基于原型试验的大跨度T 型吊车梁荷载变形 特性分析

尹新龙，付传雄，柯宇荣，唐嘉洪，陈攻明

（1. 广东省水利水电科学研究院，广东 广州 510635；2. 广东省水利新材料与结构工程技术研究中心，广东 广州 510635）

随着经济的发展和工程建设投入的增加，大型结构越来越广泛应用于各类建筑中。大跨度T型吊车梁作为一种强承载能力结构，被应用于大型盾构施工的出土运输结构上。传统的混凝土T型梁结构研究多集中在特殊荷载作用下混凝土T型梁破坏形式[1]、预应力T 型梁力学性能研究[2]、新材料加固后的T 型梁承载性能研究[3-5]等，而鲜有针对深基坑大垮度T 型梁原型荷载试验的相关研究。本文拟结合某引水工程盾构始发井吊车梁，根据现场原形试验的实测数据，分析不同荷载作用下的变形、裂缝情况及结构承载性能，为工程的正常运行提供相应的数据支撑。

1 工程概况

某水利工程盾构始发井吊T 型车梁结构尺寸见图1。该T 型梁建于深45m 的基坑，梁的长宽高为18000mm（跨长）×1500mm（顶宽）×3200mm（梁高），设计承载力90t，龙门吊轮距9.3m，T 型梁混凝土设计强度30MPa。为掌握该梁的承载能力、加载后变形大小及梁底面裂缝情况，对该T 型梁进行了承载力原型试验。

图1 某水利工程盾构始发井吊T 型车梁结构尺寸 （单位：mm）

2 承载力试验

参考设计工况的荷载情况，在T 型梁上逐级施加等效荷载后，利用仪器设备测试T 型梁结构控制部位与控制截面的力学效应，分析这类结构的承载性能。本试验的难点在于单根T 型梁的宽度有限（仅1.5m），在如此小的截面施加90t 的原形荷载存在一定难度。

2.1 试验准备

按照设计要求，吊车梁最大荷载90t，荷载平均分布两排车轮上，单轮最大荷载45t，试验最大加载重量45t/点。根据吊车在T 型梁上的行走情况，分别选取左、右侧和跨中最不利工况；每个工况两个堆载点，堆载点间距9.3m（参考吊车轮距）。

2.2 荷载及测点布置

根据设计提供的最不利工况进行测点布置、吊车轮距特点及行走路径，同时结合梁的承载特效，制定如图2、3、4 所示的试验工况，每个工况布置两个加载点，单点荷载最大值45t，变形监测点分别布置于跨中和加载点。为保证有效测得各监测点的位移，在每个测点安装两只百分表。

图2 左侧最不利工况堆载示意

图3 右侧最不利工况堆载示意

图4 跨中最不利工况堆载示意

图5 跨中最不利工况现场堆载

2.3 加载与读数

试验荷载应分级施加，并根据总量计算。为顺利、安全地施加测试荷载，在测试点搭建一个加载平台，使用高强工字钢按井字法搭设，底层铺设5 根钢梁，钢梁间距500mm ；上层铺设7 跟钢梁，采用2-3-2 并排铺设。试验堆载见图5。

本次试验加载级数为3 级。测试前的准备工作完成后，开始第一次读数作为基准数值（即空载读数）。基准读数测完后，将单个工况的两个堆载点按要求堆载至15t，测定其变形情况及裂缝情况；待本级结构反应达到稳定后再加载下一级。加载过程采用递增15t/点加载至最大荷载；再按每级递减15t/点，直至全部卸载完。

3 试验结果及分析

数据采集中要对每级加载和卸载对应的数据进行记录，各级加卸载挠度结果见表1。加载至最大荷载时，对吊车梁侧面、底面等部位进行裂缝观测，各工况跨中（表3、表4）最大变形量见表2。

表1 试验荷载作用下变形结果（单位：mm）

表2 T 型吊车梁静载试验检测结果（单位：mm）

表2 给出了各种工况下的最大变形情况，图6给出了不同工况下各测点的荷载位移曲线。根据表2、图6 的数据分析，T 型梁受到荷载作用后出现弹性变形状况，工况2 加载至试验最大荷载时，跨中表3、表4 的读数分别为-2.33mm 和-1.49mm，此时变形量为T 型梁在该试验荷载下的最大变形量，小于设计值8.77mm，且梁各处均未发现裂缝。

图6 不同工况下百分表的变化趋势

工况1 加载至试验最大荷载时跨中变形量实 测 值 为-0.73mm 和-0.77mm，所 有 荷 载 卸 载后的变形实测值为0.13mm 和0.73mm ；两个加载点的试验最大荷载对应的变形量为-0.96mm和-1.18mm；-1.32mm 和-1.04mm，所有荷载卸载后两个加载点的变形实测值为0.5mm 和0.2mm ；-0.16mm 和-0.21mm。

经分析，工况1 的加载点为1#加载点靠近T型梁的左侧固定端（见图3），2#加载点靠近T 型梁的跨中位置，在荷载作用下，T 型梁开始产生弹性变形，但由于受到固定端的约束，1#堆载点的最大变形量小于2#堆载点，当试验荷载卸空后1#堆载点的变形值大于2#堆载点。

工况3 加载点则与工况1 相反。为2#加载点靠近T 型梁的右侧固定端（见图4），1#加载点靠近T 型梁的跨中位置，变形情况也与工况1 相似；但在最大荷载相同情况下，规律与工况1 相似，但变形较小。

4 小结

根据大跨度T 型吊车梁的原型试验结果可知：

（1）大跨度T 型梁梁高较大、截面抗弯能力较强、整体变形较小，因此承载能力较好；

（2）根据荷载位移曲线可看出，加载位置不同，其最大位移值和部位有较大差别；

（3）T 型梁受跨中对称荷载工作时，其变形量是测试工况中最大的，该工况下当加载至设计荷载时，T 型梁仍处在弹性变形阶段，其承载性能满足设计要求。