900t箱梁静载试验施工技术

2011-04-12陈涛

山西建筑 2011年19期

陈涛

1 概述

新建铁路京石客运专线是一条时速350km客运专线铁路，北起北京南站，止于石家庄北站，正线全长280km。永定河特大桥全长14.490km;上部结构采用全预应力混凝土简支箱梁与现浇预应力混凝土简支箱梁，其中在梁场预制31.5 m和23.5 m两种跨度的预应力混凝土简支箱梁(双线)，梁场共计有436榀箱梁的预制任务。

预应力混凝土简支箱梁按TB/T 2092-2003预应力砼铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准的规定，对预应力混凝土箱梁进行静载试验。

2 箱梁静载试验抽样原则

按TB/T 2092-2003的规定，在箱梁生产过程中，为保证箱梁的施工质量必须对其进行静载试验。简支箱梁进行静载弯曲试验的抽样原则:1)采用新工艺、新结构、新材料进行试生产时;2)生产条件有较大变动时;3)出现影响结构承载能力的缺陷时;4)交库技术资料不全或对资料发生怀疑时;5)正常生产条件下，同类别、同跨度箱梁60榀或连续三个月产量(三个月产量不足60榀时)计一批，每批抽检1榀;6)产品质量认证检查时，应对不同类别的简支梁各抽取1榀;7)简支梁静载试验是在梁体终张拉30d后进行，当梁体终张拉后未达到30d，需要经设计单位来确定静载试验的相关参数，以使试验时外加荷载在跨中最下层预应力钢绞线中所产生的最大应力不超过弹性模量的极限。

3 静载试验工作原理

静载试验是对预应力混凝土简支梁的梁体刚度及梁体抗裂性的综合评定。梁体静载试验采用等效集中荷载5点加载，跨中设2P集中荷载，其余在其左右对称布置，各荷载纵向间距均为4 m，横向间距为6.220m，利用千斤顶与反力架产生的支反力对箱梁进行加载，纵断面加载布置见图1(适用于跨度31.5 m，23.5 m梁)，图 2。

4 静载试验前的准备工作

箱梁静载试验，做试验的反力架需要专门设计，在梁场还要准备好试验台座、加力设备和检测工具。因此合理选择工艺流程和施工方法，完备测量手段，对产品质量至关重要。试验台座与加力架见图3。

4.1 加载设备

现场设置试验台座，并配置加力架、千斤顶、油泵、标准油压表等加力设备和计量仪器，其工作能力控制在1.5倍～2.5倍最大试验荷载之间。

试验台座须保证试验梁跨度、支撑方式、加载状态符合试验加载计算图式要求，且有足够的刚度和稳定性。加力架的加载间距(加载点间距4 m，且对称布置)、千斤顶、油泵、压力表使用数量，根据梁的跨度确定，32 m梁采用5点加载，10台油泵10台千斤顶配套压力表，24 m梁采用5点加载，10台油泵10台千斤顶配套压力表，两种梁型分别备用一套加载设备。油表采用0.25级的防振型标准表，最小刻度值0.2 MPa，表盘最大量程60mPa。电动油泵与加载千斤顶同步。试验前必须将千斤顶与油表配套标定后方可使用。加载千斤顶的校正系数不得大于1.05。

4.2 挠度测量

挠度采用大量程百分表测量，百分表的最小分度值0.01mm，最大量程30mm。检查梁体混凝土裂纹采用不得低于10倍、直径100mm的普通放大镜。裂纹出现后，量测裂纹宽度使用不得低于20倍的刻度放大镜，最小分度值0.02mm。配套标定数据进行线性回归，线性回归相关系数不得小于0.99995，并根据加载等级计算各级荷载下的表示值。试验所用的计量设备、仪器、仪表等均经法定计量检定部门检定合格，且在有效期内使用，试验时根据情况在使用前3 d～5 d委托由法定计量鉴定部门配套标定。

4.3 静载试验支座

梁体静载试验所用支座与设计相符，分别为固定支座、横向活动支座、纵向活动支座、多向活动支座。两端支座的高差不大于10mm，同一支座两侧高差不大于2mm。

4.4 准备工作

在试验台座上安装好支座，检查支座高差是否符合规定。静载梁移入台座后，在梁顶面划出腹板中心线，并根据加载垫的布置要求标出加载点的位置。每个加载点用砂垫平，上垫钢板，用水平尺检查水平后，再安装千斤顶。千斤顶与加力桁架横梁底的接触处加垫钢构件。各千斤顶中心与梁顶加载中心线纵横向位置偏差小于10mm。各千斤顶中心与加力架横梁中心线纵横向偏差小于10mm，且必须垫实两者之间的空隙。

5 静载试验的加载程序

1)加载分两个循环进行，用加载系数K来表示加载等级，加载系数K是加载试验中梁体跨中承受的弯矩与设计弯矩之比。程序如下:

a.第一加载循环。初始状态→基数级荷载(持荷3min)→0.60(3min)→0.80(3min)→静活载级(3min)→1.00(20min)→静活载级(1min)→0.60(1min)→基数级荷载(1min)→初始状态(10min)。

b.第二加载循环。初始状态→基数级荷载(持荷3min)→0.60(3min)→0.80(3min)→静活载级(3min)→1.00(5min)→1.05(5min)→1.10(5min)→1.15(5min)→1.20(20min)(最大控制荷载)→1.10(1min)→静活载级(1min)→0.60(1min)→基数级荷载(1min)→初始状态。当在第二加载循环中不能判断是否已出现受力裂缝时，必须进行受力裂缝验证加载，验证加载从第二加载循环卸载至静活载级后开始。

验证加载:初始状态→静活载级(持荷5min)→1.00(5min)→1.05(5min)→1.10(5min)→1.15(5min)→1.20(5min)→1.10(1min)→静活载级(1min)→0.60(1min)→基数级荷载(1min)→初始状态。

若基数级大于0.60级，则取消0.60级。

每次分级加载后，持荷时间按上述要求进行。各级加载后均需仔细检查梁体下缘和梁底有无裂缝出现，如出现裂缝或初始裂缝的延伸，用红铅笔标注，并注明荷载等级，量测裂缝宽度。加载和卸载均不得过快，并且加载或卸载率以不大于3 kN/s为度。试验中要详细作好各项资料记录。对试验中出现的异常情况，更要仔细记录，以便分析处理。

2)试验结果评定标准。

a.梁体刚度合格的评定方法。

实测静活载挠度值(f实测)为静活载级下实测挠度值减去基数级下实测挠度值。

实测静活载挠度值合格评定标准:f实测≤1.05(f设计/Ψ)。

b.全预应力梁抗裂合格和允许出现有限拉应力的预应力梁预应力度合格的评定。

在K=1.20加载等级下持荷20min，梁体下缘底面未发现受力裂缝或下缘侧面(包括倒角、圆弧过渡段)的受力裂缝未延伸至梁底边，评定全预应力梁抗裂合格。

c.梁体刚度不合格的评定。

当最后一轮加载循环时的实测静活载挠度值不满足2)a.的规定，则梁体刚度不合格。

d.全预应力梁抗裂和允许出现有限拉应力的预应力梁的预应力度不合格的评定。当在某加载等级下(最大加载等级除外)的持荷时间内，梁体下缘底面发现受力裂缝或下缘侧面受力裂缝延伸至梁底边，按加载程序规定加至后一级荷载后，受力裂缝延长或在上述部位又发现新的受力裂缝，即评定在该加载等级与前一级加载等级的平均加载等级为抗裂等级，全预应力梁抗裂不合格或允许出现有限拉应力的预应力梁预应力度不合格。

当在某加载等级下加载至后一级加载等级的过程中，梁体下缘底面发现受力裂缝或下缘侧面受力裂缝延伸至梁底边，按加载程序规定加至后一级荷载后，受力裂缝延长或在上述部位又发现新的受力裂缝，即评定在该加载等级为抗裂等级，全预应力梁抗裂不合格或允许出现有限拉应力的预应力梁预应力度不合格。