静载试验检测技术在桥梁单片预应力砼空心板梁质量检测中分析应用

静载试验检测技术在桥梁单片预应力砼空心板梁质量检测
中的分析应用
摘要：为了确定桥梁单片预应力砼空心板梁质量能否达到设计的要求，本文结合工程实例，详细阐述了桥梁工程中单片预应力砼空心板梁静载试验理论、加载方式、试验内容及结果分析，具有实际的工程意义。

关键词：单片预应力砼空心板梁；静载试验；加载方式；试验内容；结果分析。

0 引言
近年来．随着交通建设的迅猛发展，各种桥梁的建设也日渐增加．因造价、工期、施工难度等各种因素的影响，大部分桥梁是以预制、吊装的预应力混凝土空心板梁桥为主。

在架设前对单片预应力混凝土空心板梁做静载试验，以便捡测是否安全、施工质量是否满足设计规范及设计要求，成为控制和确保桥梁质量的重要手段。

1 静载试验理论依据分析
单片预应力混凝土空心板梁静载试验是通过对预制好的空心板梁直接加裁，并利用各种试验仪器来检测梁体的应变和挠度，从而确定梁体在外力作用下所发生的变化和梁体的整体工作状态的试
验方法。

首先，根据设计荷载标准，采用桥梁有限元软件得到在正常使用极限状态下的最不利的成桥后的单片空心板梁(简称运营空心板梁)控制截面的活载内力和二期恒载在单片静载试验空心板梁(简
称静载空心板梁)控制截面的二期恒载内力。

然后采用梁底应变等效的原则，根据现场的加载方式确定加载工况、测点布置等，使检测人员对试验结果有初步的估计。

2 静载试验的加载方式
为了保证试验质量，荷载试验选择在结构温度趋于稳定的时间间隔内进行。

为了获取静载试验荷载与变位的相关曲线以及防止结构意外损伤，试验中的加卸载均采取分级的办法进行，在每一加载试验工况中，加载方式为单次逐级加到最大荷载，然后逐级卸到零荷载，并随时观测每级荷载下各控制参数的变化在实际操作中，可按以下两种方式进行加载。

2.1均匀堆放沙袋加载
具体布载方式见图1。

图1 堆放沙袋加载布置图
2.2千斤顶反力方式加载
具体布载方式见图2。

在静载空心板梁的跨中位置安放千斤顶，然后在千斤顶上设置反力梁，并采取在反力梁上堆放荷载的措施，防止反力梁的上缘出现拉应力。

图2 千斤顶加载布置图
3 单片预应力混凝土空心板梁静载试验检测内容
单片预应力混凝土空心板梁静载试验的内容如下：
1)空心板梁外观检查：试验前对空心板梁外观进行检查，主要内容包括几何尺寸、梁体表面缺陷(如蜂窝麻面、裂缝等)。

2)测试单片空心板梁跨中截面的挠度：满足正常使用对结构的刚度要求，体现在挠度应小于等于设计计算值或规范规定的允许值。

3)测试单片空心板梁支座的沉降：测定支座沉降量，消除其对挠度的影响。

4)测试单片空心板梁跨中截面的应变：满足正常使用对结构的受力性能要求；满足在设计荷载作用下，梁有足够安全储备能力的要求；从实测应变变化规律反映构件的工作性能。

4 工程应用实例温州市某新建桥梁，为6×20m简支梁桥，全桥下部墩台采用柱式墩、钻孔灌注桩基础，横坡在台帽上调整。

桥梁宽度：2*1.0m（人行道）+8.0m（行车道）。

设计荷载：汽车：公路-ⅱ级，人群荷载：-3.5kn/m2。

上部结构采用6×20m预应力钢筋混凝土简支空心板梁结构，结构简支，桥面连续。

根据试验目的及要求，随机选取一片中板进行检测。

根据现场场地条件，选取第二种加载方案进行加载。

试验预应力混凝土空心板的基本试验参数见表1。

根据委托单位提供的设计图纸，计算得本次试验预应力混凝土空心板，试验采用跨中施加集中荷载，最大试验荷载为126kn，荷载试验效率。

静载试验荷载分级见表2。

表1试验预应力混凝土空心板的基本试验参数
试件编号试验日期成型日期长(m) 宽(m) 厚(m) 板端与支座接触长度(m)
12# 2011.1.6 2010.9.26 20 0.99 0.80 0.33
表2 空心板加载分级表
项目第一级第二级第三极第四级第五级第
六级
荷载（kn）0 25.2 50.4 75.6 100.8 126
根据上述内容，在图3的跨中及两端支座处布置挠度测点。

并在跨中下缘布置应变测点。

挠度及应变测点布置见图3。

图3 空心板挠度及应变测点布置图
试验梁体在试验前的外观较好，在试验过程中以及试验完毕后，梁体未发现裂缝产生。

挠度及应变实测数据见表3、4。

表3 12#预应力混凝土空心板梁荷载试验挠度结果
荷载测点位移值/mm
级别荷载值/kn 百分比s1(支点) s2(跨中) s3(支点)
1 0 0% 0 0 0
2 25.2 20% 0.04 1.21 0.02
3 50.
4 40% 0.14 2.54 0.10
4 75.6 60% 0.34 4.01 0.23
5 100.8 80% 0.5
6 5.5
7 0.45
6 126.0 100% 0.83 6.38 0.53
7 100.8 80% 0.82 5.39 0.52
8 75.6 60% 0.80 4.55 0.51
9 50.4 40% 0.78 3.67 0.49
10 25.2 20% 0.76 2.54 0.47
11 0 0% 0.74 1.05 0.45
表4100％加载时实测应变与理论应变
试件编号荷载等级测试位置实测应变理论应变校验系数12# 100% l/2下缘98 123 0.80
表5100％加载时实测挠度与理论挠度
试件编号荷载等级测试位置实测挠度/mm 理论挠度/mm 校
验系数
12# 100% l/2 5.70 6.01 0.95
表6100%加载时实测挠度及残余挠度
试件编号总挠度（mm）弹性挠度（mm）残余挠度（mm）相对残余挠度/%
12# 5.70 5.24 0.46 8.1
图4 空心板梁加载挠度变化图
据文献[2]，把实测挠度进行支点沉降修正可转换为表5。

从表4及表5知，在每级荷载作用下，挠度、应变的校验系数都满足文献[3]中的要求，其中。

说明结构强度和刚度均满足设计要求由表6可知，相对残余变位也小于文献[2]所规定的容许值0.2的要求。

从图4实测挠度值具有较好的线弹性关系，在各级荷载作用下空心板的荷载-挠度曲线平滑，说明空心板在最大试验荷载作用下受力属弹性变化范围，处于弹性工作状态。

5 结论
综上所述，单梁静载试验是检验梁体抗裂性及挠度的常规方法，
其试验方法的科学性、操作的准确性，判断的合理性，都密切关系到桥梁结构质量是否合格和运输安全。

本文结合工程实例，详细论述了单片预应力混凝土空心板梁静载试验的全过程，并说明了如何对试验结果的数据进行科学的整理和分析。

参考文献
[1]中华人民共和国国家标准，建筑结构检测技术标准（gb/t 50344-2004）[s],北京中国建筑工业出版社，2004。

[2]中华人民共和国交通部，公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）[s]，北京：人民交通出版社，1998。

[3]宋一凡，贺栓海，公路桥梁荷载试验与结构评定[m]，北京人民交通出版社，2002。

作者简介：时柏江（1982～），男，山东日照人，助理工程师，从事工程试验检测
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。