南水北调单片梁检测方案9m混凝土试块.docx
《南水北调单片梁检测方案9m混凝土试块.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《南水北调单片梁检测方案9m混凝土试块.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
南水北调单片梁检测方案9m混凝土试块
南水北调中线一期工程总干渠潮河段
京港澳高速I跨南水北调大桥预制小箱梁
单梁静载试验检测方案
河南省杰翱地球物理工程检测有限公司
2013年2月25日
目录
第一章概述3
第二章静力加载试验7
第三章结论错误！
未定义书签。
附录：
现场检测照片11
第一章概述
一、简介
南水北调中线一期工程总干渠潮河段京港澳高速I跨南水北调大桥位于河南省新郑市龙王乡赵郭李村东南大约300m处，桥梁跨越南水北调总干渠，总干渠中线与桥轴线交叉桩号为SH（3）144+795.2。
该桥上部结构采用3×35m装配式预应力混凝土连续箱梁。
由于该桥第三跨3号梁梁端位置锚垫板位置张拉后出现开裂现象。
本次拟对该片箱梁进行静力加载试验，以确定其承载能力是否能够达到设计荷载的使用要求。
本次加载拟采用等代荷载换算法，用均布荷载代替设计使用的车道荷载。
二、设计标准及设计规范
（一）、设计标准
1、公路等级：
一级公路；
2、设计荷载：
公路-Ⅰ级；
3、桥面宽度：
0.5米（墙式护栏）+20米（桥面净宽）+0.5米（墙式护栏）。
（二）、技术规范
1、《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）；
2、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；
3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）；
4、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）。
（三）、主要材料
1、混凝土：
上部结构预制箱梁、现浇湿接缝等均采用C50级混凝土。
2、预应力钢筋：
低松弛高强度预应力钢绞线应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）的规定，单根钢绞线直径15.20mm，标准强度fpk=1860MPa，弹性模量Ep=1.95×105MPa。
3、普通钢筋：
采用的HRB335钢筋及R235钢筋应分别符合GB1499-1998和GB13013-1991的规定，且焊接钢筋应满足可焊要求。
4、钢板：
应采用符合GB700-88规定的Q235B钢板。
（四）、几何尺寸
试验梁为边跨中梁，预制梁长34.3m，梁宽2.4m，梁高1.8m。
具体断面尺寸详见图
图1-1箱梁跨中断面图（单位：
cm）
三、检测目的
通过单片梁静力加载试验，测试关键断面的应变及变形，并在整个静载荷试验加载过程中观察梁体是否出现新的开裂，原有裂缝裂缝宽度是否在加载作用下超限，从而检验该片小箱梁梁体的承载能力能否满足设计要求。
四、检测依据
1、施工单位提供的该桥设计图纸；
2、交通部标准《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80—2004）；
3、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；
4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）；
5、《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（“铁组”YC4-4/1978科研专题）；
6、交通运输部标准《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21-2011）。
五、检测主要内容
本试验主要对试验梁在各级荷载作用下的变形、混凝土应变，同时对施工中梁体出现的施工接合面部位重点观测梁体抗裂性。
（一）、静力加载试验
1、测试结构变形：
测试各级静力荷载加载后粱体的挠度变形。
2、测试结构应力：
测试各级静力荷载加载后粱体关键受力部位的应变。
3、观测结构抗裂性能：
在各级加载工况下观察受力关键部位和施工接合面痕迹是否存在粱体开裂，如出现裂缝，需注意观察裂缝的开展程度。
4、评价结构承载力：
通过测试各级加载下的挠度、应变，并与理论值进行比较，从而评价粱体结构的承载力。
（二）、无损检测
1、混凝土梁体强度测试：
使用回弹法测试梁体混凝土强度，判断梁体混凝土强度能否达到设计要求。
六、试验提前终止条件
试验过程发生下列情况时，应立刻停止加载并查找原因，在确保结构及人员安全的情况下方可继续试验：
1、控制测点实测应力、变位（或挠度）已达到或超过计算的控制应力值时；
2、结构裂缝的长度或缝宽急剧增加，或新裂缝大量出现，或缝宽超过允许值的裂缝大量增加时；
3、发生其他影响桥梁承载能力或正常使用的损坏时。
七、主要仪器设备
根据本项目单梁静载试验的内容和目的，选配符合测试精度及要求的仪器设备，具体见表1-1所示。
主要投入仪器设备一览表
表1-1
序号
仪器、设备名称
仪器型号
用途
数量
1
静态应变传感器
HY-65B3000B
静应变测试
1套
2
屏蔽线
/
应变数据传输
若干
3
机械百分表
/
读取挠度数据
10个
4
笔记本电脑
DELL620
数据采集
1台
5
照相机
CanonA480
工作拍照
1个
6
皮尺、盒尺
/
病害丈量
各1个
7
回弹仪
HT-225
梁体强度测试
1台
8
裂缝测宽仪
/
裂缝观测
1台
9
通勤车辆
/
检测人员用车
1台
八、试验结果评定
根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21-2011）第8.3.1条的规定，当出现下列情况之一时，应判定桥梁承载能力不满足要求。
1、主要测点静力荷载试验校验系数大于1。
2、主要测点相对残余变位或相对残余应变超过20%。
3、试验荷载作用下裂缝扩展宽度超过梁体纵向裂缝容许最大缝宽（0.20mm），且卸载后裂缝闭合宽度小于扩展宽度的2/3。
十、施工方配合工作
1、施工方负责吊运梁体、加载配重。
梁体架设如下图所示：
图2梁体架设图（图中尺寸均以cm计）
支撑点：
材料选用枕木、钢板、橡胶支座等承载能力较高的材料。
地基基础：
梁体堆载时基础基础要求沉降稳定、承载能力高，最好在预制梁台座上进行试验。
2、本次加载物考虑使用均布荷载形式（预制混凝土堆载块）进行加载。
具体加载吨位经计算为总计45吨，具体加载形式见下图。
第二章静力加载试验
静载试验是通过对试验荷载作用下桥梁结构的内力与变形进行测量，从而对桥梁工作状态和工作性能进行检验。
桥梁结构不仅受到其本身重量即恒载的作用，同时还受到车辆荷载、人群荷载等活载的作用。
静力加载试验是对桥梁结构或构件在活载作用下桥梁结构或构件的工作状态与工作性能进行检验，从而确定桥梁的承载能力。
静载试验时试验梁的计算跨径采用梁处于简支状态下进行，本次试验梁为预制中跨中梁，全长为34.3m，试验时两支座间的距离为L=33.3m。
由于本次试验梁为简支梁，经理论计算分析，箱梁最大正弯矩控制断面为跨中位置，为了保证试验过程中箱梁最大正弯矩断面能够尽量与成桥后使用过程中保持一致，因此本次单梁静载试验以跨中位置作为最大正弯矩控制断面。
因此，本次试验拟对试验梁的支点断面、1/4跨断面和跨中位置的挠度值以及1/4跨断面、跨中位置的应变值进行测试。
测试的内容包括：
（1）通过实测L/4断面及跨中的应变值与理论值比较，分析该构件的正截面强度是否满足设计要求。
（2）实测支点断面的沉降，L/4断面及跨中的挠度值，并计算出L/4断面和跨中断面的挠度值。
通过实测挠度值与理论挠度值的比较，分析该构件的竖向刚度是否符合设计要求。
（3）对实测各点的残余变位进行计算，通过残余变位的大小，分析该构件是否处于弹性受力状态并作出评价。
（4）观测试验过程中构件是否因荷载的增加而出现梁体开裂，以判断该构件的抗裂性能是否满足设计要求。
一、试验荷载计算及试验方法
1、试验内力计算
本次静载试验的目的是检验上述试验梁的强度、刚度和抗裂性是否满足设计要求，所以在进行荷载试验之前，先进行了结构理论计算，确定加载方案。
试验梁最大正弯矩控制断面弯矩的大小是按成桥后使用状态计算。
荷载最不利布载位置，顺桥向是根据控制断面弯矩影响线确定的，横桥向是根据各片梁的横向分布影响系数确定的。
该片梁最大横向分布系数经桥梁博士软件计算，确定为0.448。
该桥设计荷载下跨中最大弯矩为3241kN•m。
2、试验荷载确定及加载方案
本次考虑使用45吨均布等代荷载，预制混凝土堆载块，每块25kN，尺寸为1m×1m×1m进行堆载实验，具体堆载方式为跨中两侧9m范围内纵向布置9排混凝土块，横向上布置2列混凝土块，共计18个加载块，在该试验荷载作用下，跨中最大弯矩为3318.5kN•m。
本次试验的荷载效率系数为3318.5/3241=1.02，满足规范要求的0.95~1.05的范围要求。
3、加载过程
加载之前全部测点处的挠度计均进行零级荷载读数，以后在每一级加载后全部测点立即读一次数，在结构变位稳定后进入下一级荷载加载前再读一次数。
跨中断面处的测点，每间隔5min读一次数，以便观测结构挠度是否达到稳定状态。
所谓稳定状态，是指同一级荷载内，结构在最后5min内的挠度增量小于前一个5min内挠度增量的15％或小于所用量测仪器的最小分辨值，则认为结构变位达到相对稳定。
静载试验工况见表2-2。
试验梁静载试验工况表
表2－2
加载工况
加载等级及测试内容
00
零荷载测点读数
1
加载至7.5t
01
结构变形达到稳定后进行读数
2
加载至15.0t
02
结构变形达到稳定后进行读数
3
加载至22.5t
03
结构变形达到稳定后进行读数
4
加载至30.0t
04
结构变形达到稳定后进行读数
5
加载至37.5t
05
结构变形达到稳定后进行读数，加载完毕
6
加载至45t
06
结构变形达到稳定后进行读数，加载完毕
3、测量仪器与方法
（1）挠度测试
挠度测试所用的仪器为数显百分表。
为了绘出试验梁在各级荷载下的挠度曲线，在支点、跨中及L/4断面垂直于小箱梁轴线的梁底两侧边缘各布置一只百分表。
通过各个控制断面布置的测点，测出分级加载的实际挠度值。
为方便描述梁体情况，现规定梁体西侧为0#支点，另一端为1#支点。
试验梁挠度测点布置图见图2-2~图2-5。
（2）应变测试
试验梁体的跨中两侧腹板沿高度方向4等分，各等分点处各布置1个传感器，共布置10个传感器，跨中及L/4梁底各布置2个传感器。
另选择两条裂缝宽度较大的，粘贴传感器。
应变测点布置图见图2-3～图2-5。
图2-3挠度、应变测点纵向布置（单位：
cm）
图2-4跨中挠度、应变测点横向布置（单位：
cm）
图2-5梁端支点断面挠度测点横向布置（单位：
cm）
应变测量的传感器采用的是武汉岩海工程技术有限公司生产的HY-65B3000B数码静态应变传感器。
该传感器用来测量结构体在静荷载作用下产生的微应变。
它是一种采用磁感位置编码技术研制而成新型应变传感器。
内致有霍尔芯片、钐钴合金材料、美国进口16位单片机等当今最前沿电子芯片。
HY-65B3000B数码表面应变传感器由两部分组成：
HY-65B3000B数码表面应变传感器宝石测头+微动测头。
其微动测头采用磁性恒力吸附技术，任意姿势均不受重力影响，无蠕变。
它无需接二次仪表，直接以数码方式将测量值传送给专门配置的数显表或计算机显示。
工作原理：
应变传感器的宝石测头与微动测头在接受到结构体表面变形时，其变形被传递到宝石测头，宝石测头带动内置钐钴合金材料移动，霍尔芯片在永久磁场中移动产生电压信号。
此电压信号通过内置16位单片机经过非线性编码调制成RS485标准数字信号输出。
A/D转换在传感器内部完成，从传感器出来的数字信号通过电脑中的采样分析软件自动记录、显示和存储。
（3）、粱体抗裂性能
在各级加载工况下可采用肉眼或借助裂缝显微镜观察受力关键部位（箱梁四分点、最大正弯矩断面腹板、底板，支点最大剪力位置及施工产生的冷缝位置）是否存在粱体开裂，如出现裂缝，需注意观察裂缝的开展程度、走向。
同时为加强裂缝观测，在裂缝位置设置应变传感器，一旦出现裂缝开展，应变传感器数值将会发生突变，可由应变数据采集人员及时提醒裂缝观测人员对相应部位加强观测。
以往现场检测照片
静力加载（吨袋堆载方式）
静力加载（钢绞线堆载方式）
应变测试
挠度测试数据采集
应变测试数据采集
（二）
静态应变监测混凝土结合面开裂
裂缝开合度监测
升级会员 