CN100453999C - 32m/900t预应力混凝土先张箱梁静载试验方法 - Google Patents

32m/900t预应力混凝土先张箱梁静载试验方法 Download PDF

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本发明公开了一种32m/900t预应力混凝土先张箱梁静载试验方法,包括搭建试验台,布置试验梁体、安装配重和设置试验设备,并依顺序逐步进行三个循环的加载试验,从而有效的对32m/900t级先张箱梁进行抗裂试验、开裂试验和破坏试验,对32m先张箱梁的设计、施工工艺、施工质量以及箱梁的抗裂和强度性能进行了验证。

Description

32m/900t预应力混凝土先张箱梁静载试验方法
技术领域
本发明涉及一种静载荷试验方法,特别是一种可以应用于32m/900t预应力 混凝土先张箱梁抗裂试验、开裂试验和破坏试验的静载试验台座和静载弯曲试 验方法。 背景技术
目前,在京津城际铁路、合宁、合武、郑西等客运专线桥梁均采用了32m/900t 级预应力混凝土箱梁,箱粱需进行1.2级荷载下静载弯曲抗裂试验,加载力约 1400t,所采用的静载试验台座承受力约1500t。而合宁铁路3孔32m/900t级先张 箱梁除进行抗裂试验外,还要对其进行开裂试验和最大2.0级的破坏试验,所采 用的静载试验台座承受力约3000t,远远超过了1.2级荷载下的加载力,现有的 试验台和试验方法无法满足试验要求,无法对32m先张箱梁的设计、施工工艺、 施工质量以及箱梁的抗裂和强度性能进行验证。 发明内容
本发明的目的在于:提供一种可对32m/900t预应力混凝土先张箱梁进行抗 裂试验、开裂试验和破坏试验的静载试验台座和静载弯曲试验方法。 本发明的技术方案是:
一种32m/900t预应力混凝土先张箱梁静载试验方法,其特征在于,该试验 方法中釆用的试验台包括位于试验台两端的两个试验台座,试验台座间设有钢 筋混凝土框架结构的地基梁,地基梁间设用于加载配重的端横梁和中横梁,地 基梁内预埋有锚固杆,锚固杆、吊杆及扁担梁均为钢结构,采用螺栓联结;并 按照以下步骤进行试验:
a. 首先将配重吊至静载试验台座两地基梁间的端横梁上,再将静载试 验先张箱梁移至地基梁上的台座上并安装好支座,将吊杆穿过试验 梁体预埋静载孔并和地基梁上的预埋锚固杆栓结,联结扁担梁和吊 杆,调整吊杆和扁担梁至设计位置,在先张箱梁顶部和扁担梁之间 安装千斤顶,千斤顶连接有油表、袖路、油泵,油泵供油,同一个
扁担梁下的两个千斤顶并联,每台千斤顶另配有阀门可单独控制,
千斤顶顶压梁体对梁体加力进行静载试验;
b. 在先张箱梁上布置外贴振弦式应变测点、内埋应变测点、挠度测点、 压力荷载传感器,各测点和传感器的数据由数据采集模块记录并直 接传入计算机;
c. 分三个循环进行静载弯曲试验,第一循环荷载加载至1.0倍设计荷 载,共分为5级;第二循环为开裂试验,荷载加载至1.55倍设计荷 载,共分为15级;第三循环为破坏试验,荷载加载至2.0倍设计荷 载,共分为19级;每级加载间隔为3〜5分钟,在每级加载完成时读 取测点数据,在第一和第二循环的l. O及l. 2倍设计荷载时持荷20分 钟,观察梁体裂缝。
本发明的有益效果是:该静载试验方法可以成功对32m/900t级先张箱梁进 行抗裂试验、开裂试验和破坏试验,对32m先张箱梁的设计、施工工艺、施工质 量以及箱梁的抗裂和强度性能进行了验证。 附图说明
图1是本发明的静载试验台座纵截面布置示意图。
图2是静载试验台座横截面布置示意图。
图3是跨中截面上测点的布置图。
图4是预应力筋折点截面上的测点布置图。
图5是先张箱梁静载试验的加载示意图。
图6是先张箱梁静载试验的加载示意图。
其中,附图标记:l为试验台座,2为先张箱梁,3为扁担梁,4为吊杆,5为 锚固杆,6为地基梁,7为配重,8为外贴测点,9为内埋测点,IO为千斤顶。 具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
32m/900t预应力混凝土先张箱梁静载试验方法,其试验台包括有两端的试 验台座l,试验台座1间设有钢筋混凝土框架结构的地基梁6,地基梁6间设用于 加载配重7的端横梁和中横梁,地基梁6内预埋有锚固杆5,锚固杆5、吊杆4及扁
担梁3均为钢结构,采用螺栓联结,如图1和图2所示。
试验步骤如下:
首先将配重7吊至静载试验台座两地基梁6间的端横梁上,再将静载试验先 张箱梁2移至地基梁6上的台座上并安装好支座,将吊杆4穿过试验梁体预埋静载 孔并和地基梁6上的预埋锚固杆5栓结,联结扁担梁3和吊杆4,调整吊杆4和扁担 梁3至设计位置,在先张箱梁2顶部和扁担梁3之间安装千斤顶10,千斤顶10连接 有油表、油路、油泵,油泵供油,每台千斤顶10另配有阀门可单独控制,千斤 顶10顶压梁体对梁体加力进行静载试验,加载位置如图5、 6所示。
其次,在先张箱梁2上的跨中、1/4截面共布置外贴测点8和内埋测点9,其 中外贴振弦式应变测点88个,另有内埋应变测点32个,其中在箱梁两侧跨中下 翼缘3.0胆范围内,布置外贴振弦式应变测点30个;同时,布置挠度测点6个(采 用百分表),压力荷载传感器10个。外贴及内埋振弦式应变测点布置见图3、 4。 6个挠度测点分别布置在4个支座中心的侧面及跨中两侧底面。各测点和传感器 的型号和精度如表l所示。
表1 静载试验主要仪器、设备汇总
<table>table see original document page 5</column></row> <table>静载试验中, 一个扁担梁3下的两台千斤顶10并联,每台顶旁另配有阀门可 单独控制,加载速度较快且能保证各顶力基本一致,振弦式应变传感器结果由 数据采集模块记录并直接传入计算机,试验数据基本实现了自动化采集,每级 数据采集时间可控制在3分钟内。
在完成上述工序后,对先张箱梁2共进行三个循环的静载弯曲试验,第一循 环荷载加载至1.0倍设计荷载,共分为5级,每点最大荷载为1078kN;第二循环
为开裂试验,荷载加载至l. 55倍设计荷载,共分为15级,每点最大荷载为1913kN; 第三循环为破坏试验,荷载加载至2. 0倍设计荷载,共分为19级,每点最大荷载 为2606kN。每级加载间隔(包括测读时间)为3〜5分钟,在第一和第二循环的 1. O及l. 2倍设计荷载时持荷20分钟,观察梁体裂缝。
在本实施例的实测中,第一、第二和第三加载循环跨中静活载挠度分别为 6.54咖、6.48鹏和6.33鹏,挠跨比分别为1/4817、 1/4861和1/4976,满足设计 不大于l/3982的要求。第二循环加载至l. 2倍设计荷载时,实测跨中挠度平均为 19.19咖,小于设计计算值20. 97mm。
第二循环加载至l. 2倍设计荷载,分布于箱梁两侧跨中3. 0ni范围内的30个测 点的实测应变与荷载基本保持线性关系(相关系数均大于0.999),未出现明显 增大或减小,试验箱梁拉应力最大的区域仍处于弹性状态;加载至1.45倍设计 荷载,仪表显示出应变有明显增大;加载至1.5倍设计荷载,跨中下缘出现肉眼 可见的裂缝。
分析跨中应力测试结果,箱梁开裂荷载为1722. 8kN,荷载等级为K,二l. 422(设 计为1.39),比设计值略大2.3%。
在1.2倍设计荷载作用下,实测试验箱梁跨中两侧下缘的应力分别为 12.08MPa和12.02MPa,平均12. 05MPa,与相应计算值ll. 55MPa相当接近。
开裂试验测试结果表明,梁端出现斜裂缝的荷载为1766 kN,相应的荷载等 级为K产1.45。
根据应力实测结果,推算箱梁跨中截面中性轴高度为1.642m,与设计值 1.765m相差6.97X,实测底板平均厚度比设计值(300ram)大4.33%,其余梁体各 部结构尺寸控制较好。
第三循环重裂试验中,加载至设计荷载时,实测挠度及跨中下翼缘应变均 与荷载呈线性关系,梁体下缘尚未消压;加载至1.15倍设计荷载时,实测应变 和挠度均有明显增大,说明梁体已经消压、进入线弹性阶段;加载至1.25倍设 计荷载,跨中下缘原裂缝已肉眼可见;加载至1.35倍设计荷载时,跨中下缘出 现了新裂缝。
根据跨中应变测试结果,试验箱梁重裂荷载为1246kN,相应的荷载等级为KfI. 109(设计为1.08)。
试验箱梁折点截面斜裂缝开裂荷载为2128kN,换算弯矩为116508kl^ra,相 应的荷载等级为Ki:1.69;折点截面弯曲裂缝开裂荷载为2301kN,换算弯矩为 125979. 8kN*m,相应的荷载等级为K,二l. 8。
在运营荷载下,箱梁设计的强度安全系数大于2.0,梁端斜截面抗剪强度安 全系数最小为2.05,在距梁端5m的截面。
箱梁在破坏试验阶段,即加载至1.6〜2,0倍设计荷载时,梁体跨中下缘及 梁端腹板陆续产生新的弯曲裂缝和斜裂缝;在1.7倍设计荷载时,跨中新增10条 弯曲裂缝,两端腹板新增9条斜裂缝,同时已有裂缝也在不断延伸,斜裂缝己延 伸至顶板;在1.8倍设计荷载时,跨中弯曲裂缝已延伸到腹板顶。
在加载至2. O倍设计荷载时,梁体裂缝分布均匀,形态和发展趋势正常,梁 体未出现混凝土压溃或预应力钢绞线断丝现象,卸载后跨中裂缝基本闭合,表 明梁体尚未达到破坏。
经过上述方法测试后,对试验结果的数据进行分析,证明该32ra/900t预应 力混凝土先张箱梁2可以满足使用要求。

Claims (2)

1.一种32m/900t预应力混凝土先张箱梁静载试验方法,其特征在于,该试验方法中采用的试验台包括位于试验台两端的两个试验台座,试验台座间设有钢筋混凝土框架结构的地基梁,地基梁间设用于加载配重的端横梁和中横梁,地基梁内预埋有锚固杆,锚固杆、吊杆及扁担梁均为钢结构,采用螺栓联结;并按照以下步骤进行试验: a.首先将配重吊至静载试验台座两地基梁间的端横梁上,再将静载试验先张箱梁移至地基梁上的台座上并安装好支座,将吊杆穿过试验梁体预埋静载孔并和地基梁上的预埋锚固杆栓结,联结扁担梁和吊杆,调整吊杆和扁担梁至设计位置,在先张箱梁顶部和扁担梁之间安装千斤顶,千斤顶连接有油表、油路、油泵,油泵供油,同一个扁担梁下的两个千斤顶并联,每台千斤顶另配有阀门可单独控制,千斤顶顶压梁体对梁体加力进行静载试验; b.在先张箱梁上布置外贴振弦式应变测点、内埋应变测点、挠度测点、压力荷载传感器,各测点和传感器的数据由数据采集模块记录并直接传入计算机; c.分三个循环进行静载弯曲试验,第一循环荷载加载至1.0倍设计荷载,共分为5级;第二循环为开裂试验,荷载加载至1.55倍设计荷载,共分为15级;第三循环为破坏试验,荷载加载至2.0倍设计荷载,共分为19级;每级加载间隔为3~5分钟,在每级加载完成时读取测点数据,在第一和第二循环的1.0及1.2倍设计荷载时持荷20分钟,观察梁体裂缝。
2. 根据权利要求1所述的32m/900t预应力混凝土先张箱梁静载试验方法,其 特征在于,外贴振弦式应变测点、内埋应变测点、挠度测点、压力荷载传感器 布置数目和方式为:在箱梁的跨中、1/4截面共布置外贴振弦式应变测点88个, 另有内埋应变测点32个,其中在箱梁两侧跨中下翼缘3.0m范围内,布置外贴 振弦式应变测点30个;同时,布置挠度测点6个,压力荷载传感器10个。
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