2011J078涟水桥空心板静载试验报告
2011J078涟水桥空心板静载试验报告.doc
报告编号：CCTC－2011J078 涟源市树亭路涟水桥预应力砼空心板静载试验报告
湖南城市学院土木工程检测中心
2011年7月
涟源市树亭路涟水桥预应力砼空心板静载试验报告委托单位：娄底市佳苑房地产开发有限公司
检测单位：湖南城市学院土木工程检测中心
项目组成员：曹国辉贺冉刘小芳叶永明汪子鹏宋建义王志宏
报告撰写：
技术负责：
项目负责：
审核：
批准：
湘检资质编号：湘GJC乙031
本报告共12页（不含本页、封面、目录）
声明：
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目录
1工程概述 (1)
2试验依据 (1)
3试验目的及内容 (2)
4 加载方案 (2)
4.1试验板选择 (2)
4.2控制截面选择 (2)
4.3测点布置 (2)
4.4加载重物 (3)
4.5加载位置 (3)
4.6荷载试验效率 (4)
4.7加载程序 (5)
4.8试验安全控制 (5)
5试验结果 (6)
5.1板外观检查 (6)
5.2试验数据处理 (7)
5.3试验结果及数据分析 (9)
5.4试验结果评定 (13)
附图：检测工作照片 (14)
1工程概述
涟水桥位于树亭路延伸线，横跨涟水河，全长56.54m，上部结构采用2×20m预应力砼空心板，每跨由14片预应力砼空心板组成，板高0.95m，桥面宽14+2×2m。主要技术指标：
（1）设计荷载：城市-B级；
（2）桥面横坡：采用双向2%；
（3）地震动峰值加速度：0.05g；
（4）设计洪水频率：1/100。
受娄底市佳苑房地产开发有限公司委托，湖南城市学院土木工程检测中心于2011年7月4日对该桥的中板（2011年5月30日预制）进行了静力荷载试验，对预应力空心板承载能力和施工质量进行技术评估，检验预应力空心板是否满足设计荷载标准及使用要求。
2试验依据
本次静载试验主要依据的技术规范及文件如下：
（1）交通部公路科学研究所等单位编，《大跨径混凝土桥梁的试验方法》，人民交通出版社，1982年；
（2）中华人民共和国行业标准，《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）；
（3）中华人民共和国行业标准，《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；（4）中华人民共和国行业标准，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）；
（5）中华人民共和国行业标准，《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80-2004）；（6）中华人民共和国行业标准，《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）；
（7）涟源市树亭路涟水桥二阶段施工图设计图纸，2008年。
3试验目的及内容
通过静载试验，确定预应力砼空心板的静应变、静挠度和裂缝状态。综合分析，为了对预应力砼空心板施工质量进行可靠的评价，决定对预应力砼空心板中板进行静载试验。静载试验的主要内容有：
（1）预应力砼空心板跨中控制截面的最大静应变；
（2）预应力砼空心板跨中控制截面的最大静挠度；
（3）预应力砼空心板试验过程中的裂缝状态。
4 加载方案
4.1 试验板选择
根据现场条件，选择浇筑龄期满28天，加载方便的预应力砼空心板中板进行试验。
4.2 控制截面选择
试验板为20m预应力砼空心板，选择L/4、L/2、3L/4截面作为主要控制截面，静载试验时测量控制截面每级的应变和挠度。
预应力砼中板的截面特性如下：横截面积为0.6624m2；抗弯惯性矩为0.0687m4；抗扭惯性矩为0.1426m4；采用铰接板法计算可知中板荷载最大横向分布系数为m汽=0.210，按最大横向分布系数进行计算。
4.3 测点布置
在预应力砼空心板的L/4、L/2、3L/4截面布置电阻应变片，L/4截面2片、L/2截面8片、3/4截面2片，共计12片，应变测点布置如图4.1。
图4.1 应变测点布置（单位：m）在预应力砼空心板两侧梁肋对称布置数显位移计（共计8个，其中两端支座位置各安装1个）测试挠度，挠度测点布置如图4.2。
图4.2 挠度测点布置（单位：m）
4.4 加载重物
采用7捆钢筋加载，加载重物重量见表4.1。
表4.1加载重物重量
4.5 加载位置
根据现场情况，对该板采用分级加载。加载分级见表4.2；加载布置见图4.3。
表4.2加载分级表
图4.3 加载布置图（单位：m ）
4.6 荷载试验效率
本静载试验的目的是检验该预制板在设计荷载作用下的变形与应力状态，属基本荷载试验。参考《大跨径混凝土桥梁荷载试验方法》建议，取静力荷载试验的效率系数为：1.05≥≥0.8。
0.8
1.05(1)state S S
式中：－静力试验荷载效率系数；
state S －试验荷载作用下检验项目计算效应值；
S －设计控制荷载作用下检验项目的最不利计算效应值；
－规范采用的冲击系数（=0.243）
。
本试验的荷载效率系数见表4.3。
表4.3 荷载效率系数
MPa）
注：表中设计荷载已经考虑了汽车冲击系数的影响。
4.7 加载程序
各级加载工作程序如下：
（1）仪器调试，各测试小组调试仪器工作是否正常；
（2）空载，根据总指挥的指令，各测试小组读取板在空载下的初始读数，吊车待命；
（3）各测量组读取完初始数据后，向总指挥汇报，然后总指挥向吊车调度组下指令，采用重物逐级加载；
（4）各级加载重物到位后，向总指挥报告。总指挥下达指令，各个测量小组开始测量；
（5）各个测量小组完成本工况各自的测量任务后，向总指挥报告；
（6）根据各个测量小组汇报的测量结果，总指挥判断试验是否正常。如果测量结果有异样，则要求相应的小组重新测量。如果一切正常，则将加载重物撤离，本次试验结束。
4.8 试验安全控制
为了保证荷载试验的加载安全，对该板采用分级加载的方法，每级加载均测量结构的应变和位移。
静载试验加载过程中，出现下列情况之一，应立即停止加载：
（1）控制测点应力值已达到或超过按弹性理论计算的控制应力值时；
（2）控制测点变位（或挠度）超过规范允许值时；
（3）加载过程中新裂缝大量出现，缝宽超过允许值的裂缝大量增多，对结构使用寿命造成较大的影响时；
（4）加载时沿跨长方向的实测挠度曲线分布规律与计算值相差过大或实测挠度超过计算值过多时；
（5）施加试验荷载过程中，板发生异常响声时；
（6）发生其他损坏，影响板承载能力或正常使用时。
对各方面数据进行分析和主要结构部位进行检查后，认为结构处于正常状况后，方可继续进行试验。
5试验结果
5.1板外观检查
（1）加载前外观检查
加载前检查是否存在裂缝，加载过程中采用刻度放大镜观测在各级荷载作用下是否出现新裂缝。裂缝宽度采用精度为0.02mm的刻度放大镜进行观测。对正截面裂缝，量测受拉主筋处的最大裂缝宽度；对斜截面裂缝，量测斜裂缝的最大裂缝宽度。板外观检查结果见表5.1。
表5.1板外观检验结果
注：表中“标准”是指试验依据(5)，即《公路工程质量检验评定标准》。
（2）加载过程中裂缝情况评述
在加载过程中，该板未发现裂缝的出现。
5.2 试验数据处理
（1）校验系数
根据交通部《大跨径混凝土桥梁的试验方法》，引入校验系数来描述试验值与理论值比较结果，评定结构的整体受力性能。
e
stat
S S
e S ——试验荷载作用下量测的弹性变位（或应变）值； stat S ——试验荷载作用下的理论计算变位（或应变）值。
值常见的参考范围见表5.2。
表5.2 桥梁校验系数常值表
根据各类仪表的标定结果进行测试数据的修正，如考虑机械式仪表校正系数、电测仪表率定系数、灵敏系数、电阻应变片的导线电阻影响等。这些因素对测值的影响小于1%时可不予修正。
（3）温度影响修正
温度对测试的影响比较复杂。结构构件各部位不同的温度变化、结构受力特性、测试仪表或元件的温度变化、电阻元件的温度敏感性、自补性等均对测试精度造成一定的影响。逐项分析这些影响是困难的。一般可采用综合分析的方法来进行温度影响修正，即利用加载试验前进行的温度稳定观测数据，建立温度变化（应变采用构件表面温度，挠度采用空气温度）和测点值（应变和挠度）变化的线性关系，然后按下式进行温度修正计算：
t s s
t k
式中：s —温度修正后的测点加载测值变化；
s —温度修正前的测点加载测值变化；
t —相应于s 观测时间段内的温度变化（℃）
； t k —空载时温度上升1℃时测点值变化量。
1
t
s
k t 式中：
s —空载时某一时间区段内测点测值变化量；
1t —相应于s 同一时间区段内温度变化量。
（4）支点沉降影响的修正
当支点沉降量较大时，应修正其对挠度值的影响，修正量C 可按下式计算：
l x
x C
a
b l
l
式中：C —测点和支点沉降影响修正量；
l —A 支点到B 支点的距离； x —挠度测点到A 支点的距离； a —A 支点沉降量；
b —B 支点沉降量。
（5）各测点变位（挠度、挠度、沉降）与应变的计算 根据量测数据作下列计算： 总变位（或总应变） 1t i s s s 弹性变位（或弹性应变） 1e u s s s 残余变位（或残余应变） p
t
e
u
i s s s s s
式中：i s —加载前测值（各试验工况的i s 值均调为0）；
1s —加载达到稳定时测值； u s —卸载达到稳定时测值。
引入相对残余变位（或挠度）的概念描述结构整体或局部进入塑性工作状态的程度。
相对残余变位（或应变）按下计算：
100%p p
t
s s s
式中：p s —相对残余变位（或应变），p s 、t s 意义同前。
5.3 试验结果及数据分析
（1）挠度测试结果及数据分析
最大试验荷载作用下挠度测试结果见表 5.3。分级荷载作用下该板各测点挠度实测值与理论值对比见图5.1。
表5.3 挠度测试结果（单位：mm ）
《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中规定：预应力混凝土桥挠度校验系数应满足在0.70～1.00之间的要求。在最大试验荷载作用下，该板控制截面实测挠度校验系数在0.81～0.85之间。挠度校验系数均小于1.0，表明桥梁结构刚度满足规范要求。
相对残余变位p S 最大为1.3%，符合《大跨径混凝土桥梁的试验方法》所规定的容许值20%的要求。
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
挠度/m m
弯矩/kN*m
0.0
2.04.06.08.0
10.012.0挠度/m m
弯矩/kN*m
（1）L /4处挠度理论值与实测值对比 （2）
L/2处挠度理论值与实测值对比
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
挠度/m m
弯矩/kN*m
（3）3L /4处挠度理论值与实测值对比 图5.1 挠度理论值与实测值对比图
由图5.1可知：挠度实测值与理论值变化规律吻合较好。
（2）应变测试结果及数据分析
最大试验荷载作用下应变测试结果见表 5.4。分级荷载作用下该板各测点应变实测值与理论值对比见图5.2。
表5.4 应变测试结果（单位：）
《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中规定：预应力混凝土桥应变校验系数应满足在0.60～0.90之间的要求。在最大试验荷载作用下，该板控制截面实测应变校验系数在0.66～0.70之间。校验系数均小于0.90，表明桥梁结构刚度满足规范要求。
相对残余变位p S 最大为7.6%，符合《大跨径混凝土桥梁的试验方法》所规定的
容许值20%的要求。
20
40
60
80
100
应变/με
弯矩/kN*m
20406080100
120140应变/με
弯矩/kN*m
（1）L /4处应变理论值与实测值对比 （2）
L/2处应变理论值与实测值对比
20
40
60
80
100应变/με
弯矩/kN*m
（3）3L /4处应变理论值与实测值对比 图5.2 应变理论值与实测值对比
由图5.2可知：应变实测值与理论值变化规律吻合较好。
5.4试验结果评定
通过静力荷载试验，可得如下结论：
（1）该板荷载效率系数在0.80～1.05之间，满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中有关规定要求。
（2）在最大试验荷载作用下，该板控制截面实测挠度校验系数在0.81～0.85之间。该板控制截面挠度校验系数均小于1.0，表明该板的刚度满足规范要求。相对残S均小于20%，说明该板处于弹性工作状态。
余变位
p
（3）在最大试验荷载作用下，该板控制截面实测应变校验系数在0.66～0.70之间。该板控制截面应变校验系数均小于0.90，表明该板刚度满足规范要求。相对残S均小于20%，说明该板处于弹性工作状态。
余应变位
p
（4）在试验过程中，该板未发现裂缝，说明该板满足设计规范要求。
综上所述，在设计使用荷载作用下，该板的工作性能良好，处于弹性工作状态，能满足桥梁使用性能要求，各项检测指标均满足设计规范要求。
湖南城市学院土木工程检测中心
2011年7月
附图：检测工作照片
附图 1 试验加载中附图2 试验满载
附图 3 位移测试附图4 应变测试