所示。

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)中的规定,静载试验荷载一方面应保证结构的安全性,另一方面又应能充分体现结构承载能力,一般：

式中：ηq——静载试验荷载效率系数；

Sstat——试验荷载作用下,检测部位最大变形或最不利内力的计算值；

S——设计标准荷载作用下,检测部位最大变形或最不利内力的计算值；

δ——设计取用的动力系数。

经过计算分析,选取试验梁的跨中最大正弯矩工况作为试验工况,试验工况下的控制截面弯矩计算结果及静载试验效率系数ηq如表1所示。

3.3 试验荷载的确定

根据试验荷载与设计荷载弯矩效应等效的原则,该次试验采用在跨中区域6 m范围内施加均布荷载的方式加载(砂砾堆载),如图3所示,其中,试验荷载q为42.1 kN/m。在试验荷载作用下,理论计算值结果如表2所示。

3.4 测试点的布置

根据试验目的要求,对于空心板应变和挠度测试点的布置如图4所示。

图1 桥型图(单位:cm)

图2 空心板尺寸图(单位:cm)

表1 静载试验效率系数

图3 加载示意图(位单:m)

表2 理论计算值结果表

图4 挠度、应力测点布置图

3.5 加载分级与控制

(1)分级加载

为了获得结构试验荷载与变位关系曲线和防止结构意外损坏,各控制截面内力的加载应分2级进行,逐级施加。第一级加载：加载1#砂箱；第二级加载：加载2#砂箱。

(2)持荷时间

为了让结构充分变形,施加荷载后需持续一段时间才能进行读数。加载和卸载的持续时间以结构的变形达到稳定为原则,同时考虑温度变化对试验造成的影响,一般不少于15 min。当最后一级荷载加载完毕,读数完成后,一次卸去所有试验荷载,让结构变形恢复约30 min,再读一次数作为结构的残余变形值。

3.6 试验中止条件

(1)控制测点应力已达到或超过用弹性理论按规范安全条件反算的控制应力值时；

(2)控制测点变形或挠度已达到或超过用弹性理论按规范安全条件反算的挠度值时，或超过规范允许值；

(3)产生新裂缝或裂缝长度、宽度、数量急剧扩展；

(4)发生其他损坏,如预应力筋崩断、混凝土压碎、支座损坏等影响梁体承载能力或正常使用时。

3.7 荷载试验结果

(1)挠度测试结果

试验空心板在各级荷载作用下,经支点沉降修正后挠度测试结果见表3。

表3 试验梁挠度测试结果

(2)应力测试结果

试验梁在各级荷载作用下,应力测试结果见表4。

表4 试验梁应力测试结果表

3.8 试验结果分析评定

依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/J21-2011),该桥静载试验结果需满足以下条件：

(1)裂缝要求：对于预应力混凝土结构不允许出现竖向裂缝。该桥在整个荷载试验过程中未见肉眼可见裂缝产生。

(2)预应力混凝土规范允许应力校验系数为：0.50～0.90。

表5 应力校验系数一览表

(3)量测的残余应力值(Sp)与量测的总应力值(S)的比值满足下面条件：Sp/S≤α1对于本桥,取α1=20%。本次试验实测残余应力值与总应力值对比如表6所示。

表6 实测残余应力值与总应力值对比表

(4)挠度校验系数即测量的弹性变形值Se与试验荷载作用下的理论值Sstat的比值,需满足下式：β＜Se/Sstat＜α。

对于预应力钢筋混凝土结构,取β=0.60,α= 1.00。

表7 挠度校验系数一览表

(5)量测的残余变形值(Sp)与量测的总变形值(S)的比值满足下面条件：Sp/S≤α1对于该桥,取α1=20%。该次试验实测残余变形值与总变形值对比如表8所示。

表8 实测残余变形值与总变形值对比表

4 结语

依据《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)、《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T21-2011)及其它规范,通过该桥外观检测及荷载试验,结论如下：

(1)外观检测结果：试验梁外观无明显质量缺陷；

(2)在整个荷载试验过程中试验未见新的裂缝产生及其它异常情况出现；

(3)试验梁在试验荷载作用下测试最大挠度值均小于理论最大值,挠度校验系数均满足规范要求,卸载后,残余变形满足规范要求,梁体处于弹性工作状态；

(4)试验梁在试验荷载作用下测试最大应力值均小于理论最大值,应力校验系数满足规范要求,卸载后,残余应力满足规范要求,梁体处于弹性工作状态。

综上所述，通常通过检测结构钢筋分布及保护层、混凝土强度、结构尺寸及外观检查等可以评定成品梁质量,但当局部指标不合格时，可通过按实际材料参数依据静载试验结果进一步鉴定成品梁，从而避免误判检测结论。

［1］ JTG F80/1-2004,公路工程质量检验评定标准［S］.

［2］ JTG/T J21-2011,公路桥梁承载能力检测评定规程［S］.

［3］ JTG/T H21-2011,公路桥梁技术状况评定标准［S］.

［4］ 李林军,刘群.20 m预应力混凝土空心板静载试验与分析［J］.铁道建筑,2004,(7)：27-30.

［5］ 黄东彩.20 m预应力空心板梁静载试验与质量评定［J］.福建建筑,2007,111(9)：41-42，47.

［6］ 何颖文. 30 m预应力混凝土空心板静载试验分析［J］.广东土木与建筑,2011,(4)：62-64.

［7］ 张彦斌,张宏祥. 预应力混凝土空心板单梁静载试验分析［J］.低温建筑技术,2012,(3)：72-73.

［8］ 郭锋钢，田原. 预应力混凝土空心板梁静载试验方案比较分析［J］.城市道桥与防洪,2005,(2)：52-54.

［9］ 王光煜,王耀明.预应力混凝土空心板静载试验方法研究［J］.公路交通科技,2002,19(6)：70- 79.

［10］ 欧阳衡,黄平,杨金凤.预应力混凝土空心板梁的静载试验［J］.水运工程,2004,28(6)：11- 13.

U446.3

B

1009-7716(2015)09-0113-04

2015-04-10

林小雄(1981-)，男,广西桂林人， 工程师,主要从事大跨度桥梁设计理论与施工监控研究。