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摘要：某片箱梁在前期的现场预制时采用的混凝土外加剂质量不合格，根据混凝土回弹及取芯强度试验检测梁体混凝土强度未达到设计要求。通过现场静载试验，统计各级荷载下梁体测控点的挠度及应变数据与理论计算进行对比,得出了该箱梁的实际承载能力满足设计要求，对正常使用不会造成影响,但与相应预应力混凝土箱梁相比较刚度稍显薄弱, 建议要加强混凝土的养护，并在下一步的湿接缝施工过程中，切实保证湿接缝的质量。
关键词：预应力箱梁；取芯试验；强度不足；静载试验
中图分类号:U446文献标识码: A
1 工程概况
桥梁采用多箱单独预制，简支安装，现浇连续接头的先简支后连续的结构体系。双向四车道，纵向按平坡设计，横向坡度均为1.5%。一联为4×25m，桥梁宽度2×13m，跨径25m，混凝土箱梁间通过横向湿接缝连接，并设置1道跨间横隔板。 箱梁中心高1.6米，底板宽1米，采用C50混凝土，设计荷载：城-A级。[1]
混凝土箱梁由现场预制，由于混凝土外加剂质量不合格，在对梁体混凝土强度抽查中，采用回弹法进行混凝土抗压强度检测，发现该梁体混凝土强度未达到设计要求，采用HZ-1型钻芯机，对梁体混凝土进行现场钻芯取样，对芯样进行加工后进行试压实验，具体梁体混凝土强度实验值见表1。由实验结果可知，梁体混凝土质量不达标。为了判断实际承载能力是否能达到设计要求,通过现场静荷载试验，分析受检预应力混凝土箱形梁的受力、变形、裂纹开展与分布特性与理论计算进行对比分析[[作者简介：辛杰( 1980— ) ，男，河北灵寿县人，硕士，工程师，
E-mail:[email protected]，主要从事工程质量安全监督工作。]]，试验结果也为同类型的桥梁计算理论和施工技术提供借鉴参考。
表1预应力混凝土箱梁芯样实验结果
Table1. The result of prestressed concrete box core sample
2 静载试验
2.1 试验荷载的确定
根据试验相似理论和结构检测的目的，采用荷载等效的原则确定试验荷载[2]。通过观测箱梁预制构件在等效试验荷载作用下的结构实际荷载反应，评价其实际承载能力。加载采用重物加载方式，根据现场试验条件，本次试验采用沙袋进行加载，加载位置在8m-14m截面的6m区间内，位置如图1所示。设计荷载控制截面弯矩为：2131kN·m，现场荷载试验等效跨中最大弯矩为：2238kN·m。跨中截面静力试验荷载效率系数：2238/2131=1.05。根據文献[3]对加载原则的规定:静力试验荷载的效率系数应达到0.85～1.05。[3]
2.2加载工况
根据测试内容及试验荷载，并考虑桥梁建造时的施工顺序，试验梁采用分级加载[4]方式，试验荷载分为以下几个工况进行：
工况一：P2 ＝ 48% 的试验荷载（21 吨），持荷 15 分钟，数据采集；
工况二：P3 ＝ 72% 的试验荷载（31 吨），持荷 15 分钟，数据采集；
工况三：P4＝100%的试验荷载（43 吨），持荷15分钟，数据采集,卸载，数据采集。
2.3测点布置
对受检预制混凝土箱梁进行加载，观测与记录在各级试验荷载作用下受载混凝土箱形梁控制截面的挠度、应力、应变以及裂缝的发展。受检梁体挠度和应力的测点布置位置如图2、图3所示。[2]
图1 25m混凝土箱梁测试截面布置图
Fig1. The arrangement plan of 25 m concrete box girder test section
图2 A-A、B-B、C-C截面位移、应变测点布置图
Fig3. The measuring points plan ofA-A、B-B、C-C section displacement, strain
2.4静载试验结果对比分析
各个工况下桥梁加载挠度值与有限元计算理论值相比较结果如表2所示。
表2 混凝土箱梁加载挠度分析
Fig2.The analysis diagram of concrete box girder load deformation
从各级荷载作用下控制截面位置挠度实测值与理论值值的比较不难发现：各个测点的挠度实测值均小于理论值且两者的分布规律相符，也证实了实验数据的可靠性。实测挠度与计算理论挠度比值ηw（结构位移校验系数）值多在0.89～0.99之间,基本接近1.0，说明箱梁构件的实际工作状态与结构计算理论相符，但由文献[5]查得无缺陷预应力钢筋混凝土梁的结构位移校验系数一般在0.50～0.9之间，本文ηw实验值偏大，说明混凝土强度的不足对受检箱梁的承载力有一定的影响，但仍然能够满足设计要求。同时，依据文献[6]的要求计算了梁体的相对残余变形，最大残余变位10%，满足规范关于不得超过20%的限值规定。各个工况下箱梁控制截面的应变值与理论值计算结果如表3所示。[5]
表3 混凝土箱梁各种工况下应变分析
Fig3. The strain analysis diagram of concrete box girder under the various conditions
由表3可知各个工况下箱梁控制截面的应变实测值与理论值的规律基本一致；所有测点的应变实测值小于理论值，各级荷载作用下预应力混凝土箱形连续梁体结构位移校验系数η为0.85～0.97之间，接近1.0。与无缺陷预应力钢筋混凝土梁的结构位移校验系数相比，偏大，同挠度试验所得结论相同，试验梁体能够满足规范要求，对正常使用不会造成影响，但与相应预应力混凝土箱梁相比较刚度稍显薄弱。[4]
3结论
本次试验检测的外加剂质量不合格的预应力混凝土箱型梁虽然能够满足规范要求，对正常使用不会造成影响，但与相应预应力混凝土箱梁相比较刚度稍显薄弱，分析原因，与其混凝土强度不足存在直接关系，建议要加强混凝土的养护，并在下一步的湿接缝施工过程中，切实保证湿接缝的质量。[6]
参考文献：
[1] 邓昌宁,朱劲秋,王开波.桥梁结构缺陷检测及功能评定的研究[J]. 东北公路,2003,26(3):85-89.
[2] 周金才.30m 预应力箱梁静载试验及分析[J]. 中国建筑金属结构, 2013,03(2):0201.
[3] 公路工程质量检验评定标准(JTGF801-2012) [S].
[4] 大跨径混凝土桥梁的试验方法 [S] .
[5] 王伟哲,江阿兰.预应力钢筋混凝土梁结构校验系数的研究[J]. 森林工程,2003,19(2):44-48.
[6] 公路桥梁承载能力检测评定规程（JTG/T J21-2011）[S].
关键词：预应力箱梁；取芯试验；强度不足；静载试验
中图分类号:U446文献标识码: A
1 工程概况
桥梁采用多箱单独预制，简支安装，现浇连续接头的先简支后连续的结构体系。双向四车道，纵向按平坡设计，横向坡度均为1.5%。一联为4×25m，桥梁宽度2×13m，跨径25m，混凝土箱梁间通过横向湿接缝连接，并设置1道跨间横隔板。 箱梁中心高1.6米，底板宽1米，采用C50混凝土，设计荷载：城-A级。[1]
混凝土箱梁由现场预制，由于混凝土外加剂质量不合格，在对梁体混凝土强度抽查中，采用回弹法进行混凝土抗压强度检测，发现该梁体混凝土强度未达到设计要求，采用HZ-1型钻芯机，对梁体混凝土进行现场钻芯取样，对芯样进行加工后进行试压实验，具体梁体混凝土强度实验值见表1。由实验结果可知，梁体混凝土质量不达标。为了判断实际承载能力是否能达到设计要求,通过现场静荷载试验，分析受检预应力混凝土箱形梁的受力、变形、裂纹开展与分布特性与理论计算进行对比分析[[作者简介：辛杰( 1980— ) ，男，河北灵寿县人，硕士，工程师，
E-mail:[email protected]，主要从事工程质量安全监督工作。]]，试验结果也为同类型的桥梁计算理论和施工技术提供借鉴参考。
表1预应力混凝土箱梁芯样实验结果
Table1. The result of prestressed concrete box core sample
2 静载试验
2.1 试验荷载的确定
根据试验相似理论和结构检测的目的，采用荷载等效的原则确定试验荷载[2]。通过观测箱梁预制构件在等效试验荷载作用下的结构实际荷载反应，评价其实际承载能力。加载采用重物加载方式，根据现场试验条件，本次试验采用沙袋进行加载，加载位置在8m-14m截面的6m区间内，位置如图1所示。设计荷载控制截面弯矩为：2131kN·m，现场荷载试验等效跨中最大弯矩为：2238kN·m。跨中截面静力试验荷载效率系数：2238/2131=1.05。根據文献[3]对加载原则的规定:静力试验荷载的效率系数应达到0.85～1.05。[3]
2.2加载工况
根据测试内容及试验荷载，并考虑桥梁建造时的施工顺序，试验梁采用分级加载[4]方式，试验荷载分为以下几个工况进行：
工况一：P2 ＝ 48% 的试验荷载（21 吨），持荷 15 分钟，数据采集；
工况二：P3 ＝ 72% 的试验荷载（31 吨），持荷 15 分钟，数据采集；
工况三：P4＝100%的试验荷载（43 吨），持荷15分钟，数据采集,卸载，数据采集。
2.3测点布置
对受检预制混凝土箱梁进行加载，观测与记录在各级试验荷载作用下受载混凝土箱形梁控制截面的挠度、应力、应变以及裂缝的发展。受检梁体挠度和应力的测点布置位置如图2、图3所示。[2]
图1 25m混凝土箱梁测试截面布置图
Fig1. The arrangement plan of 25 m concrete box girder test section
图2 A-A、B-B、C-C截面位移、应变测点布置图
Fig3. The measuring points plan ofA-A、B-B、C-C section displacement, strain
2.4静载试验结果对比分析
各个工况下桥梁加载挠度值与有限元计算理论值相比较结果如表2所示。
表2 混凝土箱梁加载挠度分析
Fig2.The analysis diagram of concrete box girder load deformation
从各级荷载作用下控制截面位置挠度实测值与理论值值的比较不难发现：各个测点的挠度实测值均小于理论值且两者的分布规律相符，也证实了实验数据的可靠性。实测挠度与计算理论挠度比值ηw（结构位移校验系数）值多在0.89～0.99之间,基本接近1.0，说明箱梁构件的实际工作状态与结构计算理论相符，但由文献[5]查得无缺陷预应力钢筋混凝土梁的结构位移校验系数一般在0.50～0.9之间，本文ηw实验值偏大，说明混凝土强度的不足对受检箱梁的承载力有一定的影响，但仍然能够满足设计要求。同时，依据文献[6]的要求计算了梁体的相对残余变形，最大残余变位10%，满足规范关于不得超过20%的限值规定。各个工况下箱梁控制截面的应变值与理论值计算结果如表3所示。[5]
表3 混凝土箱梁各种工况下应变分析
Fig3. The strain analysis diagram of concrete box girder under the various conditions
由表3可知各个工况下箱梁控制截面的应变实测值与理论值的规律基本一致；所有测点的应变实测值小于理论值，各级荷载作用下预应力混凝土箱形连续梁体结构位移校验系数η为0.85～0.97之间，接近1.0。与无缺陷预应力钢筋混凝土梁的结构位移校验系数相比，偏大，同挠度试验所得结论相同，试验梁体能够满足规范要求，对正常使用不会造成影响，但与相应预应力混凝土箱梁相比较刚度稍显薄弱。[4]
3结论
本次试验检测的外加剂质量不合格的预应力混凝土箱型梁虽然能够满足规范要求，对正常使用不会造成影响，但与相应预应力混凝土箱梁相比较刚度稍显薄弱，分析原因，与其混凝土强度不足存在直接关系，建议要加强混凝土的养护，并在下一步的湿接缝施工过程中，切实保证湿接缝的质量。[6]
参考文献：
[1] 邓昌宁,朱劲秋,王开波.桥梁结构缺陷检测及功能评定的研究[J]. 东北公路,2003,26(3):85-89.
[2] 周金才.30m 预应力箱梁静载试验及分析[J]. 中国建筑金属结构, 2013,03(2):0201.
[3] 公路工程质量检验评定标准(JTGF801-2012) [S].
[4] 大跨径混凝土桥梁的试验方法 [S] .
[5] 王伟哲,江阿兰.预应力钢筋混凝土梁结构校验系数的研究[J]. 森林工程,2003,19(2):44-48.
[6] 公路桥梁承载能力检测评定规程（JTG/T J21-2011）[S].