淺析高速鐵路預(yù)制箱梁靜載彎曲試驗(yàn)技術(shù)

淺析高速鐵路預(yù)制箱梁靜載彎曲試驗(yàn)技術(shù)摘要：在國家高速鐵路建設(shè)“以橋代路，節(jié)約用地”的原則下，簡支箱梁因其受力簡單、明確、形式簡潔、外形美觀、抗扭剛度大等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。靜載彎曲試驗(yàn)作為評價(jià)鐵路橋簡支箱梁是否合格的重要依據(jù)被全國各預(yù)制梁場采用。本文結(jié)合中交一公局第一工程有限公司周坨子制梁場，ZTZ31.5Z-004號箱梁靜載彎曲試驗(yàn)實(shí)例，淺析跨度31.5m有砟軌道預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁靜載試驗(yàn)并對加載力值及試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：靜載試驗(yàn)；等效荷載；抗裂性；撓跨比

1.工程概況

制梁場設(shè)在DK21+400線路右側(cè)，位于新民市周坨子鄉(xiāng)境內(nèi)，占地約135畝。承擔(dān)著DK10+606.27～DK27+401.66段4座橋198榀箱梁（其中跨度31.5m梁189榀，跨度23.5m梁9榀）的預(yù)制及架設(shè)任務(wù)。預(yù)制箱梁為設(shè)計(jì)時(shí)速為250km/h的有砟軌道雙線整孔簡支箱梁。梁頂板寬12.2m，梁長32.6m，跨度31.5m，梁高2.686m;梁體重量為714.8t。

依據(jù)預(yù)制箱梁產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)《高速鐵路預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁》（TB/T3432-2016）、鐵路橋梁產(chǎn)品生產(chǎn)許可證實(shí)施細(xì)則及橋梁靜載彎曲試驗(yàn)評定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，對預(yù)制箱梁進(jìn)行靜載彎曲試驗(yàn)。以檢驗(yàn)箱梁的強(qiáng)度、剛度及承載能力是否滿足設(shè)計(jì)要求，掌握設(shè)計(jì)荷載作用下的抗裂性及撓跨比。

2.靜載試驗(yàn)試驗(yàn)前的準(zhǔn)備

2.1靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1

31.5m直線梁靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.2靜載試驗(yàn)反力架安裝

將靜載試驗(yàn)反力架下橫梁安放在專用靜載臺(tái)座上，需精確控制其跨度及四角高差，并要求下橫梁跨度與試驗(yàn)梁跨度相同，以保證試驗(yàn)過程中支座平穩(wěn)受力。箱梁安裝在下橫梁后，用線錘對中箱梁預(yù)留靜載試驗(yàn)孔。反力架主梁安裝同樣用上述方法對中試驗(yàn)孔，要求傳力精軋螺紋鋼不得剮蹭梁體，以保證加載力值的準(zhǔn)確。

2.3試驗(yàn)梁支座安裝

支座安裝時(shí)通遼端與新民端高程應(yīng)保持一致，最大差值不得大于10mm，同一支座左、右側(cè)高差應(yīng)小于等于2mm，箱梁四支點(diǎn)不平整度小于等于2mm。支座安裝完畢后的實(shí)測梁體跨度應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.4安裝支架及百分表

梁體跨中底板下方及支座中心兩側(cè)底板下方分別安裝磁力座百分表，以觀測加載過程中梁體的撓度。磁力座固定在特質(zhì)的角鋼支架上，角鋼支架采用63mm規(guī)格，焊接成三角斜撐型支架。要求其具有足夠的自重及穩(wěn)定性，防止因大風(fēng)及試驗(yàn)過程中晃動(dòng)而影響百分百讀數(shù)。支架高度不宜過高，以免出現(xiàn)百分表安放時(shí)空間不足或不能自由伸出。

本試驗(yàn)測量梁體豎向位移的百分表安裝順序?yàn)椋?號（通遼端左）、2號（跨中左）、3號（新民端左）、4號（通遼端右）、5號（跨中右）、6號（新民端右）。

2.5靜載試驗(yàn)準(zhǔn)備結(jié)束后，由檢驗(yàn)負(fù)責(zé)人員用放大鏡對梁體跨中順線路方向兩側(cè)15.75m范圍內(nèi)的下緣、倒角、圓弧過渡段和底板進(jìn)行外觀檢查；并對表面收縮裂縫、表面損傷裂縫及局部缺陷用藍(lán)色鉛筆標(biāo)記。

2.6靜載試驗(yàn)前需仔細(xì)核對產(chǎn)品檔案及相關(guān)試驗(yàn)要求，并對油泵、千斤頂、壓力表等進(jìn)行標(biāo)識，要求必須一一對應(yīng)，防止出現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確及質(zhì)量安全事故發(fā)生。

3.試驗(yàn)條件及儀器、設(shè)備

3.1該試驗(yàn)梁終張拉至靜載試驗(yàn)當(dāng)天齡期為37天，滿足《預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡支梁靜載彎曲試驗(yàn)方法及評定標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定靜載試驗(yàn)在終張拉30天后進(jìn)行的要求。

3.2試驗(yàn)儀器、設(shè)備

3.2.1本次靜載試驗(yàn)用千斤頂額定力為2000KN,各級校驗(yàn)系數(shù)均小于1.05，滿足相關(guān)要求。

3.2.2采用沈陽市正保精密儀表廠生產(chǎn)的耐震精密壓力表，精度等級為0.25級，符合標(biāo)準(zhǔn)要求的不低于0.4級的要求。

3.2.3壓力表標(biāo)定要求為分級標(biāo)定，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，周坨子制梁場壓力表標(biāo)定級差為3Mpa一級，加載速度控制在3KN/s。千斤頂必須與壓力表需配套標(biāo)定，采用壓力傳感器進(jìn)行標(biāo)定，活塞外露量需與試驗(yàn)最大加載力時(shí)的外露量一致，這樣可以使靜載試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際施加荷載與理論施加荷載更接近。

3.2.4千斤頂標(biāo)定結(jié)束后對其數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，相關(guān)系數(shù)應(yīng)大于0.9999，且小于等于1。并根據(jù)回歸方程計(jì)算出各級荷載作用下的油壓表讀數(shù)。

3.2.5撓度測量采用哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的0～50mm及0～30mm量程百分表，最小分度值為0.01mm。

3.2.6靜載試驗(yàn)所用計(jì)量設(shè)備、儀器等均經(jīng)過遼寧省計(jì)量科學(xué)研究院檢定且鑒定結(jié)果符合試驗(yàn)要求。

3.3試驗(yàn)設(shè)備及工具

表2試驗(yàn)設(shè)備及工具表

注：由于基數(shù)級大于0.6級，故取消0.6級。

5.加載過程及控制要點(diǎn)

5.1本試驗(yàn)梁的加載按照相關(guān)要求分第一加載循環(huán)和第二加載循環(huán)循。加載等級用加載系數(shù)K表示。由于標(biāo)準(zhǔn)要求“若基數(shù)級大于0.6級，則取消0.6級?！苯?jīng)計(jì)算該試驗(yàn)梁的基數(shù)級大于0.6級，所以取消了0.6級加載。

5.1.1本試驗(yàn)梁各循環(huán)的加載等級

第一加載循環(huán)：初始狀態(tài)→0.6（取消)→基數(shù)級（靜停3min)→0.8（靜停3min)→靜活載級（靜停3min)→1.0（靜停20min)→靜活載級（靜停1min)→基數(shù)級（靜停1min)→0.6（取消)→初始狀態(tài)（靜停10min)；

第二加載循環(huán)：初始狀態(tài)→0.6（取消)→基數(shù)級（靜停3min)→0.8（靜停3min)→靜活載級（靜停3min)→1.0（靜停5min)→1.05（靜停5min)→1.10（靜停5min)→1.15（靜停5min)→1.20（靜停20min)→1.10（靜停1min)→靜活載級（靜停1min)→基數(shù)級（靜停1min)→0.6（取消)→初始狀態(tài)

5.2加載試驗(yàn)過程中由10個(gè)監(jiān)表人監(jiān)控梁頂加力千斤頂情況，并及時(shí)進(jìn)行油泵讀數(shù)調(diào)整，對加載過程中出現(xiàn)的意外情況進(jìn)行真實(shí)記錄且立即向現(xiàn)場負(fù)責(zé)人匯報(bào)。

5.3加載過程中應(yīng)有專人對靜載試驗(yàn)架及千斤頂變化情況進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控主要點(diǎn)：試驗(yàn)架主梁接頭位置、千斤頂活塞伸出長度、試驗(yàn)架各部位螺栓、精軋螺紋鋼受力情況，如發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)向現(xiàn)場負(fù)責(zé)人匯報(bào)。

6.試驗(yàn)結(jié)果分析

靜載試驗(yàn)結(jié)果見下表5：

表5靜載試驗(yàn)結(jié)果

從上表5中數(shù)據(jù)可以看出，該試驗(yàn)梁在1.2倍設(shè)計(jì)荷載（kf=1.20）作用下，持荷20分鐘，梁體未見任何受力裂縫,第二加載循環(huán)靜活載級實(shí)際撓跨比為f（實(shí)測）/L=1/4444遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值1.05×(1/3684/1.0028)=1/3518。依據(jù)《預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡支箱梁靜載彎曲試驗(yàn)方法及評定標(biāo)準(zhǔn)》（TB/T2092-2003）的規(guī)定，本試驗(yàn)梁的撓跨比符合設(shè)計(jì)要求，抗裂性合格。

結(jié)束語

預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡支梁靜載試驗(yàn)，是目前國內(nèi)、外對梁體強(qiáng)度、剛度及承載能力最常見的檢驗(yàn)手段，也是制梁場國家生產(chǎn)許可證審查時(shí)最主要的檢驗(yàn)項(xiàng)目之一，通過對中交一公局第一工程有限公司周坨子制梁場生產(chǎn)的ZTZ31.5Z-004號箱梁靜載彎曲試驗(yàn)結(jié)果的分析，表明該試驗(yàn)梁靜載試驗(yàn)合格，且具有一定的安全儲(chǔ)備。

參考文獻(xiàn)：

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