高速公路50米T梁静载试验研究
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摘要:本文以某高速公路50米后张预应力混凝土T梁为例，通过反力梁法进行静载试验的阐述和结果评判，为验证和研究同类桥梁的设计承载能力和结构的安全性提供了一种较为可靠的方法，值得借鉴。
关键词：高速公路 ;T梁 ;静载 ;试验
Abstract: based on a certain highway 50 meters after zhang prestressed concrete T beam as an example, through the reaction beam method results of static load test and evaluation, to test and research of similar Bridges bearing capacity and the safety of the structure design provides a relatively reliable method, is worth using for reference.
Key words: the highway; T beam; Static load; test
中图分类号：U412.36 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
某高速公路高架桥上跨铁路，在跨铁路一跨为50米后张预应力混凝土T梁，梁高2.58m，梁实际预制长度为49m，梁顶板宽1.6m，腹板厚22cm，设9道横隔板。设计荷载为：公路-Ⅰ级，混凝土标号为C50。单根钢绞线直径φj15.20mm，钢绞线面积A＝139mm2，钢绞线标准强度R yb=1860MPa，弹性模量E y=1.95×10 5MPa。
根据设计要求，对50米T梁必须进行静载试验，以确保跨铁部分的安全可靠。主要测试50mT梁在检验荷载下，梁体跨中挠度、关键截面应变及裂缝出现和开展情况，用以评定梁体是否满足设计使用要求。其主要内容为：
(1) 混凝土应变测试：跨中截面、1/4截面；
(2) 挠度测试：跨中截面、1/4跨截面；
(3) 支座位移测试：桥梁支座位移测试；
(4) 裂纹观测：梁体跨中、1/4跨内裂缝观测。
1. 试验加载方案
1.1 试验加载布置
试验加载采用1个50T机械式千斤顶进行，千斤顶下放置压力传感器，根据传感器读数可以直观观察各级荷载对应的压力值，加载布置见图1所示。加载时，加载速度控制在3kN/s。
加载立面图
（b）支座截面加载剖面图
图1加载装置示意图
1.2 试验荷载确定
试验荷载根据公路设计标准和设计图纸，采用有限元软件分析该桥试验梁跨中最大弯矩，然后采用跨中弯矩等效的原则，确定试验梁的荷载大小，具体荷载如下表所示。
表1试验梁加载卸载程序
1.3 试验加载程序
为了加载安全和了解结构应变和变位随加载内力增加的变化关系，对T梁跨中截面内力的加载应该分级进行。首先进行预载，将铺装荷载分两级作为预载，卸载后进行正式加载。
加载和卸载的持续时间一般以结构变形达到稳定为原则，如果5min的变位增量小于量测仪器最小分辨值，或结构后一个5min的变位增量小于前一个5min变位增量的15％，均认为结构变位达到相对稳定。
2. 试验测试方案
2.1 应变测点布置
在跨中和1/4截面T梁的顶、底板，支座截面T梁的中性轴位置上，对称布设混凝土应变测点，如图2所示，共计4+2*2=8个。
(a)试验应变控制截面布置图
应变测点
(b) 跨中截面(2-2)(c)1/4截面（1-1、3-3）
图2应变测点布置图（单位：cm）
2.2 挠度测点布置
挠度采用机电百分表进行测量，测点布置如图3所示，共计2*5=10个。
(a)试验位移控制截面布置图
位移测点
(b) 位移测点横截面
图3挠度测点布置图（单位：cm）
2.3 裂纹观测
在各试验工况作用下，观测最大正弯矩、最大剪力截面是否有裂纹产生，如有裂纹产生，测量裂缝宽度。
2.4 试验主要仪器
表2试验仪器一览表
3.试验步骤
3.1 试验准备
3.1.1 试验梁安装
进行试验梁和加载架的就位和安装，并采用水准仪测量支座高差。要求：梁两端支座的相对高差不大于10mm，同一端两侧高差不应大于2mm，T梁两支点不平整度不大于2mm。试验梁安装后的实测梁跨度应符合试验梁设计跨度要求。并注意对试验梁和配重梁进行安全防护，防止意外情况发生时确保人员、仪器设备和结构的安全。
3.1.2千斤顶安装
在加载点铺设砂垫层及钢垫板，钢垫板用水平尺找平后移入千斤顶。要求：千斤顶中心与梁顶加载中心线（梁顶腹板中心线）纵横偏差均应不大于10mm，与加载架横梁中心纵横偏差也应不大于10mm。
3.1.3位移计安装
按照试验要求进行位移计支架搭设，要求支架牢固、稳定，且不受加载试验台座变形的影响；然后，测试方按照测试方案进行位移计安装和调试，并读初始读数。
3.1.4 梁体初始裂缝检查
加载之前用裂纹宽度测试仪在梁体跨中两侧1/4跨度范围内的下缘和梁底面进行外观检查，对初始裂缝（表面收缩裂缝和表面损伤裂缝）及局部缺陷用蓝色铅笔详细描出。
3.2 加载试验
严格按照试验加载程序进行加载和持荷。每级加载后，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延伸，用红铅笔标注，并注明荷载等级和裂缝宽度。同时，测量梁体跨中挠度和支座沉降。
3.2.1 试验加载控制
加载设备采用机械千斤顶手工进行加载卸载，荷载大小采用压力传感器测量，便于加载各方控制加载和测试方进行测量，加载控制与测试系统如图4所示。
图4加载控制与测试系统
3.2.2测试方法
应变测量采用电阻应变计；位移测量采用WHD30型机电百分表，所有试验数据的采集均由DH3815静态电阻应变仪和计算机完成，应变、位移测量系统如图5所示。
图5应变、位移测量系统框图
4. 试验结果
4.1 挠度结果：挠度测试结果见表2-表3，从表中可以看出，检验荷载作用下，梁的挠度校验系数均小于1，说明梁的刚度满足设计要求。
表250m预应力混凝土T梁跨中截面挠度静载试验结果
表350m预应力混凝土T梁跨中截面挠度静载试验结果
表450m预应力混凝土T梁1/4截面挠度静载试验结果
根据表2和表3，可绘制出荷载－挠度曲线（图6）。从图中可以看出，在整个加载过程中梁体处于弹性状态，梁底未发现裂缝。
图650m预应力混凝土T梁荷载-挠度曲线
4.2 支座沉降结果：试验记录见表5，主要包括加载值和支座沉降。
5.3 应变结果
应变试验结果见表6－表8，主要包括加载值和梁体应变测点应变。从表中可以看出，检验荷载作用下，梁的应变校验系数小于1.0，说明梁体承载力满足设计规范要求。
表650m预应力混凝土T梁跨中截面应变静载试验测试结果
表750m预应力混凝土T梁1/4截面应变静载试验测试结果
表850m预应力混凝土T梁1/4截面应变静载试验测试结果
根据表6－表8，可绘制出荷载－应变曲线（图7）。从图中可以看出，在整个加载过程中荷载－应变曲线为近似直线，梁体基本处于弹性状态，达到设计要求。
6. 试验结果评定
6.1 评定标准
6.1.1 梁体刚度合格的评定 检验荷载下实测挠度值小于理论值，可判定该梁体挠度值合格。
6.1.2 梁抗裂合格的评定 在检验荷载下持荷20min，该梁底面和侧面均未发现受力裂缝，或受力裂缝未延伸，评定预应力混凝土箱梁抗裂合格。
6.1.3 梁体承载力 检验荷载下，梁体实测应变校验系数小于1.0，可认为梁体承载力满足设计要求。
6.2 评定结果
预应力混凝土T梁静载弯曲试验结果见表3－表7，从表中可见：
(1) 梁体刚度 检验荷载作用下，50m预应力混凝土T梁跨中短期挠度实测值为-18.66mm，计算值为-18.81mm，校验系数为0.99
(2）梁体承载力 设计荷载下，50m跨预应力混凝土T梁跨中梁底实测应变为164με，计算值为178με，校验系数为0.92
( 3) 梁体抗裂性 50m跨预应力混凝土T梁在加载设计荷载下持荷20min，该梁底面或侧面均未发现受力裂缝，该预应力混凝土T梁抗裂性满足设计要求。
综上，此次检测的预应力混凝土T梁静载弯曲试验满足设计和规范要求。
参考文献
(1) 《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）
(2) 《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）
(3) 《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》（JTGD62—2004）
(4) 《公路交通安全设施设计规范》（JTGD81－2006）
(5) 《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-98）
(6) 《桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）