焦鹏飞

(1.辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 110166； 2.辽宁大通公路工程有限公司 沈阳市 110005)

1 工程概况

辽宁省某条高速公路隧道，上行隧道长1580m，下行隧道长1570m，上、下行隧道共悬挂射流风机24台(预埋板48套)，其中上行方向8台(预埋板16套)，下行方向16台(预埋板32套)[1]。2017年对风机预埋基础进行了无损检测，检测结论如下[2]：

(1)上行方向第四组超车道风机左侧预埋板、上行方向第四组行车道左右侧预埋板、下行方向第四组行车道风机右侧预埋板、下行方向第六组行车道风机右侧预埋板、下行方向第八组超车道风机右侧预埋基础健康状况等级为一级，预埋基础整体健康状态良好，无松动。

(2)上行方向第三组超车道风机左右侧预埋板、上行方向第三组行车道风机左侧预埋板、下行方向第一组行车道风机左侧预埋板、下行方向第二组超车道风机右侧预埋基础健康状况等级为三级，预埋基础整体健康状态较差。

(3)其余射流风机预埋基础健康状况等级为二级，预埋基础整体健康状态中等。

本次对检测结果为三级的4台风机预埋基础进行拉拔试验，通过拉拔试验，判定是否需要对风机预埋基础进行加固处治。拉拔试验风机位置详见表1。

2 试验方案

通过反力架、加载横梁、钢丝绳、油压千斤顶及配重钢板等装置组成反力加载系统。用连接螺栓将反力架固定在预先设计的钢板底座上，通过全站仪对风机位置进行精确放样，将反力架连同钢板放在风机预埋基础的正下方，然后用钢丝绳及吊环等装置连接风机预埋基础及加载横梁，组成悬吊结构，将千斤顶放置在加载横梁与反力架间为整个系统提供加载力，对钢板进行配重为反力系统提供作用力，以上组成整个反力加载系统。试验装置如图1所示。

表1 试验风机位置

2.1 试验方法及步骤

将试验所需反力加载装置准确定位，完成组装并检查各组装件，连接千斤顶各部件，同时将千斤顶放置在加载横梁上，调整高度并严格对中。在设计位置布置应变及位移监测点，采用全站仪对位移监测，连接应变采集系统，试验人员就位，完成试验准备。试验过程中采用分级加载的方式逐步连续施加，共分为三个阶段：预压、正式加载及卸载。

严格控制每一级加载速率、持荷及卸荷时间，直至完成整个试验。

主要步骤如下：

(1)将反力架及钢板底座等设施运至试验风机处，准确放样然后进行钢丝绳的吊装，连接加载系统。

(2)检查钢丝绳与风机预埋件间的连接是否紧密，吊环及各连接件有无松动，千斤顶是否放置居中，有无倾斜的现象。

(3)安装应变传感器并连接采集系统，设置位移监控点，架设全站仪并完成调试。

(4)进行预压，调整千斤顶高度，完成试验加载前准备。

[12] Akhsanna’im, Hendry Syaputra, Kewarganegaraan, Suku Bangsa, Agama, dan Bahasa Sehari-hari Penduduk Indonesia, Jakarta: Badan Pusat Statistik, 2011, p. 31.

(5)正式加载，加载过程中注意应变-荷载曲线、位移有无明显突变现象；注意观察风机预埋件及安装支架是否松动、焊缝开裂、破损、周边二衬混凝土裂缝等异常现象。

(6)卸载，观察风机预埋件及反力架是否出现松动等异常现象，并记录。

根据风机预埋基础是否出现松动严重或掉落、焊缝开裂、无法达到规范要求荷载等异常情况，确定是否对其采取加固措施。

2.2 试验荷载

试验过程中在千斤顶的顶推力作用下通过钢丝绳将试验荷载传递至风机预埋基础上，根据《公路隧道通风设计细则》(JTG/T D70/2-02-2014)[3]支撑风机的结构承载力不应小于风机实际静载的15倍，因此整个试验过程中为风机预埋基础提供的作用力为15倍风机静荷载。试验风机质量为730kg，计算的最大荷载为109.5kN，试验中采用的最大荷载为109.5kN，预压荷载设定为5%(5.5kN)最大荷载。试验采用分级加载的方式，其中预压2级、正式加载5级、卸载3级。通过千斤顶缓慢连续加载，加荷、卸荷速率均为10kN/min，由于千斤顶指示器示值单位为MPa，据千斤顶的校准方程(P=0.126406F+0.6849)得出千斤顶示值P与试验荷载F的关系。加载控制方案及千斤顶指示器相关参数情况见表2。

表2 试验相关参数对应表

2.3 监控测点设置

在加载过程中主要对测点位移及所在断面应变进行监控，实时掌握风机预埋基础的位移变化及所在断面的应变变化，进而判断测点是否满足要求，同时及时控制加载条件。

(1)位移测点

位移点布置在风机预埋基础钢板上，测点的设置应便于全站仪的监测，每级加载前后对测点进行测量，测量精度为0.1mm。

(2)应变测点

2.4 计算结果分析

(1)位移

在风机位置施加五级荷载，通过模拟分析得出：第一级荷载作用下风机加载点位移为0.08mm，如图4，第五级荷载作用下风机加载点位移为0.4mm，如图5，在整个分级加载过程中监测点位移成线形变化，最大位移为0.4mm，各级加载的位移变化如图6所示。

(2)应变

通过模拟数据分析，5处应变监测点中，测点2(加载点拱顶侧0.5m位置)最大弯曲应变最大，测点4(加载点边墙侧2.5m位置)最大弯曲应变最小。第五级加载时最大弯曲应变达15.3微应变，如图7，各监测点位各级加载应变曲线见图8。

3 实测数据分析

3.1 位移监测

通过对检测结果为三级的4台风机预埋基础进行位移监测分析得出：风机预埋基础的位移量在1.5mm以内，且在卸载后位移恢复为初始状态，表明结构和构件受到15倍风机静载后发生的变形是弹性变形，风机预埋基础没有发生不可恢复的变形或破坏，整体处于稳定状态。四座风机预埋基础的位移变化量详见图9、图10。其中，上行行车道第三组风机位移曲线为风机底座下缘钢板变形，对风机预埋基础变形不具有代表性，作为试验参考。

3.2 应变监测

在整个试验过程中，所监测断面内隧道应变均未发生突变现象，应变变化幅度较小，从应变角度分析风机预埋基础整体处于稳定状态，四组风机预埋基础断面应变曲线详见图11、图12。

4 试验结论

在试验荷载作用下，结构及预埋件变形和表面应变都非常小，尚处于弹性变形阶段，未出现整体或局部破坏，衬彻整体结构和风机预埋件结构均能够满足风机动荷载条件下的使用安全。