0 引言
近年來.隨著交通建設的迅猛發展，各種橋梁的建設也日漸增加.因造價、工期、施工難度等各種因素的影響，大部分橋梁是以預制、吊裝的預應力混凝土空心板梁橋為主。在架設前對單片預應力混凝土空心板梁做靜載試驗，以便撿測是否安全、施工質量是否滿足設計規范及設計要求，成為控制和確保橋梁質量的重要手段。
1 靜載試驗理論依據分析
單片預應力混凝土空心板梁靜載試驗是通過對預制好的空心板梁直接加裁，并利用各種試驗儀器來檢測梁體的應變和撓度，從而確定梁體在外力作用下所發生的變化和梁體的整體工作狀態的試驗方法。
首先，根據設計荷載標準，采用橋梁有限元軟件 得到在正常使用極限狀態下的最不利的成橋后的單片空心板梁(簡稱運營空心板梁)控制截面的活載內力和二期恒載在單片靜載試驗空心板梁(簡稱靜載空心板梁)控制截面的二期恒載內力。然后采用梁底應變等效的原則，根據現場的加載方式確定加載工況、測點布置等，使檢測人員對試驗結果有初步的估計。
2 靜載試驗的加載方式
為了保證試驗質量，荷載試驗選擇在結構溫度趨于穩定的時間間隔內進行。為了獲取靜載試驗荷載與變位的相關曲線以及防止結構意外損傷，試驗中的加卸載均采取分級的辦法進行，在每一加載試驗工況中，加載方式為單次逐級加到最大荷載，然后逐級卸到零荷載，并隨時觀測每級荷載下各控制參數的變化 在實際操作中，可按以下兩種方式進行加載。
2.1均勻堆放沙袋加載
具體布載方式見圖1。
2.2千斤頂反力方式加載
具體布載方式見圖2。在靜載空心板梁的跨中位置安放千斤頂，然后在千斤頂上設置反力梁，并采取在反力梁上堆放荷載的措施，防止反力梁的上緣出現拉應力。
3 單片預應力混凝土空心板梁靜載試驗檢測內容
單片預應力混凝土空心板梁靜載試驗的內容如下：
1)空心板梁外觀檢查：試驗前對空心板梁外觀進行檢查，主要內容包括幾何尺寸、梁體表面缺陷(如蜂窩麻面、裂縫等)。
2)測試單片空心板梁跨中截面的撓度：滿足正常使用對結構的剛度要求，體現在撓度應小于等于設計計算值或規范規定的允許值。
3)測試單片空心板梁支座的沉降：測定支座沉降量，消除其對撓度的影響。
4)測試單片空心板梁跨中截面的應變：滿足正常使用對結構的受力性能要求;滿足在設計荷載作用下，梁有足夠安全儲備能力的要求;從實測應變變化規律反映構件的工作性能。
4 工程應用實例
溫州市某新建橋梁，為6×20m簡支梁橋，全橋下部墩臺采用柱式墩、鉆孔灌注樁基礎，橫坡在臺帽上調整。橋梁寬度：2*1.0m(人行道)+8.0m(行車道)。設計荷載：汽車：公路-Ⅱ級，人群荷載：-3.5KN/m2。上部結構采用6×20m預應力鋼筋混凝土簡支空心板梁結構，結構簡支，橋面連續。根據試驗目的及要求，隨機選取一片中板進行檢測。根據現場場地條件，選取第二種加載方案進行加載。試驗預應力混凝土空心板的基本試驗參數見表1。
根據委托單位提供的設計圖紙，計算得本次試驗預應力混凝土空心板，試驗采用跨中施加集中荷載，最大試驗荷載為126kN，荷載試驗效率1.0。靜載試驗荷載分級見表2。
表1 試驗預應力混凝土空心板的基本試驗參數
|
試件編號 |
試驗日期 |
成型日期 |
長(m) |
寬(m) |
厚(m) |
板端與支座接觸長度(m) |
|
12# |
2011.1.6 |
2010.9.26 |
20 |
0.99 |
0.80 |
0.33 |
表2 空心板加載分級表
|
項目 |
第一級 |
第二級 |
第三極 |
第四級 |
第五級 |
第六級 |
|
荷載（kN） |
0 |
25.2 |
50.4 |
75.6 |
100.8 |
126 |
根據上述內容，在圖3的跨中及兩端支座處布置撓度測點。并在跨中下緣布置應變測點。
試驗梁體在試驗前的外觀較好，在試驗過程中以及試驗完畢后，梁體未發現裂縫產生。撓度及應變實測數據見表3、4。
表3 12#預應力混凝土空心板梁荷載試驗撓度結果
|
荷載 |
測點位移值/mm |
|
級別 |
荷載值/kN |
百分比 |
S1(支點) |
S2(跨中) |
S3(支點) |
|
1 |
0 |
0% |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
25.2 |
20% |
0.04 |
1.21 |
0.02 |
|
3 |
50.4 |
40% |
0.14 |
2.54 |
0.10 |
|
4 |
75.6 |
60% |
0.34 |
4.01 |
0.23 |
|
5 |
100.8 |
80% |
0.56 |
5.57 |
0.45 |
|
6 |
126.0 |
100% |
0.83 |
6.38 |
0.53 |
|
7 |
100.8 |
80% |
0.82 |
5.39 |
0.52 |
|
8 |
75.6 |
60% |
0.80 |
4.55 |
0.51 |
|
9 |
50.4 |
40% |
0.78 |
3.67 |
0.49 |
|
10 |
25.2 |
20% |
0.76 |
2.54 |
0.47 |
|
11 |
0 |
0% |
0.74 |
1.05 |
0.45 |
表4 100%加載時實測應變與理論應變
|
試件編號 |
荷載等級 |
測試位置 |
實測應變 |
理論應變 |
校驗系數 |
|
12# |
100% |
L/2下緣 |
98 |
123 |
0.80 |
表5 100％加載時實測撓度與理論撓度
|
試件編號 |
荷載等級 |
測試位置 |
實測撓度/mm |
理論撓度/mm |
校驗系數 |
|
12# |
100% |
L/2 |
5.70 |
6.01 |
0.95 |
表6 100%加載時實測撓度及殘余撓度
|
試件編號 |
總撓度（mm） |
彈性撓度（mm） |
殘余撓度（mm） |
相對殘余撓度/% |
|
12# |
5.70 |
5.24 |
0.46 |
8.1 |
據文獻[2]，把實測撓度進行支點沉降修正可轉換為表5。從表4及表5知，在每級荷載作用下，撓度、應變的校驗系數η都滿足文獻[3]中η<α的要求，其中α=1.05。說明結構強度和剛度均滿足設計要求
由表6可知，相對殘余變位也小于文獻[2]所規定的容許值0.2的要求。從圖4實測撓度值具有較好的線彈性關系，在各級荷載作用下空心板的荷載-撓度曲線平滑，說明空心板在最大試驗荷載作用下受力屬彈性變化范圍，處于彈性工作狀態。
5 結論
綜上所述，單梁靜載試驗是檢驗梁體抗裂性及撓度的常規方法，其試驗方法的科學性、操作的準確性，判斷的合理性，都密切關系到橋梁結構質量是否合格和運輸安全。本文結合工程實例，詳細論述了單片預應力混凝土空心板梁靜載試驗的全過程，并說明了如何對試驗結果的數據進行科學的整理和分析。
參考文獻
[1]中華人民共和國國家標準，建筑結構檢測技術標準(GB/T 50344-2004)[s],北京中國建筑工業出版社，2004。
[2]中華人民共和國交通部，公路舊橋承載能力鑒定方法(試行)[s]，北京：人民交通出版社，1998。
[3]宋一凡，賀栓海，公路橋梁荷載試驗與結構評定[M]，北京人民交通出版社，2002。
