南水北调单片梁检测方案-9m混凝土试块

1、南水北调中线一期工程总干渠潮河段 京港澳高速 I 跨南水北调大桥预制小箱 梁 单梁静载试验检测方案 河南省杰翱地球物理工程检测有限公司 2013 年 2 月 25 日 目目 录录 第一章第一章 概概 述述.3 第二章第二章 静力加载试验静力加载试验.7 第三章第三章 结结 论论.错误！未定义书签。 附录：现场检测照片附录：现场检测照片.11 第一章第一章 概概 述述 一、简一、简 介介 南水北调中线一期工程总干渠潮河段京港澳高速 I 跨南水北调大桥位于河南省新郑市 龙王乡赵郭李村东南大约 300m 处，桥梁跨越南水北调总干渠，总干渠中线与桥轴线交叉 桩号为 SH(3)144+795.2。该桥上

2、部结构采用 335m 装配式预应力混凝土连续箱梁。由于 该桥第三跨 3 号梁梁端位置锚垫板位置张拉后出现开裂现象。本次拟对该片箱梁进行静 力加载试验，以确定其承载能力是否能够达到设计荷载的使用要求。本次加载拟采用等 代荷载换算法，用均布荷载代替设计使用的车道荷载。 二、设计标准及设计规范二、设计标准及设计规范 （一） 、设计标准 1、公路等级：一级公路； 2、设计荷载：公路-级； 3、桥面宽度：0.5 米（墙式护栏）+20 米（桥面净宽）+0.5 米（墙式护栏） 。 （二） 、技术规范 1、 公路工程技术标准 （JTG B012003） ； 2、 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-200

3、4） ； 3、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004） ； 4、 公路桥涵施工技术规范 （JTJ 041-2000） 。 （三） 、主要材料 1、混凝土：上部结构预制箱梁、现浇湿接缝等均采用 C50 级混凝土。 2、预应力钢筋：低松弛高强度预应力钢绞线应符合预应力混凝土用钢绞线 （GB/T 5224-2003）的规定，单根钢绞线直径 15.20mm，标准强度 fpk=1860MPa，弹性模 量 Ep=1.95105MPa。 3、普通钢筋：采用的 HRB335 钢筋及 R235 钢筋应分别符合 GB1499-1998 和 GB13013-1991 的规定，且焊接钢

4、筋应满足可焊要求。 4、钢板：应采用符合 GB700-88 规定的 Q235B 钢板。 （四） 、几何尺寸 试验梁为边跨中梁，预制梁长 34.3m，梁宽 2.4m，梁高 1.8m。具体断面尺寸详见图 5050 18 120120 1822 16,72033,334,2 2015,8 图 1-1 箱梁跨中断面图（单位：cm） 三、检测目的三、检测目的 通过单片梁静力加载试验，测试关键断面的应变及变形，并在整个静载荷试验加载 过程中观察梁体是否出现新的开裂，原有裂缝裂缝宽度是否在加载作用下超限，从而检 验该片小箱梁梁体的承载能力能否满足设计要求。 四、检测依据四、检测依据 1、施工单位提供的该桥设

5、计图纸； 2、交通部标准公路工程质量检验评定标准 （JTG F802004） ； 3、 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004） ； 4、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004） ； 5、 大跨径混凝土桥梁的试验方法 （“铁组”YC4-4/1978 科研专题） ； 6、交通运输部标准公路桥梁承载能力检测评定规程 （JTG/T J21-2011） 。 五、检测主要内容五、检测主要内容 本试验主要对试验梁在各级荷载作用下的变形、混凝土应变，同时对施工中梁体出 现的施工接合面部位重点观测梁体抗裂性。 （一） 、静力加载试验 1、测试结构变形：测试各级静力荷载

6、加载后粱体的挠度变形。 2、测试结构应力：测试各级静力荷载加载后粱体关键受力部位的应变。 3、观测结构抗裂性能：在各级加载工况下观察受力关键部位和施工接合面痕迹是否 存在粱体开裂，如出现裂缝，需注意观察裂缝的开展程度。 4、评价结构承载力：通过测试各级加载下的挠度、应变，并与理论值进行比较，从 而评价粱体结构的承载力。 （二） 、无损检测 1、混凝土梁体强度测试：使用回弹法测试梁体混凝土强度，判断梁体混凝土强度能 否达到设计要求。 六、试验提前终止条件六、试验提前终止条件 试验过程发生下列情况时，应立刻停止加载并查找原因，在确保结构及人员安全的 情况下方可继续试验： 1、控制测点实测应力、变位

7、（或挠度）已达到或超过计算的控制应力值时； 2、结构裂缝的长度或缝宽急剧增加，或新裂缝大量出现，或缝宽超过允许值的裂缝 大量增加时； 3、发生其他影响桥梁承载能力或正常使用的损坏时。 七、主要仪器设备七、主要仪器设备 根据本项目单梁静载试验的内容和目的，选配符合测试精度及要求的仪器设备，具 体见表 1-1 所示。 主要投入仪器设备一览表 表 1-1 序号仪器、设备名称仪器型号用途数量 1 静态应变传感器 HY-65B3000B 静应变测试1 套 2 屏蔽线 / 应变数据传输若干 3 机械百分表 / 读取挠度数据10 个 4 笔记本电脑 DELL620 数据采集1 台 5 照相机 Canon A

8、480 工作拍照1 个 6 皮尺、盒尺 / 病害丈量各 1 个 7 回弹仪 HT-225 梁体强度测试1 台 8 裂缝测宽仪 / 裂缝观测1 台 9 通勤车辆 / 检测人员用车1 台 八、试验结果评定八、试验结果评定 根据公路桥梁承载能力检测评定规程 （JTG/T J21-2011）第 8.3.1 条的规定，当 出现下列情况之一时，应判定桥梁承载能力不满足要求。 1、主要测点静力荷载试验校验系数大于 1。 2、主要测点相对残余变位或相对残余应变超过 20%。 3、试验荷载作用下裂缝扩展宽度超过梁体纵向裂缝容许最大缝宽（0.20mm） ，且卸 载后裂缝闭合宽度小于扩展宽度的 2/3。 十、施工方

9、配合工作十、施工方配合工作 1、施工方负责吊运梁体、加载配重。梁体架设如下图所示： 34005050 图 2 梁体架设图（图中尺寸均以 cm 计） 支撑点：材料选用枕木、钢板、橡胶支座等承载能力较高的材料。 地基基础：梁体堆载时基础基础要求沉降稳定、承载能力高，最好在预制梁台座上进行 试验。 2、本次加载物考虑使用均布荷载形式（预制混凝土堆载块）进行加载。具体加载吨 位经计算为总计 45 吨，具体加载形式见下图。 50 503400 10 第二章第二章 静力加载试验静力加载试验 静载试验是通过对试验荷载作用下桥梁结构的内力与变形进行测量，从而对桥梁工 作状态和工作性能进行检验。桥梁结构不仅受到

10、其本身重量即恒载的作用，同时还受到 车辆荷载、人群荷载等活载的作用。静力加载试验是对桥梁结构或构件在活载作用下桥 梁结构或构件的工作状态与工作性能进行检验，从而确定桥梁的承载能力。 静载试验时试验梁的计算跨径采用梁处于简支状态下进行，本次试验梁为预制中跨 中梁，全长为 34.3m，试验时两支座间的距离为 L=33.3m。由于本次试验梁为简支梁，经 理论计算分析，箱梁最大正弯矩控制断面为跨中位置，为了保证试验过程中箱梁最大正 弯矩断面能够尽量与成桥后使用过程中保持一致，因此本次单梁静载试验以跨中位置作 为最大正弯矩控制断面。因此，本次试验拟对试验梁的支点断面、1/4 跨断面和跨中位置 的挠度值以

11、及 1/4 跨断面、跨中位置的应变值进行测试。测试的内容包括： （1）通过实测 L/4 断面及跨中的应变值与理论值比较，分析该构件的正截面强度是 否满足设计要求。 （2）实测支点断面的沉降，L/4 断面及跨中的挠度值，并计算出 L/4 断面和跨中断 面的挠度值。通过实测挠度值与理论挠度值的比较，分析该构件的竖向刚度是否符合设 计要求。 （3）对实测各点的残余变位进行计算，通过残余变位的大小，分析该构件是否处于 弹性受力状态并作出评价。 （4）观测试验过程中构件是否因荷载的增加而出现梁体开裂，以判断该构件的抗裂 性能是否满足设计要求。 一、试验荷载计算及试验方法一、试验荷载计算及试验方法 1、试

12、验内力计算 本次静载试验的目的是检验上述试验梁的强度、刚度和抗裂性是否满足设计要求， 所以在进行荷载试验之前，先进行了结构理论计算，确定加载方案。试验梁最大正弯矩 控制断面弯矩的大小是按成桥后使用状态计算。荷载最不利布载位置，顺桥向是根据控 制断面弯矩影响线确定的，横桥向是根据各片梁的横向分布影响系数确定的。该片梁最 大横向分布系数经桥梁博士软件计算，确定为 0.448。该桥设计荷载下跨中最大弯矩为 3241kNm。 2、试验荷载确定及加载方案 本次考虑使用 45 吨均布等代荷载，预制混凝土堆载块，每块 25kN，尺寸为 1m1m1m 进行堆载实验，具体堆载方式为跨中两侧 9m 范围内纵向布置

13、 9 排混凝土块， 横向上布置 2 列混凝土块，共计 18 个加载块，在该试验荷载作用下，跨中最大弯矩为 3318.5 kNm。 本次试验的荷载效率系数为 3318.5/3241=1.02，满足规范要求的 0.951.05 的范围要 求。 3、加载过程 加载之前全部测点处的挠度计均进行零级荷载读数，以后在每一级加载后全部测点 立即读一次数，在结构变位稳定后进入下一级荷载加载前再读一次数。跨中断面处的测 点，每间隔 5min 读一次数，以便观测结构挠度是否达到稳定状态。所谓稳定状态，是指 同一级荷载内，结构在最后 5min 内的挠度增量小于前一个 5min 内挠度增量的 15或小 于所用量测仪器

14、的最小分辨值，则认为结构变位达到相对稳定。静载试验工况见表 2-2。 试验梁静载试验工况表 表 22 加载工况加载等级及测试内容 00零荷载测点读数 1加载至 7.5t 01结构变形达到稳定后进行读数 2加载至 15.0t 02结构变形达到稳定后进行读数 3加载至 22.5t 03结构变形达到稳定后进行读数 4加载至 30.0t 04结构变形达到稳定后进行读数 5加载至 37.5t 05结构变形达到稳定后进行读数，加载完毕 6加载至 45t 06结构变形达到稳定后进行读数，加载完毕 3、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。为了绘出试验梁在各级荷载下的挠度曲线，在 支

15、点、跨中及 L/4 断面垂直于小箱梁轴线的梁底两侧边缘各布置一只百分表。通过各个控 制断面布置的测点，测出分级加载的实际挠度值。为方便描述梁体情况，现规定梁体西 侧为 0#支点，另一端为 1#支点。试验梁挠度测点布置图见图 2-2图 2-5。 （2）应变测试 试验梁体的跨中两侧腹板沿高度方向 4 等分，各等分点处各布置 1 个传感器，共布 置 10 个传感器，跨中及 L/4 梁底各布置 2 个传感器。另选择两条裂缝宽度较大的，粘贴 传感器。 应变测点布置图见图 2-3图 2-5。 梁端1#支点 3/4L截面 梁端0#支点 1/4L截面跨中截面 应变测点挠度测点 图 2-3 挠度、应变测点纵向布

16、置（单位：cm） 2020 33.754 33.754 应变测点 挠度测点 图 2-4 跨中挠度、应变测点横向布置（单位：cm） 206020 图 2-5 梁端支点断面挠度测点横向布置（单位：cm） 应变测量的传感器采用的是武汉岩海工程技术有限公司生产的 HY-65B3000B 数码静 态应变传感器。该传感器用来测量结构体在静荷载作用下产生的微应变。它是一种采用 磁感位置编码技术研制而成新型应变传感器。内致有霍尔芯片、钐钴合金材料、美国进 口 16 位单片机等当今最前沿电子芯片。HY-65B3000B 数码表面应变传感器由两部分组成： HY-65B3000B 数码表面应变传感器宝石测头+微动测

17、头。其微动测头采用磁性恒力吸附技 术，任意姿势均不受重力影响，无蠕变。它无需接二次仪表，直接以数码方式将测量值 传送给专门配置的数显表或计算机显示。 工作原理：应变传感器的宝石测头与微动测头在接受到结构体表面变形时，其变形 被传递到宝石测头，宝石测头带动内置钐钴合金材料移动，霍尔芯片在永久磁场中移动 产生电压信号。此电压信号通过内置 16 位单片机经过非线性编码调制成 RS485 标准数字 信号输出。A/D 转换在传感器内部完成，从传感器出来的数字信号通过电脑中的采样分析 软件自动记录、显示和存储。 （3） 、粱体抗裂性能 在各级加载工况下可采用肉眼或借助裂缝显微镜观察受力关键部位（箱梁四分点、 最大正弯矩断面腹板、底板，支点最大剪力位置及施工产生的冷缝位置）是否