CN111458220B - 小铰缝空心板桥梁组合加固构件横向抗弯性能测试方法 - Google Patents
小铰缝空心板桥梁组合加固构件横向抗弯性能测试方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了小铰缝空心板桥梁组合加固构件横向抗弯性能测试方法，涉及桥梁加固技术领域，包括制作样件和测试，本发明将小铰缝空心板桥梁组合加固构件进行了小型化处理，实现了实验室内对构件进行精确测试的目标，在测试过程中，本发明采用静态应变采集系统对U形剪力钢筋、带翼缘梯形钢板和混凝土的应变情况都进行了记录，同时记录了测试构件跨中及支点的位移，获得了小铰缝空心板桥梁组合加固构件的各项横向抗弯性能参数，测试方法简便快捷、可操作性强。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁加固技术领域，具体涉及小铰缝空心板桥梁组合加固构件横向抗弯性能测试方法。
背景技术
小铰缝空心板依靠小铰缝构造形成整体，小铰缝很容易破损，形成单板受力，导致桥梁结构破坏，目前针对单板受力病害采用更换桥面铺装、黏贴碳纤维或钢板等方法，存在恒载增加大，作业时需要长时间需要中断交通，也有采用横向预应力技术，但是由于铰缝空隙难以处理，影响加固效果，现有技术中的加固技术要么只增强横向连接，要么只增强单梁承载能力，加固效果不明显，装配式小铰缝空心板桥梁由于铰缝构造薄弱，在重车作用下铰缝容易出现损伤，引起桥面铺装纵向开裂，严重的使梁板处于单板受力状态，导致桥梁结构破坏。
中国发明专利CN103174098B公开了一种型钢混凝土处治单板受力的加固方法，包括以下步骤：a.根据单跨桥梁长度和结构，压制成带翼缘U型钢，钢翼缘设有通孔；b.在空心板铰缝两侧底板打毛表面混凝土，并按翼缘U型钢钢翼缘的孔位在底板上钻孔；c.清洗钻孔并在所述通孔植入锚固螺杆；d.在空心板上锚贴安装翼缘U型钢；通过空心板铰缝灌入混凝土，该方法采用型钢混凝土加固技术从提高整体受力以及单梁承载能力两个方面出发，加固空心板，既增加整体性，改善荷载横向分布，又提高单梁的承载能力，解决小铰缝空心板单板受力加固，但加固后的桥梁铰接空心板梁，其横向抗弯性能难以评判，因此需要一种横向抗弯性能的测试方法去评判横向抗弯性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小铰缝空心板桥梁组合加固构件横向抗弯性能测试方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
小铰缝空心板桥梁组合加固构件横向抗弯性能测试方法，包括以下步骤：
步骤一、从同一小铰缝空心板桥梁构件上截取三件长度相同的小铰缝空心板试件，将三件小铰缝空心板试件并排放置，形成两道铰缝；
步骤二、准备U形剪力钢筋,于U形剪力钢筋上设有至少三个电阻应变片，所述电阻应变片分别布置在U形剪力钢筋的竖向钢筋外侧边和横向钢筋上侧边；
步骤三、在铰缝下方的底部位置植入U形剪力钢筋，在铰缝下方的底部位置利用锚栓锚固带翼缘梯形钢板，在U形剪力钢筋和带翼缘梯形钢板之间焊接加劲钢筋，在带翼缘梯形钢板与小铰缝空心板试件之间的空腔内以及铰缝处灌注混凝土，待混凝土凝固后形成一个测试构件；
步骤四、在小铰缝空心板试件上表面两端处设置数个锚栓，准备一根长度与测试构件等长的槽钢，在槽钢上钻孔，钻孔的数量、位置、孔径与小铰缝空心板试件上表面的锚栓一一对应，利用锚栓将槽钢安装在小铰缝空心板试件上表面；
步骤五、利用起重设备把测试构件安放到一千kN梁试验系统加载台的支座上，所述支座有两个且其中心位置分别距离测试试件两端20cm，待测试构件安放完毕后拆除槽钢，割除锚栓露出小铰缝空心板试件上表面的部位；
步骤六、在测试构件的上表面布置至少四个电阻应变片，其中两个电阻应变片的位置为铰缝处混凝土上表面中间处，另外两个电阻应变片布置在中间处小铰缝空心板试件上表面中间部位的前侧和后侧位置；在测试构件的前后表面各布置两个电阻应变片且分别位于两个铰缝处混凝土的前后端面；在测试构件的下表面布置九个电阻应变片，其中三个电阻应变片布置在中间小铰缝空心板试件下表面跨中部位，另外六个电阻应变片布置在带翼缘梯形钢板下表面中间部位，且每块带翼缘梯形钢板下表面布置三个电阻应变片；
步骤七、在三件小铰缝空心板试件下表面各设置一个百分表位移计且分别设置在测试构件跨中位置和两个支座处；
步骤八、试验加载采用单点加载方式，在测试构件上方跨中位置使用千斤顶通过钢制垫板向下进行单点荷载施加，千斤顶上设置压力传感器对试验过程中的加载精确控制，所述单点加载的程序为：预加载、卸载、分级加载、开裂，首先进行一次预加载并卸载至0kN，然后分级加载时先以13kN为一级分级加载至测试构件上出现第一条裂缝，接着缓慢加载至70kN左右或测试构件发出异响；
步骤九、在加载过程中，测试构件的应变情况采用静态应变采集系统采集与记录，其中U形剪力钢筋、带翼缘梯形钢板和混凝土的应变由电阻应变片测定，测试构件跨中及支点的位移由百分表位移计测定，从而获得小铰缝空心板桥梁组合加固构件的各项横向抗弯性能参数。
优选的，所述步骤一中的小铰缝空心板试件长度为50cm。
优选的，所述步骤三中，每道铰缝下方均至少布置有三道U形剪力钢筋。
优选的，所述步骤四中的小铰缝空心板试件上表面上的锚栓有四个。
优选的，所述步骤六中测试构件的上表面的电阻应变片安装位置避开小铰缝空心板试件上表面的锚栓位置。
本发明的优点在于：将小铰缝空心板桥梁组合加固构件进行了小型化处理，实现了实验室内对构件进行精确测试的目标，在测试过程中，本发明采用静态应变采集系统对U形剪力钢筋、带翼缘梯形钢板和混凝土的应变情况都进行了记录，同时记录了测试构件跨中及支点的位移，获得了小铰缝空心板桥梁组合加固构件的各项横向抗弯性能参数，测试方法简便快捷、可操作性强。
附图说明
图1为本发明实施例的小铰缝空心板试件布置示意图。
图2为本发明实施例的U形剪力钢筋的电阻应变片布置示意图。
图3为本发明实施例的测试构件的加固示意图。
图4为本发明实施例的测试构件槽钢安装示意图。
图5为本发明实施例的测试构件支座安放示意图。
图6为本发明实施例的测试构件上表面应变片布置示意图。
图7为本发明实施例的测试构件前、后表面应变片布置示意图。
图8为本发明实施例的测试构件下表面应变片布置示意图。
图9为本发明实施例的测试构件的加载示意图。
其中，1-小铰缝空心板试件，2-铰缝，3-U形剪力钢筋，4-电阻应变片，5-锚栓，6-带翼缘梯形钢板，7-加劲钢筋，8-混凝土，9-槽钢，10-支座，11-百分表位移计，12-千斤顶，13-钢制垫板。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1至图9所示，小铰缝空心板桥梁组合加固构件横向抗弯性能测试方法，包括以下步骤：
步骤一、如图1所示，从同一小铰缝空心板桥梁构件上截取三件长度相同的小铰缝空心板试件1，将三件小铰缝空心板试件1并排放置，形成两道铰缝2；
步骤二、如图2所示，准备U形剪力钢筋3,于U形剪力钢筋3上设有至少三个电阻应变片4，所述电阻应变片4分别布置在U形剪力钢筋3的竖向钢筋外侧边和横向钢筋上侧边；
步骤三、如图3所示，在铰缝2下方的底部位置植入U形剪力钢筋3，在铰缝2下方的底部位置利用锚栓5锚固带翼缘梯形钢板6，在U形剪力钢筋3和带翼缘梯形钢板6之间焊接加劲钢筋7，在带翼缘梯形钢板6与小铰缝空心板试件1之间的空腔内以及铰缝2处灌注混凝土8，待混凝土8凝固后形成一个测试构件；
步骤四、如图4所示，在小铰缝空心板试件1上表面两端处设置数个锚栓5，准备一根长度与测试构件等长的槽钢9，在槽钢9上钻孔，钻孔的数量、位置、孔径与小铰缝空心板试件1上表面的锚栓5一一对应，利用锚栓5将槽钢9安装在小铰缝空心板试件1上表面；
步骤五、如图5所示，利用起重设备把测试构件安放到一千kN梁试验系统加载台的支座10上，所述支座10有两个且其中心位置分别距离测试试件两端20cm，待测试构件安放完毕后拆除槽钢9，割除锚栓5露出小铰缝空心板试件1上表面的部位；
步骤六、如图6-8所示，在测试构件的上表面布置至少四个电阻应变片4，其中两个电阻应变片4的位置为铰缝2处混凝土8上表面中间处，另外两个电阻应变片4布置在中间处小铰缝空心板试件1上表面中间部位的前侧和后侧位置；在测试构件的前后表面各布置两个电阻应变片4且分别位于两个铰缝2处混凝土8的前后端面；在测试构件的下表面布置九个电阻应变片4，其中三个电阻应变片4布置在中间小铰缝空心板试件1下表面跨中部位，另外六个电阻应变片4布置在带翼缘梯形钢板6下表面中间部位，且每块带翼缘梯形钢板6下表面布置三个电阻应变片4；
步骤七、如图9所示，在三件小铰缝空心板试件1下表面各设置一个百分表位移计11且分别设置在测试构件跨中位置和两个支座10处；
步骤八、如图9所示，试验加载采用单点加载方式，在测试构件上方跨中位置使用千斤顶12通过钢制垫板13向下进行单点荷载施加，千斤顶12上设置压力传感器对试验过程中的加载精确控制，所述单点加载的程序为：预加载、卸载、分级加载、开裂，首先进行一次预加载并卸载至0kN，然后分级加载时先以13kN为一级分级加载至测试构件上出现第一条裂缝，接着缓慢加载至70kN左右或测试构件发出异响；
步骤九、在加载过程中，测试构件的应变情况采用静态应变采集系统采集与记录，其中U形剪力钢筋3、带翼缘梯形钢板6和混凝土8的应变由电阻应变片4测定，测试构件跨中及支点的位移由百分表位移计11测定，从而获得小铰缝空心板桥梁组合加固构件的各项横向抗弯性能参数，如跨中挠度、铰缝2两侧的错动量和应变性能参数。
在本实施例中，所述步骤一中的小铰缝空心板试件1长度为50cm。所述步骤三中，每道铰缝2下方均至少布置有三道U形剪力钢筋3。所述步骤四中的小铰缝空心板试件1上表面上的锚栓5有四个。
实施例2
如图1至图9所示，小铰缝空心板桥梁组合加固构件横向抗弯性能测试方法，包括以下步骤：
步骤一、如图1所示，从同一小铰缝空心板桥梁构件上截取三件长度相同的小铰缝空心板试件1，将三件小铰缝空心板试件1并排放置，形成两道铰缝2；
步骤二、如图2所示，准备U形剪力钢筋3,于U形剪力钢筋3上设有至少三个电阻应变片4，所述电阻应变片4分别布置在U形剪力钢筋3的竖向钢筋外侧边和横向钢筋上侧边；
步骤三、如图3所示，在铰缝2下方的底部位置植入U形剪力钢筋3，在铰缝2下方的底部位置利用锚栓5锚固带翼缘梯形钢板6，在U形剪力钢筋3和带翼缘梯形钢板6之间焊接加劲钢筋7，在带翼缘梯形钢板6与小铰缝空心板试件1之间的空腔内以及铰缝2处灌注混凝土8，待混凝土8凝固后形成一个测试构件；
步骤四、如图4所示，在小铰缝空心板试件1上表面两端处设置数个锚栓5，准备一根长度与测试构件等长的槽钢9，在槽钢9上钻孔，钻孔的数量、位置、孔径与小铰缝空心板试件1上表面的锚栓5一一对应，利用锚栓5将槽钢9安装在小铰缝空心板试件1上表面；
步骤五、如图5所示，利用起重设备把测试构件安放到一千kN梁试验系统加载台的支座10上，所述支座10有两个且其中心位置分别距离测试试件两端20cm，待测试构件安放完毕后拆除槽钢9，割除锚栓5露出小铰缝空心板试件1上表面的部位；
步骤六、如图6-8所示，在测试构件的上表面布置至少四个电阻应变片4，其中两个电阻应变片4的位置为铰缝2处混凝土8上表面中间处，另外两个电阻应变片4布置在中间处小铰缝空心板试件1上表面中间部位的前侧和后侧位置；在测试构件的前后表面各布置两个电阻应变片4且分别位于两个铰缝2处混凝土8的前后端面；在测试构件的下表面布置九个电阻应变片4，其中三个电阻应变片4布置在中间小铰缝空心板试件1下表面跨中部位，另外六个电阻应变片4布置在带翼缘梯形钢板6下表面中间部位，且每块带翼缘梯形钢板6下表面布置三个电阻应变片4；
步骤七、如图9所示，在三件小铰缝空心板试件1下表面各设置一个百分表位移计11且分别设置在测试构件跨中位置和两个支座10处；
步骤八、如图9所示，试验加载采用单点加载方式，在测试构件上方跨中位置使用千斤顶12通过钢制垫板13向下进行单点荷载施加，千斤顶12上设置压力传感器对试验过程中的加载精确控制，所述单点加载的程序为：预加载、卸载、分级加载、开裂，首先进行一次预加载并卸载至0kN，然后分级加载时先以13kN为一级分级加载至测试构件上出现第一条裂缝，接着缓慢加载至70kN左右或测试构件发出异响；
步骤九、在加载过程中，测试构件的应变情况采用静态应变采集系统采集与记录，其中U形剪力钢筋3、带翼缘梯形钢板6和混凝土8的应变由电阻应变片4测定，测试构件跨中及支点的位移由百分表位移计11测定，从而获得小铰缝空心板桥梁组合加固构件的各项横向抗弯性能参数，如跨中挠度、铰缝2两侧的错动量和应变性能参数。
在本实施例中，所述步骤一中的小铰缝空心板试件1长度为50cm。所述步骤三中，每道铰缝2下方均至少布置有三道U形剪力钢筋3。所述步骤四中的小铰缝空心板试件1上表面上的锚栓5有四个。
此外，所述步骤六中测试构件的上表面的电阻应变片4安装位置避开小铰缝空心板试件1上表面的锚栓5位置。所述步骤九中的静态应变采集系统采用型号为TDS-530的静态应变采集系统。
基于上述，本发明将小铰缝空心板桥梁组合加固构件进行了小型化处理，实现了实验室内对构件进行精确测试的目标，在测试过程中，本发明采用静态应变采集系统对U形剪力钢筋3、带翼缘梯形钢板6和混凝土8的应变情况都进行了记录，同时记录了测试构件跨中及支点的位移，获得了小铰缝空心板桥梁组合加固构件的各项横向抗弯性能参数，测试方法简便快捷、可操作性强。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (1)
1.小铰缝空心板桥梁组合加固构件横向抗弯性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、从同一小铰缝空心板桥梁构件上截取三件长度相同的小铰缝空心板试件(1)，将三件小铰缝空心板试件(1)并排放置，形成两道铰缝(2)；
步骤二、准备U形剪力钢筋(3),于U形剪力钢筋(3)上设有至少三个电阻应变片(4)，所述电阻应变片(4)分别布置在U形剪力钢筋(3)的竖向钢筋外侧边和横向钢筋上侧边；
步骤三、在铰缝(2)下方的底部位置植入U形剪力钢筋(3)，在铰缝(2)下方的底部位置利用锚栓(5)锚固带翼缘梯形钢板(6)，在U形剪力钢筋(3)和带翼缘梯形钢板(6)之间焊接加劲钢筋(7)，在带翼缘梯形钢板(6)与小铰缝空心板试件(1)之间的空腔内以及铰缝(2)处灌注混凝土(8)，待混凝土(8)凝固后形成一个测试构件；
步骤四、在小铰缝空心板试件(1)上表面两端处设置数个锚栓(5)，准备一根长度与测试构件等长的槽钢(9)，在槽钢(9)上钻孔，钻孔的数量、位置、孔径与小铰缝空心板试件(1)上表面的锚栓(5)一一对应，利用锚栓(5)将槽钢(9)安装在小铰缝空心板试件(1)上表面；
步骤五、利用起重设备把测试构件安放到一千kN梁试验系统加载台的支座(10)上，所述支座(10)有两个且其中心位置分别距离测试试件两端20cm，待测试构件安放完毕后拆除槽钢(9)，割除锚栓(5)露出小铰缝空心板试件(1)上表面的部位；
步骤六、在测试构件的上表面布置至少四个电阻应变片(4)，其中两个电阻应变片(4)的位置为铰缝(2)处混凝土(8)上表面中间处，另外两个电阻应变片(4)布置在中间处小铰缝空心板试件(1)上表面中间部位的前侧和后侧位置；在测试构件的前后表面各布置两个电阻应变片(4)且分别位于两个铰缝(2)处混凝土(8)的前后端面；在测试构件的下表面布置九个电阻应变片(4)，其中三个电阻应变片(4)布置在中间小铰缝空心板试件(1)下表面跨中部位，另外六个电阻应变片(4)布置在带翼缘梯形钢板(6)下表面中间部位，且每块带翼缘梯形钢板(6)下表面布置三个电阻应变片(4)；
步骤七、在三件小铰缝空心板试件(1)下表面各设置一个百分表位移计(11)且分别设置在测试构件跨中位置和两个支座(10)处；
步骤八、试验加载采用单点加载方式，在测试构件上方跨中位置使用千斤顶(12)通过钢制垫板(13)向下进行单点荷载施加，千斤顶(12)上设置压力传感器对试验过程中的加载精确控制，所述单点加载的程序为：预加载、卸载、分级加载、开裂，首先进行一次预加载并卸载至0kN，然后分级加载时先以13kN为一级分级加载至测试构件上出现第一条裂缝，接着缓慢加载至70kN左右或测试构件发出异响；
步骤九、在加载过程中，测试构件的应变情况采用静态应变采集系统采集与记录，其中U形剪力钢筋(3)、带翼缘梯形钢板(6)和混凝土(8)的应变由电阻应变片(4)测定，测试构件跨中及支点的位移由百分表位移计(11)测定，从而获得小铰缝空心板桥梁组合加固构件的各项横向抗弯性能参数；
所述步骤一中的小铰缝空心板试件(1)长度为50cm；
所述步骤三中，每道铰缝(2)下方均至少布置有三道U形剪力钢筋(3)；
所述步骤四中的小铰缝空心板试件(1)上表面上的锚栓(5)有四个；
所述步骤六中测试构件的上表面的电阻应变片(4)安装位置避开小铰缝空心板试件(1)上表面的锚栓(5)位置；
所述步骤九中的静态应变采集系统采用型号为TDS-530的静态应变采集系统。
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