公路预应力T梁实体回弹强度非均匀性表现

刘开俄，党玉栋，邱成江，董晨辉，韩石磊

（1.云南省建筑科学研究院云南省建筑结构与新材料企业重点实验室 昆明 650223 2.云南建筑工程质量检验站有限公司 昆明 650223）

0 引言

近年来，随着我国公路建设的快速发展，公路建设的投资成本和建设难度都在不断加大，具体表现在桥隧比越来越高，尤其是高速公路[1,2]。以预应力T形梁板[3,4]为主要构件的预应力T形梁桥凭借其结构简单、受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大、整体性较好和行车较舒适等优点在我国高速公路桥梁结构中得到了广泛应用。以云南省正在建设的保山至施甸高速公路为例，该高速公路全长约33km，桥梁35座，桥隧比50.61%，使用预应力T梁3 997片。

预应力T梁的抗压强度是控制张拉、吊装最重要的一个质量指标，除了标准养护和同条件养护试件抗压强度外，采用回弹仪进行强度检测[5～7]是实际工程中最常用的强度检测方法。然而笔者在实际工程检测中发现，同一片T梁，不同部位（如腹板和马蹄）得到的回弹强度存在一定的差异，这给实际工程中强度检测和评估带来了一定的困惑。本文选择同样的原材料、配合比和浇筑工艺的混凝土预应力T梁，选择不同的部位进行回弹强度测定，分析了不同部位回弹强度的差异及其原因，获得的结果可为工程检测人员在科学、准确、及时检测预应力T梁混凝土回弹强度时提供参考。

1 测试对象及方法

1.1 测试对象

本次测试选择了设计强度为C50的30m预应力混凝土T形梁，如图1和图2所示。测试时龄期从12d～33d不等。

图1 T型梁中间部位横断面图

图2 T型梁端头部位横断面图

制作该批预应力混凝土T形梁的原材料为：云南滇西红塔水泥股份有限公司生产的P·O 52.5水泥、云南大理诚康再生资源有限公司供应的F类Ⅱ级粉煤灰，云南保山某采砂场生产的河砂（细度模数为2.8，含泥量为2.3%）、云南保山某采石场生产的碎石（4.75mm～26.5mm、连续级配）、上海三瑞高分子材料有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂（固含量为12.82%，减水率为28%），拌和水采用自来水。

混凝土配合比及抗压强度如表1所示。

表1 混凝土配合比及抗压强度

1.2 试验设计和方法

回弹测试参照JGJ/T 294-2013《高强混凝土强度检测技术规程》的规定进行。回弹仪选用标称动能为4.5焦耳的高强回弹仪[8]。在每片T梁的每个部位分别测试10个测区，每个测区测试16个回弹值。从该测区的16个回弹值中，分别剔除3个最大值和最小值，将余下的10个回弹值取平均值，得到该测区的平均回弹值。采用统一测强曲线，分别计算出各测区换算强度值[9,10]。再计算出10个测区换算强度平均值。

在实际工程检测中发现，同一片T梁，不同部位（如腹板和马蹄）得到的回弹强度存在一定的差异。可能存在如下两种可能：

（1）因腹板较马蹄薄，在回弹时腹板可能存在振动而吸收回弹能量而导致腹板处回弹强度低于马蹄处；

（2）因构件底部所受的压应力高于构件顶部可能导致构件底部回弹强度高于顶部。鉴于此，本文分别选择两组T梁进行测试，一组测试和比较厚度和位置不同的腹板和马蹄部位，另一组测试比较厚度相同但位置不同的端头上部和下部进行测试和比较。

第一组选取16片T梁，分别在同一T梁的腹板和马蹄部位分别做回弹强度测试；第二组选取6片T梁，分别在梁体端头上部和下部进行回弹强度测试。具体测试部位如图3所示。

2 试验结果与分析

2.1 腹板与马蹄部位的回弹强度比较

第一组16片T梁腹板和马蹄部位回弹值的强度换算平均值如图4所示，图5和图6分别为该两个部位换算强度差值。

图3 测试部位图

图4 腹板和马蹄部位的强度换算平均值散点图

图5 （马蹄-腹板）强度换算值之差

图6 腹板和马蹄部位强度换算平均值箱型图

通过对图4和图5的比较分析，可明显看出在马蹄部位回弹值的强度换算平均值总体上比腹板部位高0.75～2.75MPa。腹板部位的回弹值的强度换算平均值除第2片梁板略高于马蹄部位的回弹值的强度换算平均值以外，其它均小于马蹄部位的回弹值的强度换算平均值。通过对图6的分析，可明显看出在马蹄部位回弹值的强度换算平均值离散程度明显小于腹板部位，且在马蹄部位回弹值的强度换算平均值总体上比腹板部位高，平均值高约1.5MPa，中位值高约2 MPa。由此可知，梁板马蹄部位的回弹值的强度换算平均值均高于腹板部位。

2.2 梁体端头上下部位的回弹强度比较

第二组6片T梁分别在梁板端头上下部位进行回弹强度测试。各测区的回弹值的强度换算平均值，如图7、图8和图9所示。

图7 梁板端头上部和下部强度换算平均值散点图

图8 梁板端头（下部-上部）强度换算值之差

图9 梁板端头上部和下部强度换算平均值箱型图

通过对图7和图8的比较分析，梁板端头上部有66.7%的回弹值的强度换算平均值小于下部。通过对图9的分析，可看出梁板端头上部回弹值的强度换算平均值的离散程度略大于端头下部，且梁板端头上部的回弹强度换算平均值总体略低于梁端头下部，平均值小约1MPa，中位值差异不显著。由此可知，梁板端头上部的回弹值的强度换算平均值总体略低于下部，但差距较小。

综上可知，同一片梁板不同部位的回弹强度存在一定的非均匀性，这种非均匀性并非原材料、配合比、养护等因素导致，而是不同部位的厚度差异导致的。梁板端头上、下部位厚度相同，唯一的区别是下部所受的压应力高于上部，但由图7～图9可知，

梁板端头上部的回弹值的强度换算平均值仅略小于下部，且差距并不显著。但图4～图6中腹板部位的回弹值强度换算平均值显著小于马蹄部位，该两处的差异一方面马蹄部位所受的压应力高于腹板，而且马蹄部位厚度显著大于腹板。图7～图9中厚度相同受压情况不同时，回弹强度差异并不大，因此可一定程度上排除受压情况对回弹强度的影响，这可以间接证明，梁板腹板部位回弹值的强度换算平均值低于马蹄部位是因为腹板厚度较薄，回弹仪打到腹板上可能引起腹板振动吸收能量导致实测回弹强度偏小。

3 结论

预应力T梁回弹强度非均匀性表现为：

（1） 同一片梁板不同部位的回弹强度是存在差异的，尤其是腹板部位由于较薄，可能存在振动吸收回弹能量的问题，导致腹板部位比马蹄部位回弹强度总体上低0.75～2.75MPa。

（2）梁板端头上部的回弹强度总体小于下部，但差距较小并不显著。

（3） 由于回弹强度非均匀性表现特征，建议在实际开展预应力T梁回弹强度检测中，当腹板部位回弹强度略低于设计值时，并不代表其强度不满足要求，而可能是因为腹板部位较薄可能存在振动吸收回弹能量的问题，可考虑在马蹄部位取点进行检测。