上万高速公路预制梁板静载试验检测方案.doc

上饶至万年高速公路预制梁板静载试验检测方案江西省天驰高速科技发展有限公司二一五年九月委托单位：江西省高速公路投资集团有限责任公司上饶至万年高速公路建设项目办公室检测单位：江西省天驰高速科技发展有限公司方案编制人：方案审核人：方案批准人：目 录一、项目概况4二、预制梁板试验目的及适用范围4三、试验技术标准5四、测试内容5五、测点布置6六、理论计算7七、静载试验测试方法8八、加载方式9九、试验前的准备12十、试验中止的条件12十一、注意事项12十二、测试成果分析13附录1、上万高速公路预制梁板静载试验理论加载数据汇总表14附录2、上万高速公路预制梁板跨中截面几何参数20一、项目概况上饶至万年高速公路位于上饶市境内，北起德昌高速公路，南接梨温高速公路，途经上饶市横峰、弋阳、万年和鹰潭市贵溪等4个县（市），路线全长约75.82公里。全线按全封闭双向四车道高速公路标准建设；设计荷载：公路-级；设计安全等级：一级；全线预制板梁主要梁型有：13m、16m、20m简支空心板梁；20m、25m预应力连续箱梁、30m、40m预应力连续T梁。二、预制梁板试验目的及适用范围（一）预制梁板试验目的桥梁结构构件静载试验是对桥梁结构物工作状态进行直接测试，确定设计、施工合理性和可靠性的一种鉴定手段。桥梁结构物在试验等效荷载作用下，通过测试结构控制截面的静应变、静挠度（变形）和裂缝等试验参数，从而判断桥梁结构的实际工作状态和受力性能，以及结构的刚度、强度和抗裂性能，为施工过程的质量控制、指导施工和竣工验收提供科学依据。通过预制梁板现场静载试验，可达到如下目的：1、了解预制梁板的实际强度、刚度和受力性能；2、评定预制梁板的强度、刚度是否满足设计要求。3、验证预制梁板设计理论，积累科学技术资料，为设计提供可靠的试验数据。（二）预制梁板试验适用范围本试验方案仅适用于上万高速公路采用江西省交通设计研究院有限责任公司设计的桥梁上部结构通用图施工的主线桥梁预制梁板。三、试验技术标准1、公路桥梁承载能力检测评定规程JGJ/T J21-2011；2、大跨径混凝土桥梁的试验方法，（经1982年10月在柏林举行的专题第五次专家会议通过），交通部公路科学研究所、交通部公路局技术处、交通部公路规划设计院，1982北京；3、公路工程峻（交）工验收办法（交通部2004年第3号）及其附件1公路工程质量鉴定办法，交通部发布；4、公路工程质量检验评定标准 JTG F80/1-2004；5、公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004；6、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62-2004；7、公路桥涵施工技术规范 JTJ041-2011；8、相关设计施工图纸及有关资料。四、测试内容1、梁体外观检查：试验前应对试验梁的外观，它包括几何尺寸及梁体表面缺陷。2、应变：在试验荷载作用下，通过测试控制截面的应变，判定预制梁板的实际受力状况是否符合设计、规范要求。3、挠度（变形）：在试验荷载作用下，通过测试控制截面的挠度（变形），判定预制梁板的实际刚度是否符合设计、规范要求。4、支座变形（沉降）：测定支座变形的目的是消除其对跨中挠度的影响。5、测定残余值：试验荷载卸载后，测定残余值，目的是测试预制梁板的变形恢复能力。6、裂缝观测：试验前、后和试验过程中，对梁结构是否出现裂缝进行观测，以了解梁施工质量和利于试验数据分析，验证预制梁板能否满足结构的正常使用要求。7、其他异常观测。五、测点布置、应变测点布置：在试验梁L/2截面梁底布置2个混凝土应变测点，在试验梁L/2截面腹板两侧沿梁高布置3个或1侧5个应变测点，具体详见下图。、挠度测点布置：在试验梁L/2截面布置2个挠度测点，并在同一横截面上中间布置1个百分表校核跨中挠度。、支座变形（沉降）测点布置：在试验梁两端支座处各布置2个支座变形（沉降）测点，并在同一横截面上中间布置1个百分表校核支座沉降。预制梁板测点布置见图1-1图1-3。 纵向布置 支点 L/2 支点 横向布置支点截面 L/2截面 L/4截面图示: 应变测点 挠度测点 百分表测点图1-1 T梁测点布置示意图纵向布置 支点 L/2 支点 横向布置 支点截面 L/2截面 L/4截面图示: 应变测点 挠度测点 百分表测点图1-2 箱梁测点布置示意图纵向布置 支点 L/ 2 支点 横向布置 支点截面 L/ 2截面 L/4截面图示: 应变测点 挠度测点 百分表测点图1-3 空心板梁测点布置示意图六、理论计算为了确定单梁的承载能力，需根据某一片梁可能承受的最大荷载及具体的试验加载方法确定加载吨位。通过比较得出最不利位置出现在设计荷载作用下的1号位边板和2号位中板，故以1号位边板和2号位中板在公路级和桥面二期恒载作用下所承担的荷载作为控制荷载。根据单梁静载的加载方式计算出试验等代荷载以及加载后控制截面的应变、挠度（变形）理论值。计算内容包括：（1）计算出单梁架设后在二期恒载（含沥青铺装层和桥面混凝土铺装层）与设计活载作用下控制截面（跨中截面）的内力增量。（2）根据内力等效的原则，反算出单梁试验应施加的控制荷载值。（3）考虑试验效率系数以及加载时分配梁作用的情况下，修正单梁试验应施加的控制荷载值（即千斤顶应施加的力值）；（4）施加试验荷载后，单梁控制截面的挠度理论值；（5）施加试验荷载后，单梁控制截面的梁底应力应变理论值。七、静载试验测试方法试验加载分五级（1/3、1/2、2/3、5/6、100%）、卸载分二级（1/2、0）进行，试验前先进行了80%加载量的预压。每级加载，观测应变值读数，待应变读数稳定后，记录应变，挠度值，同步观察梁底是否出现裂缝。试验使用长度为1米的分配梁对千斤顶施加的力进行等值分配，使试验梁跨中形成纯弯段，这样有利于应力（应变）和挠度的测量。单梁试验加载示意图八、加载方式根据实验现场条件，加载方式可采用以下方式之一；1、对预制场采用龙门吊吊梁的桥，可用龙门吊吊配载梁加载，一片梁自重不够可用两片梁。加载示意图如图4。需准备的辅助材料：短钢轨两根，2m长枕木根，橡胶支座块，支承刚性主梁的垫块若干。 龙门吊 配载梁1# 配载梁2# 千斤顶 试验梁图4 用龙门吊吊配载梁加载装置示意图2、在试验梁跨中顶面放置钢轨，再在钢轨上放置千斤顶及荷载传感器，反顶加载横主梁（由工字钢、钢轨或贝雷架等组成），并用钢丝绳栓住配载梁端吊钩（无吊钩可兜梁底），两片梁重量不够时可补堆其它重物，形成扁担式加载装置。本方法可在预制场进行，亦可在已架好一孔以上的桥梁上进行，加载装置见图5。需准备的辅助材料：6m长刚性钢梁1根（亦可由三根45 或50型钢轨组成），m长的枕木根或预制50cm50cm50cm立方体支座垫块4个，橡胶支座块。加载横梁 钢丝绳 千斤顶 分配梁 橡胶支座配载梁配载梁 枕木或垫块 试验梁 夯实地面注：1、试验梁底板距地面约50cm左右；试验梁两端支座垫放位置与设计要求相同2、配载梁与试验梁间的距离约50cm60cm；3、两配载梁吊环的中点与试验梁中点确保在一条线上，且其连线与试验梁垂直。图5 用预制梁配载加载装置示意图3、对现场有足够重量且较准确、容易估计重量的堆载物（如水泥、钢筋、钢绞线、预制盖板、边沟板等）的桥，可采用堆载法加载，加载装置示意图如图6。需准备的辅助材料：2m长枕木根，m长钢性主梁根（50或60型的钢轨或25#以上的工字钢），2m长次梁30根（脚手架钢管），堆载重物（如预制砼块、水泥、砂、定型钢筋等，重量约为最大试验荷载的1.2倍），橡胶支座4块。堆载物 主梁 80cm千斤顶 试验梁地面注：1、试验梁底板距地面约50cm左右；试验梁两端支座垫放位置与设计要求相同；2、加载主梁中点位于试验梁中点正上方，且与试验梁平行；次梁放在主梁上方，且与主梁垂直；堆载完成后主梁距试验梁顶的距离为80cm。图6 堆载法加载装置示意图4、对现场有贝雷片的桥，用贝雷片拼成与试验梁同长的桁架，用钢丝绳将桁架与试验梁端拴牢，用千斤顶在跨中加载，形成自锚式加载装置，加载装置示意图如图7。 贝雷架 钢丝绳 千斤顶 试验梁 图7 用贝雷桁架组成自锚式加载装置示意图5、由施工单位和检测单位视现场条件共同协商确定采用哪种加载方式。九、试验前的准备为保证试验的顺利进行，试验前必须作好充分的准备，检查试验器材与装置，调试仪器，并调整梁的支撑高度，使梁底到地面有适当距离，便于挠度测量；要先贴片，将初始值调零后再上试验装置（如分配梁等），卸载完毕后要先将分配梁取下后读数，避免其重量对试验结果产生影响。十、试验中止的条件1、梁底挠度过大，超过理论计算值；2、应力（应变）值过大，超过理论计算值；3、裂缝开展情况，如出现裂缝，应先停下检查原因，核实无误后再决定是否继续加载；4、加载过程中，相关参数变化出现异常。十一、注意事项1、加载时应考虑反力架和分配梁等试验装置的重量；2、卸载完毕后，应在完全拆除试验装置后，等待数据恢复稳定后，再进行最后读数；3、试验过程中，不应碰动仪表表座，百分表等；仪表的表座应吸在不宜晃动的钢管等结构上。4、试验中的测点布置管线应沿梁底走向放置，避免碰撞造成数据影响；5、对于检测试验应设置隔离区，不涉及检测人员应离开该区域；6、试验梁端的临时支撑点（支座）处安放应尽量水平，避免梁体发生倾斜造成危险。十二、测试成果分析根据试验的原始数据，计算出试验梁（板）跨中截面梁底砼（钢筋）实测应力及跨中挠度，并观测试验过程中梁（板）的裂缝产生及发展的状况，依据试验技术标准，判断试验梁（板）是否满足设计要求，并及时出具检测报告。附录1、上万高速公路预制梁板静载试验理论加载数据汇总表 上万高速16m空心板单梁试验理论值计算项目16m简支空心板（正交）16m简支空心板（斜交10）16m简支空心板（斜交20）中板24.5m路基边板26m路基边板中板24.5m路基边板26m路基边板中板24.5m路基边板26m路基边板效率系数111111111跨中弯矩（KNm）502.23 660.52 558.92 489.22 643.11 544.25 462.80 608.05 514.65 单个千斤顶施力荷载P（KN）140.1 184.2 155.9 136.5 179.4 151.8 129.1 169.6 143.6 单板跨中理论挠度（mm）7.79 8.27 7.57 7.59 8.05 7.37 7.18 7.61 6.97 单板跨中梁底应力（MPa）4.945.915.144.81 5.75 5.01 4.55 5.44 4.73 单板跨中梁底应变增量（）143.2 171.3 149.0 139.5 166.8 145.1 131.9 157.7 137.2 第一级加载（1/3P）挠度值（mm）2.60 2.76 2.52 2.53 2.68 2.46 2.39 2.54 2.32 第二级加载（1/2P）挠度值（mm）3.90 4.14 3.79 3.79 4.03 3.69 3.59 3.81 3.49 第三级加载（2/3P）挠度值（mm）5.19 5.51 5.05 5.06 5.37 4.91 4.79 5.08 4.65 第四级加载（5/6P）挠度值（mm）6.49 6.89 6.31 6.32 6.71 6.14 5.98 6.34 5.81 第五级加载（P）挠度值（mm）7.79 8.27 7.57 7.59 8.05 7.37 7.18 7.61 6.97 第一级加载（1/3P）应变值（）47.7 57.1 49.7 46.5 55.6 48.4 44.0 52.6 45.7 第二级加载（1/2P）应变值（）71.6 85.7 74.5 69.7 83.4 72.5 66.0 78.8 68.6 第三级加载（2/3P）应变值（）95.5 114.2 99.3 93.0 111.2 96.7 88.0 105.1 91.5 第四级加载（5/6P）应变值（）119.3 142.8 124.2 116.2 139.0 120.9 110.0 131.4 114.3 第五级加载（P）应变值（）143.2 171.3 149.0 139.5 166.8 145.1 131.9 157.7 137.2 上万高速13m、20m空心板单梁试验理论值计算项目13m简支空心板（斜交30）20m简支空心板（斜交30）边板中板边板中板效率系数1111跨中弯矩（KNm）343.9 335.8 698.7 646.6 单个千斤顶施力荷载P（KN）120.7 117.8 152.7 141.3 单板跨中理论挠度（mm）4.8 4.9 10.3 10.0 单板跨中梁底应力（MPa）4.1 4.1 5.1 4.8 单板跨中梁底应变增量（）118.7 118.7 146.4 140.3 第一级加载（1/3P）挠度值（mm）1.60 1.63 3.43 3.33 第二级加载（1/2P）挠度值（mm）2.40 2.44 5.14 4.99 第三级加载（2/3P）挠度值（mm）3.20 3.26 6.85 6.65 第四级加载（5/6P）挠度值（mm）4.00 4.07 8.56 8.32 第五级加载（P）挠度值（mm）4.80 4.89 10.28 9.98 第一级加载（1/3P）应变值（）39.6 39.6 48.8 46.8 第二级加载（1/2P）应变值（）59.3 59.3 73.2 70.1 第三级加载（2/3P）应变值（）79.1 79.1 97.6 93.5 第四级加载（5/6P）应变值（）98.9 98.9 122.0 116.9 第五级加载（P）应变值（）118.7 118.7 146.4 140.3 上万高速20m箱梁单梁试验理论值计算项目20m连续小箱梁（正交）20m连续小箱梁（斜交10）20m连续小箱梁（斜交20）20m连续小箱梁（斜交30）边跨边梁边跨中梁中跨边梁中跨中梁边跨边梁边跨中梁中跨边梁中跨中梁边跨边梁边跨中梁中跨边梁中跨中梁边跨边梁边跨中梁中跨边梁中跨中梁效率系数1111111111111111跨中弯矩（KNm）1435.31138.2 1203.9945.6 1409.61121.21183.7932.5 1396.11110.21174.1 924.8 1250.5994.8 1048.9826.5 单个千斤顶施力荷载P（KN）313.7 248.79 267.5 210.14 308.1 245.1 263.0 207.2 305.1 242.7 260.9 205.5 273.3 217.4 233.1 183.7 单板跨中理论挠度（mm）7.91 6.70 6.45 5.40 7.77 6.60 6.34 5.33 7.69 6.53 6.29 5.28 6.89 5.86 5.62 4.72 单板跨中梁底应力（MPa）6.13 4.975.144.136.02 4.90 5.05 4.07 5.96 4.85 5.01 4.04 5.34 4.34 4.48 3.61 单板跨中梁底应变增量（）177.7 144.1 149.0 119.7 174.5 141.9 146.5 118.1 172.8 140.5 145.3 117.1 154.8 125.9 129.8 104.6 第一级加载（1/3P）挠度值（mm）2.64 2.23 2.15 1.80 2.59 2.20 2.11 1.78 2.56 2.18 2.10 1.76 2.30 1.95 1.87 1.57 第二级加载（1/2P）挠度值（mm）3.96 3.35 3.23 2.70 3.88 3.30 3.17 2.66 3.85 3.27 3.15 2.64 3.45 2.93 2.81 2.36 第三级加载（2/3P）挠度值（mm）5.27 4.47 4.30 3.60 5.18 4.40 4.23 3.55 5.13 4.36 4.19 3.52 4.59 3.90 3.75 3.15 第四级加载（5/6P）挠度值（mm）6.59 5.58 5.38 4.50 6.47 5.50 5.28 4.44 6.41 5.45 5.24 4.40 5.74 4.88 4.68 3.93 第五级加载（P）挠度值（mm）7.91 6.70 6.45 5.40 7.77 6.60 6.34 5.33 7.69 6.53 6.29 5.28 6.89 5.86 5.62 4.72 第一级加载（1/3P）应变值（）59.2 48.0 49.7 39.9 58.2 47.3 48.8 39.4 57.6 46.8 48.4 39.0 51.6 42.0 43.3 34.9 第二级加载（1/2P）应变值（）88.8 72.0 74.5 59.9 87.3 71.0 73.2 59.0 86.4 70.3 72.7 58.5 77.4 63.0 64.9 52.3 第三级加载（2/3P）应变值（）118.5 96.0 99.3 79.8 116.3 94.6 97.7 78.7 115.2 93.7 96.9 78.0 103.2 83.9 86.5 69.8 第四级加载（5/6P）应变值（）148.1 120.0 124.2 99.8 145.4 118.3 122.1 98.4 144.0 117.1 121.1 97.6 129.0 104.9 108.2 87.2 第五级加载（P）应变值（）177.7 144.1 149.0 119.7 174.5 141.9 146.5 118.1 172.8 140.5 145.3 117.1 154.8 125.9 129.8 104.6 上万高速25m箱梁单梁试验理论值计算项目25m连续小箱梁（正交）25m连续小箱梁（斜交10）25m连续小箱梁（斜交20）25m连续小箱梁（斜交30）边跨边梁边跨中梁中跨边梁中跨中梁边跨边梁边跨中梁中跨边梁中跨中梁边跨边梁边跨中梁中跨边梁中跨中梁边跨边梁边跨中梁中跨边梁中跨中梁效率系数1111111111111111跨中弯矩（KNm）1954.11641.41556.1127161923.81614.91534.81253.61902.11595.31497.2 1223.81707.91434.61439.61177.1单个千斤顶施力荷载P（KN）337.2 283.2 270.6 221.1 330.26 277.24 266.92 218.01 326.54 273.87 260.39 212.84 293.20 246.27 250.36 204.72 单板跨中理论挠度（mm）11.82 10.60 9.28 8.10 11.58 10.38 9.15 7.99 11.45 10.25 8.93 7.80 10.28 9.22 8.59 7.50 单板跨中梁底应力（MPa）7.036.055.64.696.89 5.92 5.52 4.62 6.81 5.85 5.39 4.51 6.11 5.26 5.18 4.34 单板跨中梁底应变增量（）203.8 175.4 162.3 135.9 199.6 171.6 160.1 134.0 197.3 169.6 156.2 130.8 177.2 152.5 150.2 125.8 第一级加载（1/3P）挠度值（mm）3.94 3.53 3.09 2.70 3.86 3.46 3.05 2.66 3.82 3.42 2.98 2.60 3.43 3.07 2.86 2.50 第二级加载（1/2P）挠度值（mm）5.91 5.30 4.64 4.05 5.79 5.19 4.58 3.99 5.72 5.12 4.46 3.90 5.14 4.61 4.29 3.75 第三级加载（2/3P）挠度值（mm）7.88 7.07 6.19 5.40 7.72 6.92 6.10 5.32 7.63 6.83 5.95 5.20 6.85 6.14 5.72 5.00 第四级加载（5/6P）挠度值（mm）9.85 8.83 7.73 6.75 9.65 8.65 7.63 6.65 9.54 8.54 7.44 6.50 8.56 7.68 7.15 6.25 第五级加载（P）挠度值（mm）11.82 10.60 9.28 8.10 11.58 10.38 9.15 7.99 11.45 10.25 8.93 7.80 10.28 9.22 8.59 7.50 第一级加载（1/3P）应变值（）67.9 58.5 54.1 45.3 66.5 57.2 53.4 44.7 65.8 56.5 52.1 43.6 59.1 50.8 50.1 41.9 第二级加载（1/2P）应变值（）101.9 87.7 81.2 68.0 99.8 85.8 80.1 67.0 98.7 84.8 78.1 65.4 88.6 76.2 75.1 62.9 第三级加载（2/3P）应变值（）135.8 116.9 108.2 90.6 133.1 114.4 106.7 89.3 131.6 113.0 104.1 87.2 118.1 101.7 100.1 83.9 第四级加载（5/6P）应变值（）169.8 146.1 135.3 113.3 166.3 143.0 133.4 111.7 164.4 141.3 130.2 109.0 147.6 127.1 125.1 104.9 第五级加载（P）应变值（）203.8 175.4 162.3 135.9 199.6 171.6 160.1 134.0 197.3 169.6 156.2 130.8 177.2 152.5 150.2 125.8 上万高速30mT梁单梁试验理论值计算项目30m连续T梁（正交）30m连续T梁（斜交12）30m连续T梁（斜交20）边跨边梁边跨中梁中跨边梁中跨中梁边跨边梁边跨中梁中跨边梁中跨中梁边跨边梁边跨中梁中跨边梁中跨中梁效率系数111111111111跨中弯矩（KNm）2669.6 2414.9 2080.7 1910.3 2575.1 2330.3 2004.0 1840.2 2480.6 2245.7 1927.2 2669.6 单个千斤顶施力荷载P（KN）383.43 346.85 298.31 273.88 369.86 334.70 287.31 263.83 356.29 322.54 276.30 383.43 单板跨中理论挠度（mm）13.85 13.27 10.83 10.53 13.36 12.81 10.43 10.14 12.87 12.34 10.03 13.85 单板跨中梁底应力（MPa）8.24 7.64 6.43 6.04 7.95 7.37 6.19 5.82 7.66 7.10 5.96 8.24 单板跨中梁底应变增量（）238.8 221.4 186.4 175.1 230.4 213.7 179.5 168.6 221.9 205.9 172.6 238.8 第一级加载（1/3P）挠度值（mm）4.62 4.42 3.61 3.51 4.45 4.27 3.48 3.38 4.29 4.11 3.34 4.62 第二级加载（1/2P）挠度值（mm）6.93 6.64 5.42 5.27 6.68 6.40 5.22 5.07 6.43 6.17 5.02 6.93 第三级加载（2/3P）挠度值（mm）9.23 8.85 7.22 7.02 8.91 8.54 6.95 6.76 8.58 8.23 6.69 9.23 第四级加载（5/6P）挠度值（mm）11.54 11.06 9.03 8.78 11.13 10.67 8.69 8.45 10.72 10.28 8.36 11.54 第五级加载（P）挠度值（mm）13.85 13.27 10.83 10.53 13.36 12.81 10.43 10.14 12.87 12.34 10.03 13.85 第一级加载（1/3P）应变值（）79.6 73.8 62.1 58.4 76.8 71.2 59.8 56.2 74.0 68.6 57.5 79.6 第二级加载（1/2P）应变值（）119.4 110.7 93.2 87.5 115.2 106.8 89.8 84.3 111.0 103.0 86.3 119.4 第三级加载（2/3P）应变值（）159.2 147.6 124.3 116.7 153.6 142.5 119.7 112.4 148.0 137.3 115.1 159.2 第四级加载（5/6P）应变值（）199.0 184.5 155.3 145.9 192.0 178.1 149.6 140.5 184.9 171.6 143.9 199.0 第五级加载（P）应变值（）238.8 221.4 186.4 175.1 230.4 213.7 179.5 168.6 221.9 205.9 172.6 238.8 上万高速40mT梁单梁试验理论值计算项目40m连续T梁（正交）40m连续T梁（斜交20）边跨边梁边跨中梁中跨边梁中跨中梁边跨边梁边跨中梁中跨边梁中跨中梁效率系数11111111跨中弯矩（KNm）4122.2 3610.2 3190.2 2777.7 4076.2 3569.3 3114.2 2709.4 单个千斤顶施力荷载P（KN）437.25 382.94 338.48 294.72 432.37 378.60 330.42 287.47 单板跨中理论挠度（mm）18.00 16.78 13.92 12.90 17.80 16.59 13.59 12.58 单板跨中梁底应力（MPa）6.81 6.12 5.27 4.71 6.73 6.05 5.14 4.59 单板跨中梁底应变增量（）197.4 177.4 152.8 136.5 195.2 175.4 149.1 133.2 第一级加载（1/3P）挠度值（mm）6.00 5.59 4.64 4.30 5.93 5.53 4.53 4.19 第二级加载（1/2P）挠度值（mm）9.00 8.39 6.96 6.45 8.90 8.29 6.79 6.29 第三级加载（2/3P）挠度值（mm）12.00 11.19 9.28 8.60 11.87 11.06 9.06 8.39 第四级加载（5/6P）挠度值（mm）15.00 13.98 11.60 10.75 14.83 13.82 11.32 10.49 第五级加