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摘 要： 为在保证桥梁承载力和耐久性要求的前提下降低材料成本，本文选取强度等级为42.5级水泥，通过双掺粉煤灰和矿粉的方式降低胶材用量，并加入聚羧酸减水剂来配置C50标号高性能桥用混凝土，室内试验表明混凝土的各项指标均满足实体工程要求。采用本文配合比所配置的混凝土制作了单梁，通过理论计算和现场静载试验对比了试验梁控制截面处的应变和挠度，结果表明，该梁的实际承载力满足设计要求。在静载过程中对梁体裂缝情况进行了观测，未见裂缝出现，表明该梁在抗裂性方面也满足设计要求。
关键词： 静载试验；高性能混凝土；单梁；应变；挠度
1、引言
高性能混凝土（High Performance Concrete-HPC）最早由美国于1980年代末1990年代初基于混凝土结构耐久性设计概念而提出的。高性能混凝土与普通混凝土相比有很多優势，具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性，而且可节约料源，保护环境，提高经济效益和社会效益。高性能混凝土大量使用粉煤灰等矿物搀合料，不仅改善混凝土性能，而且利用了工业废料，形成良好的生产循环。高性能混凝土的使用也是许多基础设施耐久性设计中最为省力和投资最少的方法。
2、配合比及材料性能
本文采用原材料有水泥、粉煤灰、矿粉、细骨料、粗骨料和聚羧酸外加剂。对粉煤灰、矿粉、细骨料、粗骨料和聚羧酸外加剂等进行了试验测定，各项指标均满足公路桥梁规范要求。同时，对施工用水也按照技术要求进行了检测，选取用水满足混凝土拌合用水的技术要求。通过反复试配，本文确定高性能混凝土的配合比如表1所示。
通过室内试验得到上述配合比下拌合物的性能，如表2所示。
经过不同龄期的抗压试验，确定了混凝土在不同龄期的抗压强度，如表3所示。
表3表明，在28天以后混凝土的强度为58.9MPa，超过了预期设定的50MPa目标，而随着龄期的发展，混凝土的强度得到进一步提高。
经过试验确定了混凝土的弹性模量、冻融质量损失、冻融相对动弹模量和电通量等指标，如表4所示。
表4表明，本文所配的C50高性能混凝土的弹性模量、冻融质量损失，冻融相对动弹模量和电通量等指标均满足技术要求。
3、单梁静载试验及分析
上述材料试验结果表明，按照本文配制的高性能混凝土在工作性能、强度和耐久性方面均可满足C50混凝土的要求。为进一步验证所配制的混凝土能否满足公路桥梁实体工程的要求，应用本文所配置的混凝土制作箱梁单梁进行静载试验，该试验在某一级公路项目的桥梁施工现场进行。
3.1 桥梁基本概况
桥梁位于某一级公路处，设计汽车荷载等级为公路-Ⅰ级，桥面宽度为12.0m。该桥上部采用4-20m装配式预应力混凝土连续箱梁，单梁单独预制、简支安装、现浇连续接头的先简支后连续的结构体系，全幅4片主梁。
3.2试验依据
本试验按照《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）、和依托工程设计图纸及施工资料等进行。
3.3 试验内容
为了验证本文所配置的C50高性能混凝土在桥梁工程中的适用性，通过静载试验验证了预应力混凝土预制箱梁的实际承载能力、抗裂性能是否满足设计要求。
3.4 试验方法
（1）试验荷载的确定
根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）中的要求，并推广应用到单片梁试验，试验荷载根据设计标准活荷载产生的最不利效应值和二期恒载产生的效应值按下式所定原则等效换算而得[见（JTG/T J21-2011-8.1.2静力荷载试验效率）]：
（1）
（1）式中：η— 静力试验荷载效率；
Ss— 静力试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的加载控制截面内力、应力或变位的最大计算效应值；
S′— 设计汽车荷载作用下，同一加载控制截面内力、应力或变位的最不利效应计算值；
SG2 — 二期恒载作用下，同一加载控制截面内力、应力或变位的最不利效应计算值；
μ — 按规范取用的冲击系数值。
（2） 测点布置
测试断面如图3所示。为得到试验梁在试验载荷作用下混凝土的应变情况，在梁的跨中及L/4截面，沿梁高不同位置粘贴电阻应变片，如图4所示。
（3）加载方案
加载步骤与方法如下：根据现场情况，利用涵盖板对试验梁施加集中均布荷载，首先，将过秤好的涵盖板准备好，并放置到现场，待仪器设备调试处于正常工作状态后，按照试验荷载的50%、和100%分两级缓慢加载。每级荷载稳定后，观察梁体有无裂缝出现，并将应变和挠度的实测值与计算值进行比较，确信梁仍处于弹性工作状态后再施加下级荷载，直至加载结束。
（4）裂缝观测
加载过程中随时观测梁体底板和腹板是否有裂缝产生。若有裂缝产生，观测裂缝的发展情况，并进行量测和描绘。
3.5 试验结果
表5和表6列出了试验梁应变检测结果，表明在试验荷载作用下，试验梁各测点实测应变值小于计算应变值，应变校验系数在0.58～0.78之间。表明试验梁强度满足设计要求，并有一定强度储备。应变计算值与实测值比较如图6和图7所示。
表7列出了试验梁挠度的理论计算值和试验检测结果，挠度计算值与实测值比较如图8所示（实测挠度值已扣除支点沉降的影响）。静载试验结果表明，在试验荷载作用下，试验梁的实测挠度小于计算值，且远小于规范限值，挠度校验系数为0.73～0.88之间，试验梁的刚度满足设计要求，并有一定刚度储备。
在加载试验过程中，经全面仔细观察试验梁，未见裂缝出现，表明混凝土抗裂性满足要求。
4、结论
本文采用42.5级水泥，双掺粉煤灰和矿粉，添加聚羧酸外加剂进行C50桥用高性能混凝土的性能及其在实体工程中的应用研究，通过室内材料试验和实体桥梁工程的静载试验，得到以下主要结论：
（1）本文所选用的配合比配置的C50混凝土从拌合物性能、强度、弹性模量、冻融质量损失、冻融相对动弹模量和电通量等指标均满足公路桥梁工程的技术要求，在胶材中掺入粉煤灰和矿粉，降低了材料成本，具有较好的经济效益。
（2）对试验梁的静载试验表明，试验荷载下，试验梁各测点实测应变小于计算应变，应变校验系数在0.58～0.78之间，表明本文配置的混凝土制作试验梁强度满足设计要求，还有较大的强度储备。
参考文献
[1]张誉，蒋利学，张伟平，屈文俊.混凝土结构耐久性概论.上海科学技术出版社，2003.
[2]同济大学等.《混凝土桥梁耐久性设计方法和设计参数研究》工作大纲，西部交通建设科技项目.同济大学，2007.
[3]张伟平，张誉.现有房屋耐久性等级评估.中国土木工程学会第九届年会：工程安全性及耐久性论文集，浙江杭州，2000.
关键词： 静载试验；高性能混凝土；单梁；应变；挠度
1、引言
高性能混凝土（High Performance Concrete-HPC）最早由美国于1980年代末1990年代初基于混凝土结构耐久性设计概念而提出的。高性能混凝土与普通混凝土相比有很多優势，具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性，而且可节约料源，保护环境，提高经济效益和社会效益。高性能混凝土大量使用粉煤灰等矿物搀合料，不仅改善混凝土性能，而且利用了工业废料，形成良好的生产循环。高性能混凝土的使用也是许多基础设施耐久性设计中最为省力和投资最少的方法。
2、配合比及材料性能
本文采用原材料有水泥、粉煤灰、矿粉、细骨料、粗骨料和聚羧酸外加剂。对粉煤灰、矿粉、细骨料、粗骨料和聚羧酸外加剂等进行了试验测定，各项指标均满足公路桥梁规范要求。同时，对施工用水也按照技术要求进行了检测，选取用水满足混凝土拌合用水的技术要求。通过反复试配，本文确定高性能混凝土的配合比如表1所示。
通过室内试验得到上述配合比下拌合物的性能，如表2所示。
经过不同龄期的抗压试验，确定了混凝土在不同龄期的抗压强度，如表3所示。
表3表明，在28天以后混凝土的强度为58.9MPa，超过了预期设定的50MPa目标，而随着龄期的发展，混凝土的强度得到进一步提高。
经过试验确定了混凝土的弹性模量、冻融质量损失、冻融相对动弹模量和电通量等指标，如表4所示。
表4表明，本文所配的C50高性能混凝土的弹性模量、冻融质量损失，冻融相对动弹模量和电通量等指标均满足技术要求。
3、单梁静载试验及分析
上述材料试验结果表明，按照本文配制的高性能混凝土在工作性能、强度和耐久性方面均可满足C50混凝土的要求。为进一步验证所配制的混凝土能否满足公路桥梁实体工程的要求，应用本文所配置的混凝土制作箱梁单梁进行静载试验，该试验在某一级公路项目的桥梁施工现场进行。
3.1 桥梁基本概况
桥梁位于某一级公路处，设计汽车荷载等级为公路-Ⅰ级，桥面宽度为12.0m。该桥上部采用4-20m装配式预应力混凝土连续箱梁，单梁单独预制、简支安装、现浇连续接头的先简支后连续的结构体系，全幅4片主梁。
3.2试验依据
本试验按照《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）、和依托工程设计图纸及施工资料等进行。
3.3 试验内容
为了验证本文所配置的C50高性能混凝土在桥梁工程中的适用性，通过静载试验验证了预应力混凝土预制箱梁的实际承载能力、抗裂性能是否满足设计要求。
3.4 试验方法
（1）试验荷载的确定
根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）中的要求，并推广应用到单片梁试验，试验荷载根据设计标准活荷载产生的最不利效应值和二期恒载产生的效应值按下式所定原则等效换算而得[见（JTG/T J21-2011-8.1.2静力荷载试验效率）]：
（1）
（1）式中：η— 静力试验荷载效率；
Ss— 静力试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的加载控制截面内力、应力或变位的最大计算效应值；
S′— 设计汽车荷载作用下，同一加载控制截面内力、应力或变位的最不利效应计算值；
SG2 — 二期恒载作用下，同一加载控制截面内力、应力或变位的最不利效应计算值；
μ — 按规范取用的冲击系数值。
（2） 测点布置
测试断面如图3所示。为得到试验梁在试验载荷作用下混凝土的应变情况，在梁的跨中及L/4截面，沿梁高不同位置粘贴电阻应变片，如图4所示。
（3）加载方案
加载步骤与方法如下：根据现场情况，利用涵盖板对试验梁施加集中均布荷载，首先，将过秤好的涵盖板准备好，并放置到现场，待仪器设备调试处于正常工作状态后，按照试验荷载的50%、和100%分两级缓慢加载。每级荷载稳定后，观察梁体有无裂缝出现，并将应变和挠度的实测值与计算值进行比较，确信梁仍处于弹性工作状态后再施加下级荷载，直至加载结束。
（4）裂缝观测
加载过程中随时观测梁体底板和腹板是否有裂缝产生。若有裂缝产生，观测裂缝的发展情况，并进行量测和描绘。
3.5 试验结果
表5和表6列出了试验梁应变检测结果，表明在试验荷载作用下，试验梁各测点实测应变值小于计算应变值，应变校验系数在0.58～0.78之间。表明试验梁强度满足设计要求，并有一定强度储备。应变计算值与实测值比较如图6和图7所示。
表7列出了试验梁挠度的理论计算值和试验检测结果，挠度计算值与实测值比较如图8所示（实测挠度值已扣除支点沉降的影响）。静载试验结果表明，在试验荷载作用下，试验梁的实测挠度小于计算值，且远小于规范限值，挠度校验系数为0.73～0.88之间，试验梁的刚度满足设计要求，并有一定刚度储备。
在加载试验过程中，经全面仔细观察试验梁，未见裂缝出现，表明混凝土抗裂性满足要求。
4、结论
本文采用42.5级水泥，双掺粉煤灰和矿粉，添加聚羧酸外加剂进行C50桥用高性能混凝土的性能及其在实体工程中的应用研究，通过室内材料试验和实体桥梁工程的静载试验，得到以下主要结论：
（1）本文所选用的配合比配置的C50混凝土从拌合物性能、强度、弹性模量、冻融质量损失、冻融相对动弹模量和电通量等指标均满足公路桥梁工程的技术要求，在胶材中掺入粉煤灰和矿粉，降低了材料成本，具有较好的经济效益。
（2）对试验梁的静载试验表明，试验荷载下，试验梁各测点实测应变小于计算应变，应变校验系数在0.58～0.78之间，表明本文配置的混凝土制作试验梁强度满足设计要求，还有较大的强度储备。
参考文献
[1]张誉，蒋利学，张伟平，屈文俊.混凝土结构耐久性概论.上海科学技术出版社，2003.
[2]同济大学等.《混凝土桥梁耐久性设计方法和设计参数研究》工作大纲，西部交通建设科技项目.同济大学，2007.
[3]张伟平，张誉.现有房屋耐久性等级评估.中国土木工程学会第九届年会：工程安全性及耐久性论文集，浙江杭州，2000.