龙永高 朱星星
云南华怡道桥技术工程公司 北京奥科瑞检测技术开发有限公司
摘 要：近几年随着桥梁建设在高速公路中的比例不断增大，预制T梁虽采用梁场标准化生产，但由于外界条件的时时改变，个别T梁也会产生一些裂缝等缺陷，为了检验裂缝的性质及对桥梁承载能力和使用性能是否存在影响，通常采用的方法是桥梁单梁的荷载试验，本文通过单梁荷载试验验证了桥梁裂缝为非结构裂缝的同时也验证了桥梁的实际承载能力满足设计要求。
关键词：预制T梁;温度;裂缝;荷载试验;
1 桥梁概况
本次试验T梁为位于某高速公路K52+225处的一座大桥的16-2#T梁，梁高2.4m,T梁间距为2.45m，预制宽度为1.8m，翼板间湿接缝宽度为0.65m;跨中段腹板厚20cm，马蹄宽50cm;近端部腹板由20cm渐变至50cm，然后在1.55m范围渐变至70cm。该T梁为边跨中梁。经外观检测，该T梁在预制过程中左右侧腹板各存在1条竖向裂缝，裂缝编号为ZLF1和YLF1，左右侧对称，裂缝距跨中5.06m，裂缝长度为:L=0.75m(翼缘板)+1.32m(腹板)，δmax=0.165mm，最大缝宽位于翼板根部下方0.3m处。
2 测试截面及测点布置
根据该桥的结构受力特点以及试验目的，布置1个应变测试截面，测点布置在混凝土表面上，采用工具式应变计进行检测，测试分辨率为±1×10-6和5个挠度测试截面(包括2个支点沉降变形测试截面)，各截面F分别布置1个测点，采用百分表进行检测，测试分辨率为±0.01mm，详见图1～图2所示。在裂缝最大宽度及受拉应力较大区域布置6个裂缝宽度及深度测点。
图1 T梁应变测试截面 下载原图
3 试验荷载及加载程序
3.1 设计控制内力
根据委托要求，以试验T梁的实际安装位置进行结构分析，以试验T梁在正常使用状态下跨中截面下缘混凝土最大拉应力作为试验加载依据，通过荷载(跨中截面下缘拉应力)等效计算确定试验荷载，对裸梁结构进行正截面抗弯试验。根据设计要求，跨中控制截面内力(应力)的计算原则为:
图2 跨中截面(J1)应变测点布置 下载原图
(1)计算横向湿接缝、横隔板在试验T梁跨中截面下缘产生的混凝土应力增量(σ1);
(2)考虑横向湿接缝参与受力，计算墩顶负弯矩区段预应力张拉在试验裸梁跨中下缘产生的混凝土应力增量(σ2);
(3)计算防撞护墙及桥面铺装重量在试验裸梁跨中下缘产生的混凝土应力增量(σ3);
(4)建立成桥状态有限元梁格模型，计算成桥状态时公路I级车道活载处于最不利位置时试验裸梁跨中下缘产生的混凝土应力增量(σ4)。
(5)由目前的裸梁状态至成桥运营状态，试验T梁跨中截面下缘的应力增量为:σK=σ1+σ2+σ3+σ4。根据跨中截面下缘混凝土应力增量等效的原则，考虑成桥状态与裸梁状态截面特性的差异，计算裸梁状态跨中截面的设计控制弯矩值Mk。计算过程见表1。
表1 荷载等效计算结果 下载原图
3.2 加载方式及加载程序
采用成捆的钢筋在主梁上分层堆载的方式进行等效加载，为提高加载效率，且考虑到现场加载钢筋长度为9m，根据跨中截面内力等效原则，以跨中为中心，在9m的长度区间内均匀下垫6根圆木、并用楔形块固定进行加载，试验加载图式见图3。
图3 试验荷载图式 下载原图
为保证加载安全及考察测试截面挠度、应力随荷载变化的规律，分3级施加到试验控制荷载，各级荷载分别为试验控制荷载Ms的40%、80%、100%;分2级卸载到初始荷载，各级荷载分别为试验控制荷载Ms的80%、0%。加载程序见表2。
表2 加载程序信息表 下载原图
3.3 试验荷载及荷载效率
为保证试验安全，共分3级进行加载，各级荷载相关加载信息见表3.1。根据实际荷载计算J1截面的试验内力及荷载效率，其结果见表3。
表3 试验荷载效率 下载原图
说明:表中的弯矩值为裸梁状态下的相应的设计控制内力和试验内力。
4 检测结果
4.1 应力检测结果
按预定试验方案，对1个应力(应变)测试截面进行了加载和卸载数据采集。各级荷载作用下，试验T梁J1截面混凝土表面应变测试结果见表4，根据应变检测结果及材料的弹性模量换算测点的应力，并与计算值的校验系数η详见表5。图4、图5为试验T梁测试截面混凝土应力-荷载曲线。图6为试验控制荷载Ms作用下，J1截面应力沿梁高的分布及与计算值的比较。
表4 各级荷载作用下试验T梁J1截面应变检测结果/με(1×10-6) 下载原图
说明:1.应变、应力受拉为正，实测应变均为试验荷载作用下的增量;2.J1截面腹板的测点依次自上往下编号。
表5 试验控制荷载Ms作用下试验T梁J1截面混凝土应力校验系数η(σe/σs) 下载原图
图4 J1截面下缘混凝土应变-荷载曲线 下载原图
4.2 挠度检测结果
在各级荷载作用下，试验T梁测试截面的实测挠度见表6，实测挠度与计算挠度的校验系数η见表7。图7、图8为各挠度测试截面的实测挠度-荷载曲线。
图5 J1截面上缘混凝土应变-荷载曲线 下载原图
图6 试验控制荷载Ms作用下试验T梁J1截面应变沿梁高分布图 下载原图
表6 各级荷载作用下试验T梁实测挠度值/mm 下载原图
说明:1.挠度向下为负，实测挠度为试验荷载作用下的增量;2.表中挠度实测值已扣除支座沉降的影响。
表7 试验控制荷载Ms作用下试验T梁挠度校验系数η(Se/Ss) 下载原图
图7 L/4截面挠度-荷载曲线 下载原图
图8 L/2截面挠度-荷载曲线 下载原图
4.3 裂缝检测结果
现场加载开始前，对该梁的裂缝的深度和宽度进行了测量，在加载至10 0%(满载)后对裂缝的不同高度范围缝宽进行了测量，卸载后对裂缝的不同高度范围缝宽进行了测量量结果见表8。
表8 裂缝深度及宽度测量结果 下载原图
5 结论
通过试验，未发现新增可见裂缝;原存在裂缝深度较小，且加载前、加载后、卸载后裂缝宽度未有明显改变，说明存在裂缝截面处于良好的预压状态，裂缝的产生非预应力度不足导致，桥梁结构满足设计要求。
参考文献
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[2] 杨龙．无粘结预应力混凝土连续梁桥受力性能研究．河北:河北工业大学，2008．
[3] 蒋超．某弯桥荷载试验及数据分析．安徽建筑，2013(2).198-220．
[4] 华强．大跨度桥梁荷载试验．山西建筑，20107(5).
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