加固后混凝土预应力连续梁桥承载力静载检测试验与分析

加固后混凝土预应力连续梁桥承载力静载检测试验与分析

董昊

重庆交通大学，重庆市， 400074

摘要：无论既有桥梁提升或巩固载荷能力设计和施工，还是保证老化期桥梁安全营运的日常或专项检测分析，都需要通过桥梁载荷试验以掌握桥梁实际承载力状态。

关键词：混凝土预应力；连续梁桥；承载力；静载试验；检测分析

引言

国内铁路桥梁建筑工程中，对桥梁的使用性能进行评价分析时，基本均利用静载弯曲试验确定。静载试验智能化自控系统可以有效地实现自动化评估规范要求的加载试验全过程，实现静载试验的自动化管理与信息化管理，且系统操作性不强、整体结构组成简单、安全性较高。

1.静载试验的概述

静载检测试验在桥梁工程检测中常常使用，是一种能够及时发现桥梁存在的质量缺陷，保证桥梁检测科学性和为桥梁管理提供数据支持的检测方法，可以检测出桥梁中部分结构受力情况及相应位置是否发生改变。对于静载试验来说，如何使结构处于最佳受力效果且不会使桥梁整结构受到损伤的状态是十分重要的，在此条件下，试验荷载大小即为结构的实际受力状况，在具体的静载检测试验中，一般在被检测桥梁指定位置施加固定静载荷，观察桥梁在此静载状态下的具体变化。值得注意的是，在进行静载检测试验时，被检桥梁常常会由于试验静载而造成既有裂缝的伸展和扩张，所以在试验过程中需要观察裂缝的扩展方向和大小，对新产生的裂缝及时进行原因分析。对试验时长的控制也是影响静载试验结果准确性的重要因素，为保证试验结果的有效性，要求静载检测试验时长不得低于5min。

2. 静载试验过程中注意事项

为合理确定加载位置与加载工况，根据桥梁的实际情况，选定合适的加载车辆，进行边梁1/2截面抵抗最大正弯矩与抗弯刚度的偏心加载试验。正式开始试验前，要确定车辆总重、车轴间距等各项关键指标，以有效开展荷载试验工作。在确定结构截面最大内力或位移后，将其划分为多个级别（通常设置为4～5级），阶段性地组织荷载试验。对于时间或其他方面受限的情况，将分级量减少至3级。该桥梁的1/2截面偏心加载工作，分6级有序地施加；对于该截面的对称加载工况，则划分为4个等级。预加载环节，取最大加载量的20%～30%。在此之前需对各项试验条件进行详细检查，包含仪器仪表精度、参与试验人员配置情况等，在确保无误后方可开始预加载。1.6停止加载的条件界定随加载试验进程的推进，结构变位逐步转变为稳定状态，在满足此条件后，可组织下一阶段的荷载施加作业。若试验中出现以下情况则停止加载：（1）实测应力达到或超过理论计算值；（2）实测点向下变形量超过规范值；（3）在加载过程中，裂缝发生扩大（例如长度、宽度等参数发生大幅度的增加）情况，或在该阶段出现新的裂缝且缝宽超过允许值；（4）在加载过程中，桥梁的向下挠度实测值超过理论计算值，或其对应的挠度曲线分布特性明显偏离设计情况。

3. 加固后混凝土预应力连续梁桥承载力静载检测试验分析

3.1试验载荷

选用载重汽车开展等效加荷，对于某一个测量项目来说，载荷的效率常数应在0.8～1.0之间。在具体加荷过程中，为缩短试验时间和简化工况，在保证满足载荷常数的条件下，往往会适当降低某些项目的载荷效率常数。试验加载分4种工况：①工况1：边跨跨中截面挠度值中载，具体汽车加荷内部应力6181kN，设计载荷内部应力6181kN，载荷效率0.98kN·m；②工况2：中跨跨中截面挠度值中载，具体汽车加荷内部应力5281kN，设计载荷内部应力5891kN，载荷效率0.98kN·m；③工况3：中跨跨中截面挠度值偏载，具体汽车加荷内部应力5810kN，设计载荷内部应力6480kN，载荷效率0.90kN·m；④工况4：中墩支点截面负弯矩值中载，具体汽车加荷内部应力7250kN，设计载荷内部应力8033kN，载荷效率0.90kN·m。试验加荷车计划单车总重30t，轴重分配是6t,12t,12t。

3.2 UHPC声屏障试验

UHPC声屏障单元板制作工艺UHPC声屏障单元板制作过程分为3个阶段：搅拌、浇筑和养护。1）搅拌。按UHPC配合比将试验材料进行称重，将石英砂混合搅拌后筛入钢纤维，加入水泥、硅灰进行干拌至均匀，掺入减水剂并同时加水进行湿拌，搅拌成型。2）浇筑。制作步骤如下：模板制定—张拉面板钢筋—浇筑面板混凝土—放置吸音岩棉—张拉背板钢筋—浇筑背板混凝土。为了测得预应力的损失值和计算有效预应力值，从钢筋张拉到单元板加载前，持续保持对钢筋应变数据的采集。3）养护。参照国家标准GB/T31387—2015对单元板进行养护，以确保有足够的强度，并防止单元板成型后因外部环境变化而出现不正常收缩裂缝等破损现象，制作完成的UHPC声屏障单元板。

3.3智能化自控系统的应用

（1）正式试验前，操作人员应将主控软件打开，从平台下载试验技术参数，保存于计算机内，通过技术参数核对，保证下一步工序的合理性。（2）试验加载前，应严格按照说明书对系统进行调试，对系统的各个模块进行检查。（3）各项准备工作完成后，试验人员应点击“开始”按钮，控制系统自动运行，检测人员应持续关注千斤顶的运行状态、传感器的荷载波动以及振弦应变裂缝仪器数据收集状况。单项检测指标检测不合格时，立即点击“暂停”按钮，对系统进行全面检查，发现问题采取合理措施，处理完成后点击“继续”按钮，继续进行试验。（4）试验过程中，主控程序运行单个操作会自动接收荷载数值、位移量、挠度比例、跨中弯矩等数据，显示在控制系统的屏幕上。传感器会将实时检测到的数据传输给控制系统，自动化控制系统自动判断检测结果是否合格。现代化预制梁场信息管理的核心重点是信息集成，智能化自控系统是信息化数据收集的终端设备，对预制梁场的信息化管理具有重要影响。将智能化自控系统应用在预制梁场的静载试验活动中，可以有效规避人为因素影响，提高试验结果的精准度，在一定限度上降低试验成本。

4.应变检测结果与分析

通过载荷试验和理论计算，对照加固前的载荷试验测量数据得知：在设计载荷影响下，该桥的应变值增加量相对降低，应变核校常数由原来的1.2左右降低到0.5左右，使之处在正常范围0.4～0.8内，这表明该桥通过体外预应力加固后，安全储备充足，强度满足设计需求。通过载荷试验的挠度值测量，在汽车载荷影响下，桥梁刚度增强，挠度值核校常数显著降低。因为体外预应力筋加固措施，不能显著提升主梁结构断面的换算刚度，因此其挠度值核校常数还是高出1.0，但并不会对行车安全造成影响。总之，载荷试验显示，案例桥的加固施工达到了设计目的，桥梁在设计载荷下，承载力满足要求，处于安全状态。

结束语

以某预应力混凝土T梁结构为例进行了荷载试验，并对结构加固（采取粘贴钢板的方法）性能进行了分析。试验中考虑了静荷载和动荷载两个主要方面，包含结构抗裂性、刚度、基频、阻尼比、冲击系数等指标，按照规范操作后，将实测数据与理论值作对比分析，从而给桥梁结构性能评价提供数据依据。从实际试验结果来看，加固后的桥梁结构可以满足性能要求。

参考文献

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