桥梁预制单梁的静载试验技术
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摘 要：桥梁静载试验是鉴定梁（板）安全营运的主要手段，文中拟就试验方法、步骤及检测结果及其修正逐一作了分析对比，为类似梁（板）提出了静载试验中应注意的问题和解决方法。
中图分类号：U448 文献标识码：A
随着近年来公路建设的发展，各种桥梁的建设也日渐增加，而因造价、工期、施工难度等各种因素的影响，大部分桥梁预制、吊装的组合梁（板）桥，而在架设梁（板）前对单梁（板）及在成桥后对全桥做静载试验检测设计是否安全、施工质量是否满足规范及设计要求的重要手段，在此，本文以《郑卢高速洛宁至卢氏段土建二标大元中桥25m箱梁后张法预应力混凝土箱梁静载试验报告》为例，对架设前单梁（板）静载试验的步骤及操作技术作分析。
一、工程概况
郑卢高速洛宁至卢氏段土建二标大元中桥设计荷载等级为：公路-I级，桥梁上部结构采用25m装配式预应力混凝土（后张法）箱梁（混凝土标号为C50），先简支后连续结构体系。
由委托单位确定的静力荷载试验梁为：19-5号箱梁（中跨边梁），试验梁混凝土已达到龄期。设计单位要求的19-5号箱梁（中跨边梁）试验梁跨中截面最大控制弯矩均为：2860kN/M。
二、参照规范及试验判断标准
1 参照的设计规范与标准
1）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）；3）《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）；4）《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21-2011）。
2 承载能力判断标准
根据施工图设计文件和遵循的设计规范，预应力混凝土箱梁的力学性能设计要求为：
1）设计跨中弯矩作用下，预制预应力混凝土箱梁抗弯承载能力满足要求；2）试验荷载作用下预制箱梁的最大竖向挠度，不超过1/600L，L为计算跨径；3）预应力混凝土构件满足预应力构件对裂缝的要求；4）主要测点的相对残余变位和相对残余应变不超过20%。
根据以上原则，推出判断构件承载力状态的主要标准为：试验荷载作用下，预应力混凝土箱梁控制截面挠度和应力（变）测试数据小于计算结果，即：校验系数应小于1.
三、试验观测内容
1）试验梁在各级荷载作用下跨中、L/4、3L/4的挠度；2）试验梁在各级荷载作用下跨中、L/4、3L/4截面的应变情况；3）试验梁在荷载完全卸除后变位和应变的恢复情况；4）试验梁在荷载作用下的裂缝等病害的发展、开展情况。
四、试验方法
1 试验加载方案
试验加载按跨中弯矩等效原则、采用在试验梁跨中顶面施加集中力的方式。试验梁的支撑长度为23.5m，
根据跨中截面弯矩等效原则，19-5号箱梁（中跨边梁）换算成控制集中试验荷载为：p=487kN。
正式加载前对试验梁进行预加载，使结构进入正常工作状态，预加荷载取为最大试验荷载的30%左右，预压时间控制在10分钟，以消除支点和仪器接触等不利影响，卸载10分钟后正式试验。
正式试验加载，每级加载后持续10分钟再观测、记录数据。卸载分三级卸载，分别为60%、30%、0。
2 检测内容及量测仪器设备
1）测量梁跨中、1/4跨、3/4跨处正截面的应变及其分布情况。使用应变片及静态数据采集仪等设备；2）测量梁支座处、跨中、1/4跨、3/4跨处的竖向位移。使用百分表位移计、磁性表座等设备；3）试验梁在荷载完全卸除后变位和应变的恢复情况；4）观测梁跨中处附近下边缘表面的裂缝开展与发展情况。
3 测点布置
（1）应变测点
试验箱梁跨中、1/4跨、3/4跨截面在底面和侧面腹板上设置应变测点。应变测点布置方案如图1、图2所示，每片试验梁共计16个应变测点。
（2）挠度测点
试验箱梁在支座处、跨中、1/4跨、3/4跨处布置竖向位移测点点。位移测点布置方案如图1、图2、图3所示，每片试验梁共计10个位移测点。
五、19-5号箱梁（中跨边梁）试验结果分析
1 试验梁挠度测试结果与分析
经过支座变形修正和测试误差处理后，19-5号箱梁在各级试验荷载作用下各测点的挠度测试结果与分析列入表1中。
分析可知：
实测最大级试验荷载作用下跨中截面挠度最大值为13.71mm，理论挠度值为14.42mm，挠度校验系数为0.95，满足相关试验标准的要求。
由试验结果知，在最大级试验荷载作用下，梁体的最大挠度为13.71mm，挠跨比F/L=13.71/23500=1/1714，远小于1/600，说明试验梁的结构刚度满足设计要求。
2 试验梁应力（变）测试结果与分析
经过测试误差处理、将测试应变转化为应力，19-5号箱梁在各级试验荷载作用下各测点的应力测试结果与分析列入表3中。
分析可知；
试验梁在最大试验荷载作用下，实测梁体跨中截面下缘的最大拉力为5.85MPa，理论计算值为9.2MPa，应力校验系数为0.64，满足相关试验标准的要求。
3 试验梁残余变形测试结果与分析
试验荷载完全卸除后，19-5号箱梁各测点的残余挠度测试结果与分析列入表4中，残余应变测试结果与分析列入表5中。
分析可知：
试验荷载完全卸除后，试验梁的最大相对残余挠度为11.3%，最大残余应变为10.8%，均小于20%，满足相关试验标准的要求。
4 试验过程中试验梁结构状况检查
在试验梁静力荷载试验过程中，经仔细检查，在跨中和其他结构部位未见任何由于试验荷载作用而产生的结构病害；试验梁结构未有任何异常情况发生。
六、试验结论
根据静力荷载试验结果分析，可以得到如下结论：实测最大级试验荷载作用下跨中截面挠度最大值为13.71mm，理论挠度值为14.42mm，挠度校验系数为0.95，满足相关试验标准的要求。试验挠跨比F/L=13.71/23500=1/1714，远小于1/600，试验梁的结构刚度满足设计要求。
试验荷载完全卸除后，试验梁的最大相对残余挠度为11.3%，最大残余应变为10.8%，均小于20%，满足相关试验标准的要求。
在试验梁经理荷载试验过程中，经仔细检查，在跨中和其他结构部位未见任何由于经验荷载作用而产生的结构病害；试验梁结构未有任何异常情况发生。
综上所述，试验梁19-5号箱梁（中跨边梁）抗弯承载能力满足设计要求，在最大设计荷载作用下，试验梁刚度满足规范要求，试验梁处于弹性工作状态。试验梁结构性能满足设计及相关规范要求
参考文献
[1]阐述桥梁单梁静载试验[J].城市建设理论研究，2012（33）.