公路桥梁试验检测方案

公路桥梁试验检测方案

一 结构概况

公路20m 简支变连续结构，施工过程中采用预制—存梁3个月—吊装—简支变连续的工艺，桥梁采用双幅设置，每幅桥横向布置10片预制空心板，采用铰缝连接。本次试验以预制的2片混凝土空心板为试验对象进行足尺模型试验。

二 试验目的

2.1 试验目的

本次试验目的为验证梁体腹板箍筋和锚下钢筋由带肋钢筋改变为光圆钢筋对结构受力带来的影响，并评定箍筋类型改变后结构的安全状况，为结构的利用或改造提供依据。

三 锚下局部应力试验

3.1 试验内容

锚下局部应力试验内容如下：

(1) 试验用空心板钢筋骨架绑扎阶段，埋设钢筋应变计及应变片。

(2) 试验用空心板在浇注完成后及预应力张拉前在锚固区安装表贴式混凝土应变计，并在锚下安装压力传感器。

(3) 每根预应力钢筋张拉分为级对空心板张拉预应力过程锚固区局部应力进行测试。

3.2 测点布置

(1) 锚下钢筋应力测点布置

选择A-A 、B-B 、C-C 三层截面布置锚下钢筋应力测点，将单向应变计及应变片粘贴于钢筋上，测试其应力变化情况。每片空心板共布置12个钢筋应力测点。

(2) 锚下压力传感器布置

为准确控制及测量预应力钢筋的张拉力，在预应力钢束张拉端单端布置压力传感器，单片梁共计压力传感器数量6个，测点布置示意图见图3.1.2-3。

(3) 混凝土应变测点布置

在空心板梁端附近侧面布置混凝土应变测点。

3.3 试验结果及分析

3.3.1 边板试验结果

(1) 预应力监测结果

本次试验对边板预应力钢束张拉过程及张拉完成后张拉力值进行了测试，边板预应力张拉力普遍比设计值小，同一截面6根钢束，有5根钢束张拉力误差大于设计张拉控制力的5%，误差最大值为18.4%。

(2) 钢筋应力监测结果

①预应力张拉过程，锚下钢筋各测点附近应变实测值变化趋势与理论计算基本一致，锚下应力分布规律正常。

② 预应力张拉过程及张拉后对梁体进行了外观检测，检测结果表明：梁体表明外观良好，未出现明显裂缝及破损现象。

3.3.2 中板试验结果

(1) 预应力监测结果

本次试验对中板预应力钢束张拉过程及张拉完成后张拉力值进行了测试，中板预应力张拉力普遍比设计值小，同一截面6根钢束，有3根钢束张拉力误差大于设计张拉控制力的5%，误差最大值为11.8%。

(2) 钢筋应力监测结果

①预应力张拉过程，锚下钢筋各测点附近应变实测值变化趋势与理论计算基本一致，锚下应力分布规律正常。

② 预应力张拉过程及张拉后对梁体进行了外观检测，检测结果表明：梁体表明外观良好，未出现明显裂缝及破损现象。

3.4 试验结论

由锚下应变分布测试结果，可得出以下结论：

①预应力张拉过程，中板及边板锚固区附近混凝土应变变化趋势与理论计算基本一致，锚下应力分布规律正常。

② 预应力张拉过程及张拉后对梁体进行了外观检测，检测结果表明：梁体外观良好，未出现明显裂缝及破损现象。

四 抗剪承载能力试验

4.1 试验内容及测点布置

4.1.1 试验内容

抗剪承载能力试验内容如下：

(1) 试验用空心板钢筋骨架绑扎阶段，在斜截面抗剪最不利位置处埋设钢筋应变计。

(2) 试验用空心板在浇注完成后指定位置安装混凝土表面应变花测点。 (3) 分级加载试验。

(4) 每级加载测试应变数据，并检查梁体有无出现裂缝。

4.2 测点布置

斜截面抗剪承载能力试验钢筋应力测点布置于中板及边板箍筋上，每片空心板两侧腹板各布置5个测点，其中4个测点为单向应变计（竖向），1个测点为三向应变花测点。测点布置位置及编号见图4.1.2-1。

图4.2-1 斜截面抗剪试验应力测点布置示意图(单位：cm)

4.3 试验加载及控制

(1) 加载图示

抗剪承载能力试验采用千斤顶单点加载，在千斤顶上安装压力传感器，以便于准确控制加载力值，加载图示见图4.3-1。

图4.3-1 抗剪试验加载示意图(单位：cm)

(2) 加载分级

本次试验分20级进行加、卸载。在正式试验前实行预加载，使试件进入正常工作状态，并检查加载设备和仪表工作是否正常。

4.4 试验结果及分析

4.4.1 边板试验结果

每级加载过程对边板两侧腹板各测点竖向应变进行测试。腹板三向应变花测点换算截面实测主应力值。

① 边板内、外侧腹板控制断面各测点各级加载应变实测值与理论值变化规律一致，说明边板加载过程应变分布规律正常。实测值均小于理论值，说明边板抗剪强度状况较好。

② 腹板主应力实测值与理论值的比值在0.48~0.82之间，主应力方向与理论计算基本一致。

③ 每级加载过程对结构表观进行检测，均未发现结构出现裂缝，未发现结构由于抗剪承载能力不足而产生的承载力标志。

4.4.2 中板试验结果

每级加载过程对中板两侧腹板各测点竖向应变进行测试。腹板三向应变花测点换算截面实测主应力值。

① 中板内、外侧腹板控制断面各测点各级加载应变实测值与理论值变化规律一致，说明边板加载过程应变分布规律正常。实测值均小于理论值，说明边板抗剪强度状况较好。

② 腹板主应力实测值与理论值的比值在0.51~0.84之间，主应力方向与理论计算基本一致。

③ 每级加载过程对结构表观进行检测，均未发现结构出现裂缝，未发现结构由于受剪而产生的承载力标志。

4.5 抗剪承载能力评定

4.5.1 评定方法

按现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）规定的承载力进行检验，检验结果应符合下列公式的要求：

γ0u ≥γ0 [γu ] （4.5.1-1）

式中γo u — 构件的承载力检验系数实测值，即试件的荷载实测值与荷载设计值（均包括构件自重）的比值；

γ0 — 结构重要性系数，按设计要求确定，本试验取1.1； [γu ]— 构件的承载力检验系数允许值，按表4.5.1-1取用。

表4.5.1-1 构件的承载力检验系数允许值

在进行使用状态检验时，使用状态试验结果中挠度及抗裂性检验指标全面满足要求，则判定结构性能满足正常使用极限状态的要求。

在进行承载力检验时，当结构主要受力部位或控制截面出现表4.5.1-1所列的任一种承载能力标志时，即认为结构已经达到承载能力极限状态，按规范要求确定荷载实测值，并判定承载力是否满足要求。

如承载力试验直到最大加载限值，结构仍未出现任何承载力标志，则应判断结构满足承载力极限状态的要求。

4.5.2 评定结果

(1) 边板抗剪承载能力评定

根据抗剪承载力检验系数允许值的最大值反算边板承载能力试验最大加载限值为：726kN ，本次试验边板最大加载值为800 kN，检测表明：本次试验加载值最大限值时，边板仍未出现任何承载力标志。

根据规范规定：如承载力试验直到最大加载限值，结构仍未出现任何承载力标志，则应判断结构满足承载力极限状态的要求。故本次评定边板抗剪承载力极限状态满足设计要求。

(2) 中板抗剪承载能力评定

根据抗剪承载力检验系数允许值的最大值反算中板承载能力试验最大加载限值为：665kN ，本次试验边板最大加载值为760 kN，检测表明：本次试验加载值最大限值时，中板仍未出现任何承载力标志。

根据规范规定：如承载力试验直到最大加载限值，结构仍未出现任何承载力标志，则应判断结构满足承载力极限状态的要求。故本次评定中板抗剪承载力极限状态满足设计要求。

4.6 试验结论

(1) 各级加载过程边板及中板应变分布规律正常，应变实测值均较理论值小，说明结构强度状况较好。

(2) 中板及边板在加载至最大加载限值时，结构仍未出现任何承载力标志，可判断中板及边板满足设计抗剪承载力极限状态的要求。

五 抗弯承载能力试验

5.1 试验内容

抗弯承载能力试验内容如下：

(1) 试验用空心板钢筋骨架绑扎阶段，埋设钢筋应变计。

(2) 试验用空心板浇注完成后，在指定位置安装混凝土表面应变计。 (3) 分级加载试验。

(4) 每级加载测试应变数据，并检查梁体有无出现裂缝及其宽度变化规律。

5.2 测点布置

为了考察跨中断面应力分布状况及应力与荷载关系，在试验梁跨中断面布置应力监测点，跨中断面底面应变测点布置于底板底层钢筋上，腹板及顶板应变测点布置于混凝土表面，测点布置图见图5.1.2-1。1片空心板共计纵向钢筋应力测点3个，混凝土应变测点共计10个。

中板

边

板

图5.1.2-1 跨中断面钢筋应力测点布置示意图

(2) 挠度测点布置

试验同时观测控制截面挠度变化情况，挠度测点布置于梁体四分点位置，示意图见图5.1.2-2，采用电子位移计进行测试。

图5.1.2-2 挠度测点布置示意图

(3) 裂缝观测

试验前和试验过程，对空心板裂缝进行观测，作为结构承载能力判定的标志，采用人工目力结合裂缝测宽仪观测裂缝。

5.3 试验加载及控制

(1) 加载图示

抗弯承载能力试验采用千斤顶在跨中断面单点加载，在千斤顶上安装压力传感器，以便于准确控制加载力值，加载图示见图5.3-1。

图5.3-1 正截面抗弯承载能力试验加载示意图(单位：cm)

(2) 加载分级

本次试验分26级进行加、卸。在正式试验前实行预加载，使试件进入正常工作状态，并检查加载设备和仪表工作是否正常。

5.4 试验结果及分析

5.4.1 边板试验结果

(1) 结构应变-荷载关系

每级加载过程对边板底面钢筋拉应变及边板顶面混凝土压应变进行测试。 ① 钢筋应变及混凝土应变变化趋势正常。

② 加载过程钢筋应变最大值为2203µε（拉应变），混凝土应变最大值为-831µε（压应变），均小于材质的极限应变。

③ 每级加载过程对结构表观进行检测，未发现结构出现承载力标志。 (2) 荷载-挠度关系

每级加载过程对边板跨中挠度进行测试。

① 边板随荷载增加挠度数据变化趋势正常，卸载后跨中挠度残余为2.07mm ，基本恢复，说明结构刚度状况正常。

② 加载过程至最大荷载，边板跨中最大挠度57.94mm ，为跨径的1/330。 ③ 每级加载过程对结构表观进行检测，未发现结构出现承载力标志。

5.4.2 中板试验结果

(1) 结构应变分析

每级加载过程对中板底面钢筋拉应变及中板顶面混凝土压应变进行测试。 ① 钢筋应变及混凝土应变变化趋势正常。

② 加载过程钢筋应变最大值为1872µε（拉应变），混凝土应变最大值为-981µε（压应变），均小于材质的极限应变。

③ 每级加载过程对结构表观进行检测，未发现结构出现承载力标志。 (2) 荷载-挠度关系

① 中板随荷载增加挠度数据变化趋势正常，卸载后跨中挠度残余为0.88mm ，挠度基本恢复，说明结构刚度状况正常。

② 加载过程至最大荷载，边板跨中最大挠度65.34 mm，为跨径的1/293。 ③ 每级加载过程对结构表观进行检测，未发现结构出现承载力标志。 (3) 裂缝分析

① 在428kN 荷载加载过程时，在距跨中附近的腹板处出现裂缝，该裂缝自底缘垂直向上，最大缝长约：0.25m ，最大缝宽为0.09mm 。

② 随着试验荷载的增加，一方面原有裂缝继续扩展，另一方面新的裂缝不断产生，并且裂缝宽度在一定荷载范围内随试验荷载增大而增大。

③荷载达到700kN 时，外侧腹板出现26道裂缝，内侧腹板出现25道裂缝，裂缝分布于跨中附近6m 范围，裂缝宽度最大值为：0.44mm ，长度最大值为：0.60m

④ 每级荷载卸载后裂缝后，裂缝闭合趋势明显，卸载至0时，裂缝宽度最大值为：0.02mm 。