关于预应力混凝土桥梁的静载检测分析

(整期优先)网络出版时间:2019-03-13
/ 2

关于预应力混凝土桥梁的静载检测分析

李娜

山西路桥第一工程有限责任公司山西太原030000

摘要:针对某预应力混凝土桥梁工程实际情况,对其静载试验的过程、方法和要点进行深入分析,以此保证静载试验顺利完成,试验结果准确无误,提供可靠的参考依据。

关键词:预应力混凝土桥梁;静载试验

预应力混凝土桥梁是现在常见的桥梁形式之一,它具有良好的工程性质,但在完工后,为了掌握其承载力等性能指标,往往需要采用静载试验检测的方法。因此,在必要对静载试验进行分析研究,保证静载试验结果准确性。

1工程概况

某预应力混凝土结构桥梁中心桩号为K13+063,呈75°交叉,上部结构为预应力空心板,总长约72.65m,桥宽7m。为确定桥梁承载能力能否达到设计要求,需对其进行静载试验。现围绕本工程实际情况,对其静载试验作如下深入分析。

2静载试验

2.1试验项目与量测方法

(1)对于空心板的挠度,先在空心板的底部布置测点,然后利用百分表进行测试;

(2)对与空心板上的应力应变,先在空心板的表面布置应变片,然后利用专门的数据采集装置实施量测[1]。

2.2荷载计算

因试验中桥面上的沥青面层、现场环境条件、荷载的重量和加载方式都具有一定不确定性,使内力的计算结果可能与实际情况有很大差异,所以在试验开始前、过程中和完成后都要对结构内力计算实施调整,使计算结果尽可能接近实际情况。

2.3加载车辆

(1)加载方案的制定

按现行试验规程的要求,在静载试验过程中,不仅要保证结构处于安全稳定的状态,而且还要获得桥梁承载能力,对于荷载效率系数,从理论角度讲,所欲试验项目,无论轴力、弯矩或剪力,都要在相对最不利点加载和试验。然而,在实际情况中,借助理论计算的方法,能对所有最不利点实施合并处理,从而提高试验效率和准确性。

(2)荷载加载系数

当受到荷载持续作用时,所有试验梁对应的荷载效率系数都必须处在允许范围之内,以此充分体现出梁体具有的承载能力,同时要避免梁板由于荷载承受过大而损坏,即达到无损检测的目标[2]。

2.4试验加载步骤

在加载的前1d,对应变片的实际粘贴情况进行检查,确认无误后,调试应变仪,使其处在检测的最佳状态,准确标示出变形测点具体位置,并确定加载车辆的轴重与轴距,作出加载线。在正式加载之前,还要对结构实施二次预加载处理,以此确保结构处在正常的受力状态,避免非弹性变形产生。此外,对所有测试设备实际工作状况进行测试,确认是否满足要求,同时对人员的组织与实际操作进行预演。每加完一级荷载之后,要等到结构变形达到稳定后才能加下一级荷载。根据现行规范的要求,在同一级加载的荷载中,后5min对应的变位增量比前5min对应的变位增量小15%,同时加载的稳定时间应达到15min以上,则可开始读数和记录。将所有荷载卸除完毕后,等待至少30min,对所有参数对应的残余值进行测量和记录[3]。

试验中,应对量测结果发生的变化进行随时关注,确认是否满足规律,以此及时发现和处理故障。如果检查发现数据有异常,则应找出其产生原因,将故障排除之后分析确定是否需要继续加载。在实际试验中,若产生以下几种情况,应立即停止加载:

(1)测点的实际应力大小已经超出理论计算确定的控制应力。

(2)测点的挠度超出设计确定的允许值。

(3)因加载导致结构产生裂缝,或既有裂缝的宽度与长度都变大时。

(4)产生其它类型的损坏情况,对桥梁结构承载能力有较大影响,已经无法正常使用时。

2.5试验加载程序

(1)正式开始加载试验以前,需要使用两台载重车在L/2桥跨处做沿横桥向的预加载,保证预加载的对称性,在预加载过程中,所有加载位置的持荷时间都应达到20min。进行预加载的主要目的在于:促使结构处在正常的状态;检查试验检测系统,确认是否处于正常状态。当通过预加载确定试验检测系统处在正常状态后,即可准备开始正式检测。

(2)将预加载逐步卸载到零,同时在结构完成恢复后,开始正式的加载。一般正式加载需要严格按照方案要求逐一进行,每完成一个点的加载后,需要使结构完全恢复,然后才能对下一个点实施加载。当结构达到以下状态时,说明已经完全恢复:后10min对应的增量比前10min对应的增量小15%。

2.6加载方式和分级加载

为得到试验荷载和变位之间的关系曲线,避免结构由于加载产生损伤和破坏,从某个加载项目角度讲,它的静力试验荷载可分成多个等级进行,如三级加载或四级加载,而卸载可分成两级进行。

静载试验中采用的加载方式主要为单次逐级递增,完成加载后,将其分级卸载。静载试验加载分级一般是根据加载车辆在某个试验项目上的所在位置的内力及变位情况来确定,大多可以分成最不利荷载的60%、80%与110%。

在实际的加载过程中,应注意以下几点:

(1)在加载过程中如果要使用油泵,则需要确保油压表的实际压力值处于稳定状态。

(2)加载时使用的所有千斤顶,都应保持相同的速度,而且加载的速度要控制在3kN/s以内。

(3)每一级加载完成后,都要对梁体下缘及梁底是否产生裂缝进行检查。当发现新裂缝或原有裂缝明显延伸时,应将其标注好,然后对裂缝的宽度进行量测。

(4)加载完成后要立即对梁体上跨中部位与支座处的位移情况进行测量。

(5)认真复核不同等级荷载对应的挠度值,如果发现异常,应立即找出原因然后处理。

2.7加载的具体位置和工况

静载试验加载的具体位置和工况,需要严格按照下列基本原则来确定:

第一,以最少的车辆达到要求的荷载效率,这样既能加快试验效率,还能简化试验操作。

第二,在达到要求的荷载效率,且可以实现预期的试验目标基础上,使加载工况尽可能合并和简化,从而起到减少加载位置的作用;

第三,任何一个加载工况都要根据相应的加载试验项目来确定,但可以根据试验的实际情况,对其他类型的试验项目予以考虑。

2.8千斤顶校正

(1)对于千斤顶,其校正系数不能超过1.05,在使用前必须进行校正,包括泵、顶和表。

(2)在配套标定过程中,可根据实际情况采取压力环法或压力机法。在标定的过程中,需要注意以下几点:其一,由于正、反向上的摩擦力有很大不同,所以千斤顶校正过程中要和工作状态有相同的运行方向;其二,先对油压表示值进行读取,然后读取压力机的数值,这是因为标定器具有比油压表更高的精度,采用这样的方式能有效减小误差;其三,对千斤顶对应的摩阻系数进行计算,若发现校正系数比1.00小,说明千斤顶活塞太小或太大,需进行校正。

2.9安全防护

在吊梁处安排专人进行指挥,必须严格按照技术规程进行操作,全程注意安全,避免安全问题的发生;在吊装千斤顶的过程中,梁下不允许站人或放置设备与车辆;电路与油路都应满足相关规范的要求;在试验梁上需要根据要求配置好防倾覆设施与防风设施;在试验或数据分析中需要用到的所有电器、仪表都应采取合理的防雨措施。

如前所述,桥梁静载试验是确定梁体结构各项使用性能的有效手段,同时也是对梁体结构上挠度与抗裂性等指标进行检验的常规方式。采用试验的方法能综合且具体的确定工程质量是否合格,在试验完成后形成的报告,能作为对工程质量优劣进行评价的重要依据。

3结束语

综上所述,静载试验是检验桥梁结构性能能否达到设计和规范要求的重要环节,每个桥梁在完成施工后都要按照要求进行试验,形成专门的试验报告,为后续桥梁建设和使用提供参考依据。

参考文献:

[1]李龙,周伟明,梁长海,卢元刚.小边跨梁拱组合体系桥梁静动力荷载试验与结构评定分析[J].铁道建筑,2018,58(10):10-13.

[2]胡强,张勇,巴力.公路预制梁静载试验方法及评定标准研究[J].铁道建筑,2018,58(09):14-17+25.

[3]黄小国.桥梁施工阶段单梁静载试验效率计算方法分析探讨[J].天津建设科技,2018,28(04):50-52.