摘要：以施工中的3跨20m装配式简支预应力混凝土小箱梁为例，利用桥梁博士建立有线元分析模型，通过横向分布系数计算试验箱梁在设计荷载作用下跨中截面控制荷载效应，制定试验梁分级加载方案。最后通过挠度和应变理论值和实测值的对比评估其承载能力。试验中考虑了支点压缩沉降的影响，可为同类施工过程中预制箱梁承载能力评定提供有价值参考。
关键词：桥梁；预应力混凝土梁；荷载试验
0 引言
装配式预应力混凝土小箱梁因安装及制作方便、结构受力明确、能批量预制生产、节约工程造价等在工程中广泛使用［1］。但因施工管理不严，预制过程往往会存在小的施工缺陷，如对其报废处理，势必会影响项目工程和费用。为了消除隐患，可采用单梁静载试验方法，评估其承载能力。
1 工程概况
某在建中桥项目上部构造为3×20m装配式预应力混凝土小箱梁，小箱梁断面图（见图1）。因监督不到位，某片小箱梁预应力筋张拉锚固后并完成孔道压浆工序后，发现梁端2束工作段预应力筋本应采用机械切割方式截断却采用了烧断方式截断，业主由此怀疑该梁的承载能力已受影响，不满足设计要求，拟报废处理。为消除业主疑虑，对该片小箱梁进行了单梁荷载试验。
单梁试验通过在试验梁跨中施加集中力进行试验加载，采用贝雷梁反压装置完成加载，采用桥梁及结构应力检测系统采集数据。加载示意图（见图2）。
2 试验方案设计
2.1试验荷载的确定与分级
本次试验为非破坏性试验，主要检验试验梁的承载能力是否能满足设计要求。根据试验梁跨中弯矩承载能力极限状态基本组合设计值，按照跨中弯矩等效的方法确定最大试验荷载值［2］。
设计值采用桥梁博士软件计算：首先按刚接板梁法计算出该梁的活载横向分布系数［3］，再根据横向分布系数值计算活载效应值，最后按设计规范进行组合。
为了使试验梁加载后变形稳定及方便观测分析加载后的试验数据，本次试验分15级加载、15级卸载，每级荷载为30~80kN，累计加荷值越接近最大试验荷载值，分级越细，每级荷载间保证足够的级间间歇时间，以保证在每级加载后，结构变形充分。满载后应有足够长的满载间歇时间，间歇时间内多次观测，以了解结构变形的变化。卸载后应有相当的零载间歇时间，观测结构残余变形。限于篇幅，本文仅列出主要加载工况，详见表1 加载工况及分级。
2.2 测点布置
布置测点原则：各试验项目的测点数量和布置必须充分、足够，但不盲目布置；测点的位置必须有代表性，同时应布置一定数量的校核性测点。
（1）应变测点
应变测点位布置于跨中截面梁底、腹板上，为了保证测量数据的可信度，梁底、腹板测点严格对称布置，应变测点共计11个。测点布置图（见图4）。
(2) 挠度测点布置
为能准确测量试验梁的挠曲线，挠度测点布置于试验梁L/4、L/2和3L/4处，每处布设两个，共计6个(W3~W8)。测点布置示意图（见图4）。
为考虑支点支座压缩下沉的修正，在试验梁两端支点各布置1个支点沉降测点（Z1、Z2）
3 试验结果分析
（1）支点沉降试验结果及分析
每级加载过程对试验梁支点沉降进行测试，结果详见表2。由表2可知，试验梁支点沉降趋势正常，卸载后基本恢复。但支点最大压缩沉降值达1.39mm，在挠度结果分析时应考虑支点沉降的修正。
（2）挠度试验结果及分析
根据试验中各测点考虑支点沉降的修正的实测挠度值与理论计算挠度值，绘制试验梁在加载过程中荷载与挠度曲线对比图（见图5）及满载时试验梁的挠曲线图（见图6）。
1）由图6可知，各测点的挠度随荷载增加基本按线性规律变化，说明试验梁仍处在弹性变形范围之内。同时各测点挠度实测值均小于理论值，校验系数在0.65左右，均小于1.0，说明试验梁的刚度满足要求。
2）由图7可知，最大试验荷载作用下，试验梁实测挠度值曲线与理论挠度值曲线变化规律基本一致，挠度曲线正常，说明结构工作状态良好。
（3）应变试验结果及分析
根据试验中各测点的实测应变值与理论计算应变值，绘制试验梁在加载过程中荷载与应变曲线图（见图7）、梁底应变曲线对比图（见图8）及满载时跨中截面应变沿梁高变化曲线图（见图9）。
1）由图7、8可知，各测点的应变随荷载增加基本按线性规律变化，说明试验梁仍处在弹性工作范围之内。同时梁各测点应变实测值均小于理论值，校验系数约0.75左右，均小于1.0，说明试验梁的刚度满足要求。
2）由图9可知，满载时跨中截面应变沿梁高变化曲线变化规律基本一致，说明平截面假定成立，结构弹性工作状态良好。
（4）综合结果分析
加载过程，各挠度及应变测点随荷载增加基本按线性规律变化，说明试验梁仍处在弹性变形范围之内。同时各挠度及应变测点实测值均小于理论值，说明试验梁刚度及强度满足设计要求。
满载时，试验梁实测挠度值曲线与理论挠度值曲线变化规律基本一致，并且满载时跨中截面应变沿梁高变化曲线变化规律基本一致，说明结构工作状态良好。
综合以上所述，可知试验梁承载能力满足设计要求。
4 结论
本次试验结果得到了业主的认可，拟报废的箱梁得以重新利用，节省了工期及资金成本。由此可见，通过荷载试验对缺陷试验梁进行承载能力的评估是可行的，但仍需注意几点：（1）支点沉降不可忽视，挠度分析时应对其进行修正；（2）因试验加载时间稍长，具体实施时需注意分析温差对试验数据的影响，尽可能选择夜间进行。
参考文献:
[1]王亚军，于坤，蔡仕强.公路预应力空心板梁桥单梁试验及评定[J].桥梁建设，2011(5):36-39.
[2]贺栓海，谢仁物.公路桥梁荷载荷载横向分布计算方法[M].北京：人民交通出版社，1999.
[3]JTG/T J21-01-2015《公路桥梁荷载试验规程》[s].
论文作者:吴志隆,蒋凌杰
论文发表刊物:《基层建设》2016年32期
论文发表时间:2017/1/18
标签：挠度论文; 荷载论文; 应变论文; 支点论文; 加载论文; 预应力论文; 见图论文; 《基层建设》2016年32期论文;