铁路简支T梁静载弯曲试验技术研究

周 明 生

(中交二公局铁路工程有限公司，陕西 西安 710065)



铁路简支T梁静载弯曲试验技术研究

周 明 生

(中交二公局铁路工程有限公司，陕西 西安 710065)

结合肯尼亚蒙内标轨铁路EMALI梁枕场工程实例，介绍了32 m后张法预制简支T梁静载弯曲试验所用的设备仪器，并对加载力计算方法进行了阐述，确保了梁体试验数据的准确性。

后张法，预应力简支T梁，静载弯曲试验

蒙内标轨铁路EMALI梁枕场，承担了842片后张法预应力混凝土通桥(2012)2101型简支T梁和49万根轨枕预制任务。为保证梁体静载试验数据准确可靠，加载力计算及静载试验的设备选型成为施工过程控制的关键。

1 抽样及试验设备、仪器

1.1 样品梁抽检

静载试验T梁的龄期在终张拉后30 d进行。样品梁筛选T梁跨中附近有明显局部外观缺陷或外形尺寸严重超差的样品。

1.2 试验仪器和加载设备

试验仪器由百分表、刻度放大镜、钢卷尺、水准仪、测力计等组成；加载设备由试验台座、反力架(本工程实例采用销接—箱式自平衡反力架)、液压千斤顶和油泵、油压表等组成。

2 静载试验案例

以(32 m直线)RBE32S—04—006简支T梁静载试验为例：

1)试验目的。挠度检测、裂缝检测。

2)试验依据。TB/T 2092—2003预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准。

3)T梁技术参数。a.图号：通桥(2012)2101—Ⅰ；试验梁编号：RBE32S—04—006；梁型：直线边梁；梁长：L=32.6 m；梁跨：Lo=32 m。b.终张拉日期：2015年4月12日；试验日期：2015年5月21日；终张拉至试验天数：39 d。c.混凝土终张拉强度：61.2 MPa；混凝土终张拉弹模：38.6 GPa；混凝土28 d强度：65.7 MPa；混凝土28 d弹模：41.8 GPa。

4)检验项目及质量标准。抗裂：静载弯曲抗裂系数Kf≥1.25；挠度：在静活载作用下梁体设计挠跨比；挠跨比：f设计/L=1/2 049；实测挠跨比：ψ·f实测/L≤1.05·f设计/L=1.05×1/2 049=1/1 951。

5)预应力后张法简支T梁静载试验加载计算见图1。

6)相关系数。a.跨中弯矩M为:M=R×Lo/2-4P-8P=28P;M=P×α，即α=M/P=28 m。b.未完成的预应力损失值:Δσs=(1-η1)σL6+(1-η2)σL5=83.538 1 MPa(σL6=145.45 MPa，σL5=14.84 MPa，η1=0.427，η2=0.986 842 11)。c.未完成的预应力损失的补偿弯矩：ΔMs=Δσs×(AY+Ag)×(W0/A0+e0)×103=Δσs×(0.010 5+0)×(0.833 783/1.327 32+1.099 3)×103=1 515.250 9 kN·m。

7)计算基数级下跨中弯矩。

千斤顶：250 kg/台，钢垫梁1块：100 kg，砂垫层：5.4 kg/处。

Ms=(250+100+5.4)×9.8/1 000×28=97.521 76 kN·m。

防水层已铺设：Mka=Md+ΔMs-Ms=4 669.4+1 698.554 5-97.521 76=6 087.13 kN·m。

其中，Ms为加载设备及人质量对跨中弯矩，kN·m。

8)计算基数级加载值Pka。

Pka=Mka/α=217.40 kN。

9)计算各加载级下跨中弯矩(防水层已铺设)。

Mk=K(Mz+Md+Mh+Mf)+ΔMs-Mz-Mf-Ms=K(5 272.3+4 669.4+7 512.5+368.8)+1 515.250 9-5 272.3-368.8-97.521 76=17 823K-4 223.370 9。

10)计算各加载级下的加载值。

Pkb=Mkb/α=Pk=636.536K-150.835。

11)计算静活载级下的荷载等级Kb。

Kb=(Mh/(1+μ)+Mz+Md+Mf)/(Mh+Mz+Md+Mf)=0.931 514 1。

12)计算静活载级下的跨中弯矩。

Mkb=Kb(Mz+Md+Mh+Mf)+ΔMs-Mz-Mf-Ms=12 379 kN·m。

13)计算静活载级下的荷载。

Pkb=Mkb/α=442.11 kN。

14)基数级加载值。

Pka=217.40 kN。

各加载等级下的加载值：Pk=636.536K-150.835；0.6级为231.09 kN；0.8级为358.39 kN。

静活载级加载值Pkb=442.11 kN；1.00级为485.70 kN；1.05级为517.53 kN；1.10级为549.35 kN；1.15级为581.18 kN；1.20级为613.01 kN。

T梁静载试验加载等级及对应计算的加载荷载见表1。

表1 T梁静载试验加载等级及对应计算的加载荷载一览表

将以上加载力计算结果和根据油表、千斤顶、油泵配套标定的回归公式计算的各级加载力对应的油压表读数汇总。根据计算数据，按照本文静载试验方案对试验梁体进行分级加载。

15)加载试验。a.梁的加载分为两阶段进行，以加载系数K表示加载等级的程序如下：第一加载循环：初始状态→基数级(3 min)→0.60(3 min)→0.80(3 min)→静活载级(3 min)→1.00(20 min)→静活载级(1 min)→0.60(1 min)→基数级(3 min)→初始状态(10 min)。第二加载循环：初始状态→基数级(3 min)→0.60(3 min)→0.80(3 min)→静活载级(3 min)→1.00(5 min)→1.05(5 min)→1.10(5 min)→1.15(5 min)→1.20(20 min)→1.10(1 min)→静活载级(1 min)→0.60(1 min)→基数级(1 min)→初始状态。b.当第一阶段到达K=1.00及到达最大控制荷载时(K=1.20)，均应持荷20 min。加载和卸载速度均不宜过快，每秒钟不超过3 kN为度。c.每次加载后，均应仔细检查梁体下翼缘有无裂纹出现，并测量记录挠量值。当梁体承受最大控制荷载，持荷20 min后进行观察未出现裂纹，判定梁体试验合格(若静载试验样品梁的抗裂安全系数不小于1.20及静活载挠跨比不大于1.05×f设计/L，其中一项不合格，则判定为静载试验不合格)。

16)结论判定。在1.20级荷载持荷20 min，经过观察，梁体下翼缘底面未发现受力裂纹，并且试验前标注的非受力裂纹也未展宽。现场依据挠度记录，结合TB/T 2092—2003预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准中关于挠跨比计算公式及现场挠度记录数据：f实测/L=(21.27-10.58)/32 000=1/2 993。

根据通桥(2012)2101静载试验数据得知，对于本次试验梁型计算得到：

ψ×f实测/L=1.040 9×1/2 993=1/2 876<1.05×f设计/L=1.05×1/2 049=1/1 951。

因此，挠跨比符合设计要求，本次试验梁静载弯曲抗裂试验合格。

3 结语

后张法铁路简支T梁静载试验是验证梁体刚度及抗裂性的主要检测方式，本工程采用的销接—箱式自平衡T梁静载弯曲试验设备，结构设计合理，结构刚度大、变形小、装拆方便，静载弯曲试验过程中的加载力计算准确，可以作为指导现场静载弯曲试验的过程控制和判定结论的依据。

[1] TB/T 2092—2003，混凝土铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准[S].

[2] 孙金更.论桥梁静载试验[J].铁道标准设计，1995(Z1)：45-46.

[3] TB/T 3043—2005,预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件[S].

[4] TB 10415—2003，铁路桥涵工程施工质量检验评定标准[S].

[5] 时速160 km客货共线铁路预制后张法简支T梁[R].北京：中铁工程设计咨询集团有限公司，2012.

The technology research on railway simply-supported T static bending test

Zhou Mingsheng

(CCCCSecondBureauRailwayEngineeringLimitedCompany,Xi’an710065,China)

Combining with the EMALI beam pillow field engineering example of Kenny Amon internal standard gauge, this paper introduced the used equipment and instruments of 32 m post-tensioning method simply-supported T static bending test, and elaborated the calculation method of loading force, ensured the accuracy of beam body test data.

post-tensioning method, pre-stressed simply-supported T beam, static bending test

1009-6825(2016)10-0124-02

2016-01-27

周明生(1979- ),男，工程师

U211.8

A