32m/900t預應力混凝土先張箱梁靜載試驗方法
2023-07-05 09:28:51 1
專利名稱：32m/900t預應力混凝土先張箱梁靜載試驗方法
技術領域：
本發明涉及一種靜載荷試驗方法，特別是一種可以應用於32m/900t預應力 混凝土先張箱梁抗裂試驗、開裂試驗和破壞試驗的靜載試驗臺座和靜載彎曲試 驗方法。
技術背景目前，在京津城際鐵路、合寧、合武、鄭西等客運專線橋梁均採用了32m/900t 級預應力混凝土箱梁，箱梁需進行1.2級荷載下靜載彎曲抗裂試驗，加載力約 1400t，所採用的靜載試驗臺座承受力約1500t。而合寧鐵路3 L32m/900t級先張 箱梁除進行抗裂試驗外，還要對其進行開裂試驗和最大2.0級的破壞試驗，所採 用的靜載試驗臺座承受力約3000t，遠遠超過了1.2級荷載下的加載力，現有的 試驗臺和試驗方法無法滿足試驗要求，無法對32m先張箱梁的設計、施工工藝、 施工質量以及箱梁的抗裂和強度性能進行驗證。 發明內容本發明的目的在於提供一種可對32m/900t預應力混凝土先張箱梁進行抗 裂試驗、開裂試驗和破壞試驗的靜載試驗臺座和靜載彎曲試驗方法。本發明的技術方案是一種32m/900t預應力混凝土先張箱梁靜載試驗方法，其特徵在於，其試驗 臺包括有兩端的試驗臺座，試驗臺座間設有鋼筋混凝土框架結構的地基梁，地 基梁間設用於加載配重的端橫梁和中橫梁，地基梁內預埋有錨固杆，錨固杆、 吊杆及扁擔梁均為鋼結構，採用螺栓聯結；並按照以下步驟進行試驗a. 首先將配重吊至靜載試驗臺座兩地基梁間的端橫梁上，再將靜載試 驗先張箱梁移至地基梁上的臺座上並安裝好支座，將拉杆穿過試驗 梁體預埋靜載孔並和地基梁上的預埋錨固杆栓結，聯結扁擔梁和拉 杆，調整拉杆和扁擔梁至設計位置，在先張箱梁頂部和扁擔梁之間 安裝千斤頂，千斤頂連接有油表、油路、油泵，油泵供油，同一個
扁擔梁下的兩個千斤頂並聯，每臺千斤頂另配有閥門可單獨控制，千斤頂頂壓梁體對梁體加力進行靜載試驗；b. 在先張箱梁上布置外貼振弦式應變測點、內埋應變測點、撓度測點、壓力荷載傳感器，各測點和傳感器的數據由數據採集模塊記錄並直接傳入計算機；c. 分三個循環進行靜載彎曲試驗，第一循環荷載加載至1.0倍設計荷 載，共分為5級；第二循環為開裂試驗，荷載加載至1.55倍設計荷 載，共分為15級；第三循環為破壞試驗，荷載加載至2.0倍設計荷 載，共分為19級；每級加載間隔為3 5分鐘，在每級加載完成時讀 取測點數據，在第一和第二循環的l. O及l. 2倍設計荷載時持荷20分 鍾，觀察梁體裂縫。本發明的有益效果是該靜載試驗方法可以成功對32m/900t級先張箱梁進 行抗裂試驗、開裂試驗和破壞試驗，對32m先張箱梁的設計、施工工藝、施工質 量以及箱梁的抗裂和強度性能進行了驗證。
圖l是本發明的靜載試驗臺座縱截面布置示意圖。圖2是靜載試驗臺座橫截面布置示意圖。圖3是跨中截面上測點的布置圖。圖4是預應力筋折點截面上的測點布置圖。圖5是先張箱梁靜載試驗的加載示意圖。圖6是先張箱梁靜載試驗的加載示意圖。其中，附圖標記l為試驗臺座，2為先張箱梁，3為扁擔梁，4為吊杆，5為 錨固杆，6為地基梁，7為配重，8為外貼測點，9為內埋測點，IO為千斤頂。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。32m/900t預應力混凝土先張箱梁靜載試驗方法，其試驗臺包括有兩端的試 驗臺座l，試驗臺座1間設有鋼筋混凝土框架結構的地基梁6，地基梁6間設用於 加載配重7的端橫梁和中橫梁，地基梁6內預埋有錨固杆5，錨固杆5、吊杆4及扁
擔梁3均為鋼結構，採用螺栓聯結，如圖1和圖2所示。 試驗步驟如下首先將配重7吊至靜載試驗臺座兩地基梁6間的端橫梁上，再將靜載試驗先張箱梁2移至地基梁6上的臺座上並安裝好支座，將拉杆穿過試驗梁體預埋靜載 孔並和地基梁6上的預埋錨固杆5栓結，聯結扁擔梁3和吊杆4，調整吊杆4和扁擔 梁3至設計位置，在先張箱梁2頂部和扁擔梁3之間安裝千斤頂10，千斤頂10連接 有油表、油路、油泵，油泵供油，每臺千斤頂10另配有閥門可單獨控制，千斤 頂10頂壓梁體對梁體加力進行靜載試驗，加載位置如圖5、 6所示。其次，在先張箱梁2上的跨中、1/4截面共布置外貼測點8和內埋測點9，其 中外貼振弦式應變測點88個，另有內埋應變測點32個，其中在箱梁兩側跨中下 翼緣3.0m範圍內，布置外貼振弦式應變測點30個；同時，布置撓度測點6個(採 用百分表)，壓力荷載傳感器10個。外貼及內埋振弦式應變測點布置見圖3、 4。 6個燒度測點分別布置在4個支座中心的側面及跨中兩側底面。各測點和傳感器 的型號和精度如表l所示。表1 靜載試驗主要儀器、設備匯總序號名 稱刑號性能指標數呈1自動綜合測試系統JMZX-2000測試範闈0—5000 P 測試精度±0.5%2臺2綜合採集模塊JMZX —16A JMZX—32A測試範圍0 — 5000 P 測試精度±0.5%2個 2個3智能數碼應變傳感器JMZX—212A JMZX—215A測試範圍±10000 ia 測試精度±0.5%88個 32個4精密水準儀TG —2測試範圍 測試精度±0. lmm2臺5壓力傳感器最大負荷:2500kN 測試精度±0. 5%F S10臺6百分表測試範圍0 — 50mm 測試精度±0. Olmtn6 個靜載試驗中， 一個扁擔梁3下的兩臺千斤頂10並聯，每臺頂旁另配有閥門可 單獨控制，加載速度較快且能保證各頂力基本一致，振弦式應變傳感器結果由 數據採集模塊記錄並直接傳入計算機，試驗數據基本實現了自動化採集，每級數據釆集時間可控制在3分鐘內。在完成上述工序後，對先張箱梁2共進行三個循環的靜載彎曲試驗，第一循 環荷載加載至1.0倍設計荷載，共分為5級，每點最大荷載為1078kN;第二循環
為開裂試驗，荷載加載至l. 55倍設計荷載，共分為15級，每點最大荷載為1913kN; 第三循環為破壞試驗，荷載加載至2.0倍設計荷載，共分為19級，每點最大荷載 為2606kN。每級加載間隔(包括測讀時間)為3 5分鐘，在第一和第二循環的 1. O及l. 2倍設計荷載時持荷20分鐘，觀察梁體裂縫。在本實施例的實測中，第一、第二和第三加載循環跨中靜活載撓度分別為 6. 54咖、6. 48鵬和6. 33跳撓跨比分別為1/4817、 1/4861和1/4976，滿足設計 不大於l/3982的要求。第二循環加載至1.2倍設計荷載時，實測跨中撓度平均為 19. 19跳小於設計計算值20. 97mm。第二循環加載至l. 2倍設計荷載，分布於箱梁兩側跨中3. 0m範圍內的30個測 點的實測應變與荷載基本保持線性關係(相關係數均大於0.999)，未出現明顯 增大或減小，試驗箱梁拉應力最大的區域仍處於彈性狀態；加載至1.45倍設計 荷載，儀表顯示出應變有明顯增大；加載至1.5倍設計荷載，跨中下緣出現肉眼 可見的裂縫。分析跨中應力測試結果，箱梁開裂荷載為1722. 8kN，荷載等級為K,二l. 422 (設 計為1.39)，比設計值略大2. 3%。在1.2倍設計荷載作用下，實測試驗箱梁跨中兩側下緣的應力分別為 12.08MPa和12.02MPa，平均12. 05MPa，與相應計算值ll. 55MPa相當接近。開裂試驗測試結果表明，梁端出現斜裂縫的荷載為1766 kN，相應的荷載等 級為Kf二l,45。根據應力實測結果，推算箱梁跨中截面中性軸高度為1.642m，與設計值 1.765m相差6.97X，實測底板平均厚度比設計值(300,)大4. 33% ，其餘梁體各 部結構尺寸控制較好。第三循環重裂試驗中，加載至設計荷載時，實測撓度及跨中下翼緣應變均 與荷載呈線性關係，梁體下緣尚未消壓；加載至1.15倍設計荷載時，實測應變 和撓度均有明顯增大，說明梁體已經消壓、進入線彈性階段；加載至1.25倍設 計荷載，跨中下緣原裂縫已肉眼可見；加載至1.35倍設計荷載時，跨中下緣出 現了新裂縫。根據跨中應變測試結果，試驗箱梁重裂荷載為1246kN，相應的荷載等級為K產l. 109 (設計為1,08)。試驗箱梁折點截面斜裂縫開裂荷載為2128kN，換算彎矩為116508kN'm，相 應的荷載等級為K產1.69;折點截面彎曲裂縫開裂荷載為2301kN，換算彎矩為 125979. 8kN m，相應的荷載等級為Ki:l. 8。在運營荷載下，箱梁設計的強度安全係數大於2.0，梁端斜截面抗剪強度安 全係數最小為2.05，在距梁端5ni的截面。箱梁在破壞試驗階段，即加載至1.6 2.0倍設計荷載時，梁體跨中下緣及 梁端腹板陸續產生新的彎曲裂縫和斜裂縫；在1.7倍設計荷載時，跨中新增10條 彎曲裂縫，兩端腹板新增9條斜裂縫，同時已有裂縫也在不斷延伸，斜裂縫己延 伸至頂板；在1.8倍設計荷載時，跨中彎曲裂縫已延伸到腹板頂。在加載至2.0倍設計荷載時，梁體裂縫分布均勻，形態和發展趨勢正常，梁 體未出現混凝土壓潰或預應力鋼絞線斷絲現象，卸載後跨中裂縫基本閉合，表 明梁體尚未達到破壞。經過上述方法測試後，對試驗結果的數據進行分析，證明該32in/900t預應 力混凝土先張箱梁2可以滿足使用要求。
權利要求
1.一種32m/900t預應力混凝土先張箱梁靜載試驗方法，其特徵在於，其試驗臺包括有兩端的試驗臺座，試驗臺座間設有鋼筋混凝土框架結構的地基梁，地基梁間設用於加載配重的端橫梁和中橫梁，地基梁內預埋有錨固杆，錨固杆、吊杆及扁擔梁均為鋼結構，採用螺栓聯結；並按照以下步驟進行試驗a.首先將配重吊至靜載試驗臺座兩地基梁間的端橫梁上，再將靜載試驗先張箱梁移至地基梁上的臺座上並安裝好支座，將拉杆穿過試驗梁體預埋靜載孔並和地基梁上的預埋錨固杆栓結，聯結扁擔梁和拉杆，調整拉杆和扁擔梁至設計位置，在先張箱梁頂部和扁擔梁之間安裝千斤頂，千斤頂連接有油表、油路、油泵，油泵供油，同一個扁擔梁下的兩個千斤頂並聯，每臺千斤頂另配有閥門可單獨控制，千斤頂頂壓梁體對梁體加力進行靜載試驗；b.在先張箱梁上布置外貼振弦式應變測點、內埋應變測點、撓度測點、壓力荷載傳感器，各測點和傳感器的數據由數據採集模塊記錄並直接傳入計算機；c.分三個循環進行靜載彎曲試驗，第一循環荷載加載至1.0倍設計荷載，共分為5級；第二循環為開裂試驗，荷載加載至1.55倍設計荷載，共分為15級；第三循環為破壞試驗，荷載加載至2.0倍設計荷載，共分為19級；每級加載間隔為3～5分鐘，在每級加載完成時讀取測點數據，在第一和第二循環的1.0及1.2倍設計荷載時持荷20分鐘，觀察梁體裂縫。
2. 根據權利要求1所述的32m/900t預應力混凝土先張箱梁靜載試驗方法，其 特徵在於，外貼振弦式應變測點、內埋應變測點、撓度測點、壓力荷載傳感器 布置數目和方式為在箱梁的跨中、1/4截面共布置外貼振弦式應變測點88個， 另有內埋應變測點32個，其中在箱梁兩側跨中下翼緣3.0m範圍內，布置外貼 振弦式應變測點30個；同時，布置撓度測點6個，壓力荷載傳感器10個。
全文摘要
本發明公開了一種32m/900t預應力混凝土先張箱梁靜載試驗方法，包括搭建試驗臺，布置試驗梁體、安裝配重和設置試驗設備，並依順序逐步進行三個循環的加載試驗，從而有效的對32m/900t級先張箱梁進行抗裂試驗、開裂試驗和破壞試驗，對32m先張箱梁的設計、施工工藝、施工質量以及箱梁的抗裂和強度性能進行了驗證。
文檔編號E02D33/00GK101101249SQ20071004964
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月31日 優先權日2007年7月31日
發明者周文武, 周玉興, 唐浩先, 孫祖紅, 強 王, 王心利, 超 申, 東 袁, 鄒宏偉, 鍾衛翔, 鍾士全, 錢紀民, 傑 陳, 偉 韓 申請人:中鐵二局股份有限公司