《探究预应力混凝土简支箱梁开裂后静力性能试验研究[上海公路]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《探究预应力混凝土简支箱梁开裂后静力性能试验研究[上海公路]（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、预应 力混凝 土 简支 箱梁 开裂 后 静 力 性 能试 验 研 究 马志 华 李元兵 张 启伟 1 南通 市公 路管 理处 江 苏南通2 2 6 0 0 1 2 同 济大学 桥 梁工程 系 上海2 0 0 0 9 2 摘要 以某 A类 预应 力混凝土 预制简 支小箱梁 为对象 通过重 物堆 载法的分级 加载试验 研究 探讨 了预 应力混凝 土简支 箱梁 开 裂后 的静力性 能 结果 表 明 开裂后 的预应 力 昆凝土 箱梁尽 管 在设 计荷 载 下仍处 于 线 弹性 工 作状 态 但 其工 作状况 特 征符 合 B 类预 应力混凝 土构件 在各级 荷载作用 下 箱梁开裂 区域相 同部位钢 筋
2、与混凝 土变形并 不协调 正截 面符合 平截 面假定 横截 面 剪力 滞效应 明显 且裂缝扩 展较显 著 同时 桥 面铺装层 与箱梁共 同作用 完好 其组合作 用可按考 虑桥面 铺装 层完全 参与 作用 计 算分 析 关键 词 预应力混凝土箱梁 静力性能 线弹性 应变分布 裂缝 0 引 言 在 桥 梁 服 役 过 程 中 由于 受 各 种 内 外 因 素 设 计 标 准 使 用 年 限 投 资 数 额 工 程 材 料 外 部 环 境 养 护 质 量 交 通 量 作 用 荷 载 偶 然 事 故 等 错 综 复 杂 的交 互 影 响 预 制 小 箱 梁 桥 结 构 内 部 必 然 会 产 生 变
3、异 导 致 承载 力 逐 渐 降 低 再 加 上 桥 梁 腐 蚀 老 化 疲 劳 破 损 给 其 正 常 使 用 埋 下 了 隐 患 这 些 危 险 和 功 能滞 后 的桥 梁 的存 在 不 仅 在 一 定 程 度 上 制 约 了 经 济的发 展 而 且 时刻 威胁 着 人 民 生命 财 产 的安 全 一 旦 发 生 事 故 轻 则 交 通 受 阻 给 人 民 生 活 带 来 不 便 重 则 造成 严 重 的人 员 伤 亡 给 国 民 经 济 和 社 会 稳 定带 来 严 重 后 果 1 为全 面了解开裂后 A类 预应 力混 凝 土预 制简 支 箱 梁的实 际静力性 能 本文选取 某公 路桥
4、梁更换 后 的预 制 小箱梁 进 行 了详 细的技术状 况检 测与设 计 荷载作 用 下 的分级加 载试验 对 此类预制 小箱 梁桥 开裂 后 的静 力 性 能进行 了研究与 评定 为此类 桥梁 的科 学抉 择与 管理 积 累 了经 验 也为其 加 固维修 提供基础 与依据 1工 程概 况 研究 对 象为 一段 后 张法预 应 力混凝 土 预制 简 支 小 箱 梁 梁 长 2 8 5 2 m 支 座 中 心 间 距 2 7 6 8 m 梁 高 1 6 m 梁 宽 2 4 m 配有 8 束 咖 1 5 2 mm 的低 松 弛 钢 绞 线 混 凝 土 采 用 C5 o 试 验 梁 上 已 浇 筑
5、8 c m 厚 的 C 4 O混 凝 土铺装 设 计 荷载 公路 一I 级 收稿 日期 2 0 1 3 0 1 2 1 2预 制简 支 小箱 梁技 术状 况检 测结 果 采用 外观 与无 损检 测手 段对 结构 主要 构件 进 行 了 技术 状况 检测 检 测 内容包 括 1 小 箱梁 几何 尺 寸测 定 2 小 箱梁 表观 状况 调查 3 混凝 土强 度 碳 化 裂 缝检 测 4 钢 筋 布 置 及 混 凝 土 保 护 层 厚 度 结 果 表 明 小 箱 梁几何 尺 寸 预应力 钢绞 线 普 通 钢筋 直 径 分 布及 混凝 土保 护层 厚度 符合 设计 要求 采 用 钻芯 法 测 定箱 梁
6、混 凝 土 抗 压 强 度 实 测 值 在 7 1 5 7 7 1 MP a 之 间 大 于设 计混凝 土 标号 混凝 土 弹性模 量 测试 结 果 为 3 7 2 l O MP a 箱 梁 跨 中 5 8 8 6 m 范 围 内存 在 大量 裂缝 裂缝 沿腹 板最 高扩 展 至 9 8 5 mm 裂缝 间 距 2 0 c m 左 右 分 布 均 匀 最 大 宽 度 0 2 O mm 基 本 闭合 3预 制简 支小箱 梁 全过 程承 载能 力试 验 3 1 测 试 断面及 测 点布 置 选 取小 箱梁 距 跨 中 1 5 5 m 的 断 面 S 1和 L 4断 面 S 2为测 试 断 面 参
7、见 图 1 各 断 面应 力 和 既 有 裂 缝 开展 监测 测点 布 置 如 图 2所 示 挠 度 测 点 布置 在 小 箱 梁底 两侧 N 1 2 0 1 3上冯么姥 2 9 一 s N l 一3 4 7 5 N 2 6 7 0 N I 1 6 7 O S 7 2 4 7 5 S 3 I 1 1 1 l s II哥 S 5 S 6 S 7 NI 8 S 9 S 1 O S 1 1 S 1 2 N 1 3 N 1 4 N l 5 S 1 4 S 1 3 1为混凝土应变片测点 为混凝土应变 引伸仪测点 为钢筋应变 片测点 图 2 S 1 S 2截 面混凝土 钢筋 应变测点布置及编号图 m m
8、3 2测 试 内容及 加载 方式 试 验测试 内容 预 制 小 箱梁 测 试 断 面 在试 验 荷 载 下混 凝土 钢筋 的应力 预 制小 箱 梁测 试 断 面 S l S 2在 试 验 荷 载 下 的 挠 度 预 制 小 箱 梁测 试 断 面 S 1在试 验荷 载下 的既有 裂缝 开展情 况 利 用混凝 土试 块 作 为 重 物进 行 加 载 在加 载 位 置 处 垫两 个橡胶 支 座使 其 处 于 简 支状 态 即通 过 支点 反 力 以集 中力进 行加 载 加 载计 算 图式 见 图 3 相 应 的理 论 设 计 荷 载 P 3 0 0 k N 分 三 级 加 载 每 级 加 载 2 0
9、 0 k N 试 验进 行一 次预 加 载 每 级荷 载 稳 定 时 间为 1 0 mi n 图 3加 载 计 算 图 示 4结果 分析 与讨 论 4 1 既 有裂 缝开 裂监测 结果 与分析 图 4为试验 荷 载作用 下既有 裂缝 开展 情况 监测 结 果 由图 4可 知 在 各分 级荷载 作用 下 既 有裂 缝宽 度 变化 量 实测值最 大 达 0 0 l 2 mm 加 载至 6 0 0 k N 时 换算 为混 凝土应 变 约 6 0 0 p 左 右 不 属 于正 常应 变 范 围 可 判定 为裂 缝开展 同时 随荷 载增大 裂缝 宽度 逐 步增 大 卸 载 后 裂缝 宽 度亦 随荷 载
10、降低 而 逐步 减 小 但观测 的三条 裂缝 中有一 条裂缝 的开 展和 闭合 路径 不 一 致 出现不 闭合现 象 试 验梁 较 符 合 B类 预应 力 混 凝土 构件 工作特 征 3 0上冯 么赡 N 1 2 0 1 3 0 l 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 o 0 6 o 0 7 0 0 x荷载 k N 图 4 试 验 荷载 下箱 梁 既 有 裂 缝 宽 度 变 化 曲线 4 2试 验荷 载下 结构弹 性性 能 图 5为试 验荷 载作用 下箱 梁加 载弯矩 与应 变 关 系 曲线 挠 度 曲线 由图 5可知 各分级 加 载或卸 载 工况 下 箱 梁混 凝 土应 变 钢
11、筋 应力 梁 体 挠 度各 主 要 测点 的加载 弯矩 与应 变或 挠 度 关 系 曲线 均 呈 直线 加 载 和 卸 载直线 的斜 率基本 相 同 卸 载后结 构基 本恢 复 原状 逐 级增加 或 降低试 验 荷 载 大 小 结 构混 凝 土 应 力 和箱 梁 挠度 均基本 上 按相 应 比例 增加 表 明在 试 验 荷 载作 用 下结 构处 于线 弹性 工作 状态 4 3 截 面应 变分布 图 6为试 验荷 载作 用 下 S 1 S 2正 截 面 横 截 面应 变 分布 曲线 由图 6可 知 开 裂 区 域箱 梁 正 截 面 混凝 土 应变沿 梁 高基 本 呈线 性 分 布 符 合 平 截
12、 面假 定 但 箱 梁顶 底板 以及 桥 面铺 装 层 混 凝 土应 变 沿 梁 宽 呈不 均 匀分 布 桥 面铺 装 层 近 腹板 处 混 凝 土应 变 较 大 中 心 线处混 凝 土应变 较小 剪力滞 效应 较 明显 剪 力 滞 系 L l 羽 罱 O 2 4 5 6 7 8 9 1 1 1 一 一 N N N N N N N N N 0 0 O 0 O O 0 g 拭最磬姆碟 一 一s 4 4桥面 铺装层 与 梁体组 合作 用 为检验 小箱 梁桥 面铺装 层在 桥梁结 构受 力 中 的参 与程 度 r解其 对 结构 受 力 的 贡献 静 载试 验 前 分 别 在桥 面铺 装层顶 面 箱
13、梁 顶 板 与铺 装 层 结 合 区域 布 设 曼 褪 鬲 衄 雕 l 5O一1 0 0 5 0 0 50 l 0 0 l 50 20 0 2 50 x实测应变 tt e a S I 截面腹板应 变理 沦与实测 0 1 0 2 00 3 00 40 0 5 00 60 0 7 00 x 荷载 k N r s 1 截面挠度理沦 与实测 相应 的应 力测 点 理论 计算 分析 时可按 考虑 桥 面铺 装 层不 参与作 用 部分参 与作 用 5 0 8 0 9 6 和完 全参 与 作用 三种情 况进 行 图 7为考虑 桥面铺 装层 不 同参 与 作用 时混 凝土 应变 实测值 与计算 结果 比较 褪
14、 世 上 燕 00 5 0 0 50 x实测应变 8 h s 2 截面腹板廊变理论 与实测 0 l o 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 6 0 0 7 0 0 X 倚载 k N d s 2 截面挠度理论与实测 图 7 桥 面 铺 装 层 不 同参 与 作 用 时应 变 及 挠 度 实 测 值 与 计 算 结 果 比 较 由图 7可知 各 试验 荷载 作用 下 桥 面铺装 层 与 梁 体 组合作 用 时混 凝 土 应变 沿 梁 高 基本 旱 线 性 分 布 符 合 平截 面假 定 表 明桥 面铺 装 层 与 箱 梁共 同参 与 桥 梁 结 构 的受力 箱梁 各 主要控 制测点 应变
15、与挠 度 实测 结 果 与考 虑桥 面铺装 层 完全参 与作用 的理 论计 算结 果 最 接 近 而完 全不考 虑 桥 面 铺 装层 组 合 作 用 的理 论 值 较 实 测值 明显 偏高 部 分 考 虑 桥 面铺 装 层 组合 作 用 的理 论 计算 结果 居 于 巾 问 同 时 箱 梁 中性 轴 随桥 面 铺 装 层 与梁 体组 合作 用 的 程度 加 剧 而 沿 梁 高不 断 上 升 实 测 值 与考虑 桥面铺 装层 完全 参与 作用 的理论 计算 结 果 近 似 上述 结果 表 明 桥 面铺 装 层 与 箱 梁共 同作 用 完 好 其组 合 作用 可按 考 虑 桥 面铺 装 层 完 全
16、参 与 作 用 计 算 分 析 3 2上冯么堍 N 2 0 1 3 4 5开 裂区域 钢筋 与混凝 土变 形协调 检验 小箱 梁加载 测试 区域 已经存 在 大 量 裂 缝 且 裂 缝 基本 处 于闭合 状 态 在静 力 试 验 加 载 与卸 载 过 程 中 由于箱梁 所承受 的总体荷 载水平 相对破 坏荷 载 而言 较 小 未开 裂截 面混 凝 土 应 变仍 符 合 平截 面 假 定 I 丽如 4 1节 所述 对于 既有 开裂 截面 开裂 区域 既 有 裂缝 有 开展 且 裂 缝 开展 和 闭合 路 径 不一 致 m现不 闭 合 可 初步 判定 该试验 梁在 目前 状况下 实 际已符合 B类 预应 力混 凝土 构件丁 作状 况特 征 因此 对 开裂 截 面而 言 箱梁 受拉 区域 钢 筋 应 变 与 混 凝 土 应 变 基本 不 冉 相 协 调 可能 出现较 大差 异 试 验 中 各静 力加 载与 卸 载过 程 中箱梁 s 1截 面相 同部 位 钢 筋 与混 凝 土 应 变测 试 结 果 如图 8所示 6 4 2 0 8 6 4 2 0 目 丝 加 m 8 6 4 2 0 3 50
