浅谈单片梁静载试验在工程实践中的应用

　　摘要：通过静载试验，模拟梁体的实际受力状态，以确定梁体的承载能力。
　　关键词：静荷载试验,挠度,应力,应变
　　
　　一、桥梁概况
　　石家庄市二环路快速化提升工程，是石家庄二环路基础上的扩建工程。本工程为二环路三标段，为二环路的东二环，桥梁为中山路跨线桥（上跨中山路）。桥梁结构全长415.28m，分幅式结构，单幅式桥梁标准桥宽13.25m，单幅桥为单向三车道。上跨中山路，因跨径较大，采用45m简支钢—砼叠合小箱梁结构，其余均采用22m简支先张法预应力空心板梁结构，本次试验梁为22m空心板梁。
　　二、试验目的
　　为了评价中山路跨线桥先张法预应力空心板梁承载能力，对其中1片先张法预应力空心板梁做单片梁静力荷载试验，以评价其承载力。
　　三、单片梁静力荷载试验
　　静力荷载试验，主要是通过测量空心板梁结构在静力试验荷载作用下的变形和内力，用以确定结构的实际工作状态与设计期望值是否相符。它是检验空心板梁结构实际工作性能，如结构的强度、刚度和抗裂性能等最直接和最有效的手段和方法。
　　（一）静力试验荷载确定原则
　　按照《大跨径混凝土桥梁的试验方法》和《公路桥涵设计通用规范》的有关规定，本次空心板梁静力荷载试验为基本荷载试验。本次空心板梁试验荷载为：公路-Ⅰ级，静力试验荷载根据工况采用等效荷载加载，就某一加载工况而言，其所需加载的重量，根据设计标准活载产生的该加载试验项目对应的控制截面内力或变位等的最不利效应值，按下式所确定的原则等效换算而得：
　　
　　式中：
　　η：静力试验荷载效率系数；
　　Sstat：试验荷载作用下，某一加载项目对应的控制截面内力或变位等的最大计算效应值；
　　S：控制荷载不计冲击荷载作用时产生的该加载试验项目对应的控制截面内力或变位等的最不利计算效应值；
　　（1+μ）：设计计算取用的动力系数。
　　（二）加载试验项目
　　对监理制定的1片先张法预应力空心板梁做单片梁静力荷载试验。静力加载试验项目主要有：
　　1、试验梁跨中断面的应变；
　　2、试验梁支点、四分点及跨中断面的挠度；
　　3、监测加载过程空心板梁的混凝土开裂状况。
　　（三）测量仪器与方法
　　1、挠度测试
　　挠度测试所用的仪器为数显百分表。为了绘出试验空心板梁在各级荷载下的挠度曲线，在支点、跨中及L/4跨垂直于梁轴线板底边缘各布置一台数显百分表。跨中及L/4跨测点的挠度值扣除支点的沉降后，得到跨中及L/4跨处的实际挠度。
　　2、应变测试
　　应力测试采用先测出应力测点处的应变，然后根据材料的物理特性由应变计算出应力的方法。
　　应变测量的传感器是电阻应变传感器，配DH3815静态应变测量系统。该系统由数据采集箱、微型计算机及支持软件组成。数据采集箱与微型计算机通过RS-232C串行通信进行数据传输。支持软件能自动完成预调平衡，自动采样、定时采样以及对初始值、长导线、灵敏系数修正等功能。每台计算机可控制16台数据采集箱，每台数据采集箱可测60点，采样速率为12点／秒。试验梁应变测点分别布置于跨中断面两侧腹板及梁底。
　　3、裂缝观测
　　用裂缝观测仪观测空心板梁在试验加载过程中是否出现裂缝。
　　（四）加载程序
　　方案采用对称跨中截面的均布荷载进行加载，荷载集度及加载重量计算公式如下：
　　q=
　　G=q×a
　　式中：q——均布荷载集度（KN/m）；
　　G——试验荷载加载重量（KN）；
　　M——跨中断面弯矩（KN•m）；
　　a——均布荷载长度（m）；
　　——试验板梁计算跨径（m）。
　　根据计算的静载试验设计承载力控制最大值，荷载效率采用1.0，确定各级加载力及加载工况。根据现场情况，加载重物采用现场9m长的钢筋作为试验重物进行加载，加载总重13.7吨。
　　本次单片梁试验采用分级加载的方法进行，共分4级递级加到最大荷载。分级加载值如表4-1：
　　表4－1分级加载值
　
　　卸载时一次卸载完毕。
　　参考文献
　　1、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004）；
　　2、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62－2004）；
　　3、《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（交通部公路科学研究所等）   论文网