预制小箱梁的静载试验研究

预制小箱梁的静载试验研究

随着近年我国公路交通建设的快速发展，各种公路桥梁的建设也日渐增多。而预制装配式小箱梁以其受力明确、施工简便、工艺成熟、质量容易把控、经济美观等优点在我国中小公路桥梁的建设中得到了广泛应用。为了对预制小箱梁的施工质量进行控制，在架设小箱梁之前，需要对小箱梁的承载能力进行评定，确认其施工质量是否满足规范及设计要求。而现有规范对公路桥梁预制小箱梁承载能力评定的方法并没有给出明确规定，与公路桥梁小箱梁承载能力评定相关的研究也不多。本文主要依靠工程实例，探讨基于静载试验的预制小箱梁承载能力评定。

关键词：小箱梁；静载；研究

一、小箱梁承载能力评定理论分析

本文主要参考铁路单梁承载能力评定过程中通过内力等效来确定试验荷载的方法，并按照公路桥梁荷载试验的规定，通过静载试验的方法来评定小箱梁的承载能力。

本文取用成桥状态下汽车荷载标准值(含冲击力)和二期恒载作为设计荷载，以跨中截面作为试验控制截面，通过结构分析程序计算设计荷载作用下的单片小箱梁在成桥状态下的跨中弯矩，然后按照弯矩等效原则(即裸梁在试验荷载作用下的弯矩与成桥状态下的弯矩相等)，反算出裸梁的试验荷载。

二、工程概况

某桥桥跨布置为4×25m，桥宽10m，上部结构采用3片预应力混凝土小箱梁结构。设计荷载标准为公路-I 级。

三、静力荷载试验

1.试验内容

静载试验主要是对预制小箱梁的抗裂性、强度、刚度等进行测试，具体体现

为在试验荷载作用下裂缝观测、应变和挠度的测试。

2.测点布置

以跨中截面作为应力应变控制截面，以、和及支点附近

截面作为挠度控制截面。

3.试验加载

根据试验小箱梁的荷载横向分布系数，通过有限元软件Midas Civil 2017

建立小箱梁单梁模型，计算设计荷载作用下的单片小箱梁在成桥状态下的跨中弯矩。

以跨中弯矩等效原则，建立试验梁模型，确定试验荷载。考虑现场实际情况，试验加载方式采取集中加载的方式（图1），分七级加载、两级卸载。

图1 加载示意图

四、测试结果及其分析

1.裂缝检测

试验前对试验小箱梁进行外观质量检查，未发现裂缝，试验过程中、试验结

束后也未发现裂缝。

2.应变测试结果及其分析

各测点在试验荷载作用下，应变测试结果及其分析见表1。

测点

号应

变理论值

总

应

变

实

测

值

残

余应

变实

测值

弹

性应

变实

测值

校

验系

数

相

对残

余应

变

（%）

1 #-

21

-

17

-

2

-

15

.71

1

1.76

2 #

7

8

5

6

4

4

.56

1

2.00

3 #1

56

1

17

1

2

1

05

.67

1

0.26

4 #2

33

2

08

1

4

1

94

.83

6

.73

5 #2

33

2

16

2

8

1

88

.81

1

2.96

6 #1

56

1

24

6

1

18

.76

4

.84

7 #

7

8

5

1

6

4

5

.58

1

1.76

表1 试验荷载满载作用下各测点应变测试分析结果（单位：με）

根据表1可知：在试验满荷载作用下，实测应变小于理论应变，应变校验系数最大为0.86，满足规范规定的不大于1的要求，说明该小箱梁混凝土实测强度满足试验荷载要求；卸载后，相对残余应变最大为12.96，满足规范规定的不大于20%的要求，说明小箱梁处于弹性工作状态。根据图6可知，实测弹性应变沿截面高度的线性关系良好，符合平截面假定；实测中性轴高度为0.87m，与理论值0.89m基本吻合。

3.挠度测试结果及其分析

将挠度测试数据经支点沉降修正后，计算出小箱梁各个测试截面在试验荷载作用下的挠度值，测试结果及其分析见表2。

测点号

1

/4L

跨

1

/2L

跨

1

/2L

跨

3

/4L

跨

分级荷载下实测挠度（mm）

空

载

%

.00

.00

.00

.00

加

载

2

0%

1

.53

2

.23

2

.48

1

.51

4 0%

3

.03

4

.46

4

.71

3

.03

6 0%

4

.70

6

.98

7

.28

4

.74

8 0%

6

.42

9

.58

9

.96

6

.50

9 0%

7

.35

1

0.99

1

1.46

7

.46

9 5%

7

.93

1

1.82

1

2.35

8

.02

1 00%

8

.42

1

2.50

1

3.10

8

.56

卸载7

0%

6

.09

8

.94

9

.53

6

.21 5

0%

4

.53

6

.62

7

.18

4

.63