某预应力混凝土T梁静载试验研究
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摘要：本文介绍了某预应力混凝土T梁理论分析和静载试验的方法和结果，并将试验结果与理论分析结果进行比较。结果表明，该桥理论分析和设计计算方法可靠，桥梁刚度和承载能力满足要求。
关键词：预应力混凝土T梁，静载试验，承载能力
中图分类号：TU37文献标识码： A
0 引言
十房高速公路桥梁结构上部构造采用双幅装配式40m预应力混凝土T梁，先简支后连续。桥梁单幅全宽12m，净宽为11m，单向两车道，汽车荷载为公路Ⅰ级。下部结构桥台采用桩接盖梁台、桩基础，桥墩采用柱式墩、桩基础。为了验证预应力混凝土40mT梁的承载能力，依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》JTG/T J21-2011对其进行静载试验。
1 理论分析
采用桥梁通用软件Midas/Civil 2010对40m先简支后连续的预应力混凝土T梁建立有限元模型（如图1所示），分别计算结构在活荷载下各工况的内力、应力和挠度。
图1 40mT梁有限元模型
2 静载试验
2.1 控制截面
按照交通部公路科学研究所编制的《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011），依据对单梁荷载试验内力控制截面的要求，本次试验选取的控制截面为跨中截面最大正弯矩A处,，如图2所示。
图2 控制截面示意图(单位：cm)
2.2 试验工况
静载试验时，采用结构计算得出的各控制截面的内力影响线，以实际加载按最不利荷载位置布载，以获得较大荷载效率，根据加载钢绞线的实际自重，选定了1个加载载位作为此次静载试验的试验工况，试验荷载效率系数见表1。
表1荷载效率系数一览表
静载工况 控制截面 控制项目 加载钢绞线数 效率系数 加载方式
1 A 正弯矩 15 4210.2/4208.2=1.000 对称
注：弯矩单位：kN・m。
2.3 载位布置及加载程序
为达到试验数据稳定和安全之目的，根据经验对加载程序作如下安排：
(1)本试验采用12捆3.8t钢绞线（共46t）进行加载，为保证试验安全，避免过载引起桥梁损坏，试验吨位逐级施加且对称均匀布置。试验加载分三级（5/12、10/12、100%），卸载分一级，试验前先进行80%加载量的预压。每级加载，观测应变值读数稳定后，记录应变，挠度值，同步观察梁底是否出现裂缝。单梁试验示意如图3所示。
图3钢绞线纵向布置示意图(单位：cm)
2.4 试验项目
2.4.1 主梁线形
(1) 测点布置
于主梁横隔板位置和支座处用精密水准仪测量测点挠度，测点编号依次Z1、D1~D5和Z2。线形测点布置如图4所示。
图4线形测点布置图
(2) 测试方法
试验前、后用仪器对每个测点进行观测，同时测定支座沉陷量以消除其对跨中挠度的影响。试验荷载卸载后，对每个测点进行观测以得到相对残余变形，利于单梁结构试验结果评定。
(3) 测试工况
每一工况对所有截面所有测点的数据进行采集。D1、D2、D3、D4和、D5数据均除去支座沉降的影响，即Z1和Z2值。40mT梁挠度测试结果见表2。
表2a 40mT梁挠度实测值及挠度校验系数
测点编号 工况1（加载5/12） 测点编号 工况2（加载10/12）
实测值
/mm 理论值
/mm 挠度
校验系数 实测值
/mm 理论值
/mm 挠度
校验系数
D1 3.00 3.89 0.77 D1 7.78 7.78 0.80
D2 5.25 6.64 0.79 D2 13.28 13.28 0.78
D3 6.43 7.75 0.83 D3 15.5 15.50 0.73
D4 5.38 6.64 0.81 D4 13.28 13.28 0.81
D5 2.96 3.89 0.76 D5 7.78 7.78 0.86
表2b40mT梁挠度实测值及挠度校验系数
测点编号 工况3（加载100%） 测点编号 工况4（卸载100%）
实测值
/mm 理论值
/mm 挠度
校验系数 残余变形
/mm
D1 7.18 9.33 0.77 D1 0.000
D2 12.58 15.93 0.79 D2 -0.012
D3 15.44 18.60 0.83 D3 -0.015
D4 13.86 15.93 0.87 D4 -0.010
D5 7.56 9.33 0.81 D5 -0.007
2.4.2 主梁应变
(1) 测试截面
选取马蹄山1号大桥引桥左幅13-4预应力混凝土T梁进行静载试验。根据T梁混凝土回弹强度值，将空心板结构视为C40级混凝土构造物加载试验。主梁应变测试截面为跨中截面最大正弯矩。
(2) 测点布置
各工况主梁跨中截面应变测点布置如图5所示。
图5 40mT梁跨中截面传感器布置示意图(单位：mm)
(3) 测试工况
每一工况对所有截面所有测点的数据进行采集。现场应变测试情况如图6所示。
图6 40mT梁跨中截面传感器现场应变数据采集
应变测试结果见表3。
表3a40mT梁钢绞线荷载作用下挠度实测值及挠度校验系数
测点编号 工况1（加载5/12） 工况2（加载10/12）
实测值/με 理论值/με 校验系数 实测值/με 理论值/με 校验系数
A -19 -25 0.76 -41 -50 0.81
B 22 27 0.81 44 54 0.81
C 50 66 0.76 105 133 0.79
D 61 74 0.82 117 148 0.79
表3b 40mT梁钢绞线荷载作用下挠度实测值及挠度校验系数
测点编号 工况3（加载100%） 工况4（卸载100%）
实测值/με 理论值/με 校验系数 残余应变/με
A -49 -60 0.81 0
B 52 65 0.80 1
C 137 159 0.86 -2
D 141 178 0.79 2
3 结论
通过上述分析，得出如下结论：
（1）40mT梁应变和挠度校验系数基本处于0.7～1.0之间，代表实测结果已接近理论计算结果，说明结构的整体刚度和承载能力满足要求；
（2）卸载后残余应变和变形较小，变形得以回复，说明结构处于弹性状态。
参 考 文 献
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