1、孔道“手术治疗”对箱梁机能影响的研究摘要：盐城市盐渎路串场河大桥上部结构为 30m 后张法预应力混凝土简支箱梁。在箱梁施工过程中，有几片箱梁部分波纹管孔道堵塞，采取凿洞开孔的“手术治疗”处理。为判断处理后的箱梁各项机能是否符合设计要求，决定对箱梁进行现场静载试验，主要测试荷载作用下箱梁的应变、挠度、残余变形等，由试验结果可知，箱梁的强度、刚度等均符合规范要求。由此得出结论：预应力孔道“手术治疗”处理后对箱梁的各项机能影响不大，可以正常使用。 关键词：箱梁；孔道堵塞；手术治疗；荷载试验；正常使用 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 0 前言 十二五以来，随着我国城镇化、工业化的不断
2、加快，我国的建设规模也取得突飞猛进的发展，建筑技术也取得日新月异的进步，现代建筑正向高耸结构、大跨度方向发展，普通混凝土结构由于跨度小、自重大等无法满足多种功能的需要而受到许多的限制，预应力混凝土结构正以其跨度大、高耸、轻型、节约材料、改善结构功能等突出的优点而广泛应用于现代建筑特别是大跨度桥梁结构中。但在施工过程中，由于原材料及施工不当等原因，预应力施工中经常会出现孔道堵塞问题，不得已采取“手术治疗”进行补救处理，但“手术”效果到底如何，是否会对箱梁的性能特别是承载力产生影响，为鉴定处理后的箱梁质量，对箱梁现场做静载试验，据此判定处理过的箱梁是否符合设计要求。 1 工程概况 盐城市盐渎路串场
3、河大桥位于盐城市城南新区，桥梁长 150 米，桥梁全宽 71 米，具体布置为：3.5 米人行道+5.0 米非机动车道+2.0 米机非分隔带+7.0 米机动车道+0.5 米防撞护栏+3m 分隔带+0.5 米防撞护栏+28米机动车道+0.5 米防撞护栏+3m 分隔带+0.5 米防撞护栏+7.0 米机动车道2.0 米机非分隔带+5.0 米非机动车道 3.5 米人行道。 桥梁下部结构采用直立式墩、柱式墩、扶壁式台，钻孔灌注桩基础。桥梁上部结构为 30 米后张法预应力箱梁，全桥 5 跨共 175 片箱梁。箱梁在现场预制，在该工程中，最关键的工作就是箱梁预制，而箱梁施工成败的关键取决于预应力施工的质量。箱
4、梁刚开始预制施工时，由于施工人员经验不足等原因，在穿钢绞线时发现有几片箱梁部分波纹管孔道堵塞，钢绞线无法穿进，采用牵引、单根穿进、探孔器强行疏通等多种措施后钢绞线仍无法穿入孔道，不得已采取凿洞开孔的“手术治疗”方法处理， 凿处并清理堵塞的混凝土浆，待钢绞线穿进后，在凿洞处覆盖半边波纹管，其外用混凝土封堵处理。 2 静载试验方案 2.1 试验目的及内容 几片箱梁孔道堵塞虽然经过处理，但其承载力是否符合设计要求，经监理、业主研究决定通过静载试验来判定。根据工程的实际情况，只做单片梁的简支工况下的静力荷载试验。 试验内容: 1)测试挠度 本试验只测试跨中截面的挠度。 2) 测试跨中截面的应变 满足正
5、常使用对结构的受力性能要求。 3)梁的裂缝观测 包括跨中的垂直裂缝、支座处的斜裂缝等。 4)梁体外观检查 主要是孔道修补处是否发生变化。 5)其他异常情况观测 2.2 测点布置及观测方法 为达到对比分析的目的，本次试验除了选取修补面积较大的一片箱梁作为试验梁外，同时又另外选取一片没有任何施工缺陷的箱梁作对比梁做试验，所选取的梁体均已达到设计强度和龄期，且龄期相差不多。 试验主要是测试最不利截面的强度和刚度，根据对箱梁在临时架设后简支工况的分析,跨中截面的应力和挠度是荷载试验的主要控制值,因此静载试验选择了跨中测试截面。测试跨中截面的挠度和应变。 2.2.1 应变测点位置 跨中测试截面应变测点位
6、置如图 1 所示。 应变量测采用大标距混凝土表面纸质应变计及与之配套的静态数据采集仪。 图 1 应力测点布置示意图 2.2.2 挠度测试点布置 为方便量测，挠度测试点布置在梁两侧接近底板处，两侧各布置 1点，共两点。 由于在试验过程中，考虑到支座有沉降，挠度观测不宜采用常规的百分表和高精度安平水准仪。在本试验中采用“基准线法”量测，所谓“基准线法” ，就是在试验前经过挠度观测点拉一条水平线，在梁两端固定，试验过程中，量测挠度观测点偏离原先固定好的水平基准线的距离。在用“基准线法”量测挠度时注意以下几点：为减少拉线自重和松弛产生的挠度影响，要求拉线自重要非常轻，且拉线要承受能绷紧的拉力；为量测精
7、确，拉线要尽可能细，且测量尺要求为精度达到 0.1mm 的钢尺。2.3 试验准备 2.3.1 现场设备准备 本试验大型设备尽量利用现场条件，预制箱梁底模作为试验底座，龙门吊作为试验起吊设备，已预制好的箱梁作为配重，试验梁两边相邻的箱梁作为配重梁的支承体。具体加载装置如图 2 所示。 图 2 加载装置示意图 2.3.2 试验仪器设备准备 本试验配备的主要试验仪器设备见表 1。 表 1 静载试验主要试验仪器设备一览表 说明：加载用千斤顶、油泵和压力表为配套使用，试验设备和仪器在使用前须进行标定。 3 试验过程 3.1 加载方案 根据设计院提供的设计标准，跨中最大承载弯矩为 1540 kN.m，加载
8、最大重量按 264 kN 考虑。加载点位模拟正常使用的荷载类型，沿箱梁纵向设 3 个点位，为局部均布荷载形式。加载分 3 级，分别为：132 kN、198 kN、264 kN。 通常加载方法可用砂袋加载、反力架加载等，但在该试验中要充分利用现场条件，加载采用现场的已浇筑好的箱梁，具体做法是：用现有箱梁作配重，千斤顶加载，同时利用试验梁两边相邻的箱梁作为配重梁的支承体。这样做的优点是：一是千斤顶加载准确、方便；二是避免了反力架本身刚度对试验的影响，也省去组装、运输反力架的麻烦；三是避免砂袋数量多而难以在加载点堆放的问题。 3.2 试验程序及要求 1）预压 在静载试验前,对箱梁和千斤顶进行预压。
9、2）设备和仪器安装及调试 在预压加载时对相关测试仪器进行仔细的调试，以保证正式加载试验时仪器的正常工作。 3）静载初读数 正式加载前，测量及记录人员各司其职，记录开始时的零荷载读数。4）分级加载 各级加载时各千斤顶要同步进行，加载速度不宜超过 3KN/s。 5）各级加载读数 每级加载后，结构的变形和内力需要有一个稳定过程，荷载稳定 30分钟进行测量读数。 挠度量测时以同一截面的两侧平均值作为挠度值。由于加载前后拉线自身均有挠度，可直接量测拉线跟加载前原始测点的距离。 6）卸载读数 加载结束，卸去荷载，稳定 30 分钟后读数。 7）撤去仪器和加载设备，清理现场。 4 试验结果及对比分析 4.1
10、结构强度分析 跨中截面在荷载作用下的应力实测值与理论值对比见表 2。 大跨径混凝土桥梁的试验方法对标准荷载静载试验效率范围要求应在 1.00.8，本次静载 试验效率为 =0.98。 表 2 跨中截面应力实测值与理论值对比表 说明：上表中应力前“- ”表示受压。 上表中理论值由设计院配合提供。 在表 2 中试验梁的各级荷载作用下应力校验系数在 0.600.83 之间，符合预应力混凝土梁桥应力校验系数为 0.600.90 的要求。表明该界面强度满足设计要求。 分析应力在荷载作用下的线性关系，以拉应力最大的 3 号应力测点为例，作出“荷载应力”曲线见图 3。 图 3 跨中截面“荷载应力”曲线 由图
11、3 可知，荷载与实测应力基本呈线性关系，表明构件处于良好弹性变形阶段。 4.2 结构刚度分析 荷载作用下跨中截面挠度实测值与理论值对比见表 3。 表 3 跨中截面荷载作用下挠度实测值与理论值对比表 由表 3 可知，各挠度校验系数在 0.80.93 之间， 符合预应力混凝土梁桥挠度校验系数为 0.701.00 的要求，说明该梁的实际刚度符合设计要求。 分析挠度在荷载作用下的线性关系，作出“荷载挠度”曲线见图4。 图 4 跨中截面“荷载挠度”曲线 由图 4 可知，荷载与实测挠度基本呈线性关系，表明构件处于良好弹性变形阶段。 4.3 残余变形分析 在荷载作用下,箱梁截面应力符合平截面假定。 箱梁卸载
12、后，跨中截面的残余变形见表 3。由表 3 可知，残余变形值为 0.1mm。量测的残余变形值与总变形值（挠度）为： Sp/ Stot=0.1/7.10=0.010.2 这说明该箱梁卸载后主控截面的残余变形较小，产生的挠度基本能够得到恢复，表明结构处于良好的线弹性工作状态，满足规范要求。 4.4 裂缝分析 箱梁在试验荷载作用下没有出现裂缝，满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中对部分预应力混凝土构件的抗裂性要求。 4.5 试验对比梁分析 从试验结果来看，在荷载作用下，试验梁在应变、挠度、残余应力值等方面均没有明显差异，可以很直观的说明局部“开刀手术”修补处理对预应力箱梁的性能影响不大。 5
13、 结 论 通过对试验结果研究分析，箱梁经过局部“手术治疗”修补处理后，其强度、刚度、弹性工作状态等性能影响较小，主要指标满足设计要求,可正常使用。但为防止空气从修补处进入而影响桥梁结构的耐久性，建议修补时采用环氧砂浆取代普通砂浆，并且结合面用环氧树脂作为界面剂处理，确保缺陷修补质量。 本次静载试验仅仅是施工现场的一次尝试，由于试验目的不同，可能试验过程有一些不严谨之处，试验结果也不具有法定性，不作为对外的承载力证明和验收的依据。 参考文献: 1马云锋,陈军生.桥梁单片梁静载试验J.中外公路,2006, 26(3):184-186. 2瞿尔仁,夏晓梅,殷永高等.合安高速公路柏年河大桥单梁承载力试验研究J.合肥工业大学学报(自然科学版),2001,24(3):345-349. 3唐本玉. 单片预应力砼箱梁静载试验及评定J.公路与汽运，2012(7)：218-220. 4中华人民共和国交通部. 大跨径混凝土桥梁的试验方 M. 北京：人民交通出版社，1982. 5 JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范S. 6 JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范S.
