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摘要：為准确评估服役二十余年后的空心板梁剩余抗弯承载能力，将已工作二十余年的预应力空心板梁桥拆除并运回实验室，进行抗弯承载力破坏实验，对梁关键位置的挠度、钢筋应变、混凝土应变及裂缝的发展测试并记录。通过试验所确定的空心板梁实际抗弯承载力值为理论抗弯承载力值的1.10倍，1.08倍，1.06倍。
关键词：预应力空心板梁;抗弯承载力;试验研究
Abstrac：In order to accurately assess the remaining flexural bearing capacity of the hollow slab girder after more than 20 years of service， the prestressed hollow slab girder bridge that has been in service for more than 20 years was dismantled and transported back to the laboratory for flexural capacity damage experiments. Development of deflection， steel bar strain， concrete strain and crack development at key locations are tested and recorded. The actual flexural bearing capacity of the hollow slab beam determined by the experiment is 1.10 times， 1.08 times， and 1.06 times of the theoretical flexural bearing capacity value.
Key words：Prestressed hollow slab beam;Flexural capacity;Experimental Research
引言
预应力空心板梁桥由于结构形式简单、施工方便、周期短、结构简单、占用空间小等优点，被广泛应用于桥梁建设中。是桥梁建设中最常见的桥型之一[1]。根据文献资料统计，空心板梁在桥梁中的应用比例达到了65%～70%。随着经济发展，我国车辆数量与重量与日俱增，它们对桥梁的损伤和破坏日益加重。再加之上世纪90年代修建的高速公路逐渐饱和，对这些桥梁结构进行承载性能与安全评估采取有效加固与维修技术措施已迫在眉睫。本文充分利用京沪高速公路改扩建机会，现场拆下3片设计荷载为汽车-超20、挂车-120的跨径为10m先张法预应力空心板梁，通过试验确定既有桥梁的抗弯承载力，判断旧桥梁是否符合新规范，为旧桥梁的拆除或者加固提升提供理论依据[3]。本文通过试验记录梁挠度，混凝土应变，钢筋级钢绞线应变，裂缝宽度和破坏荷载几个方面探究试验梁的抗弯承载能力。
1.试验概况
1.1试验梁概况
本文中3片试验梁编号分别为3-2、3-4、3-5，其中3-2、3-4为带有现浇层的空心板梁，3-5为拆除现浇层的空心板梁。预应力混凝土预制板、铰缝及整体化现浇混凝土均为40号。钢绞线采用符合ASTM A416-90a标准270级钢绞线，Фj12.7钢绞线，Ryb=1860MPa，松弛率为3.5%。非预应力钢筋采用П级钢筋和I级钢筋（GB1499-84）。钢板采用A3钢板（GB700-79）。图1为空心板梁横截面图，图2为试验梁3-5布置图，试验梁3-2、3-4布置均如图2所示，其中3-2，3-4带有现浇层。
1.2加载方式
加载系统由400t加载反力框架、分配梁、和可移动支撑等组成。采用两点法加载，在试验梁跨中布置分配梁。试验加载布置如图3所示[2]。
1.3测点布置
在试验梁L/4，L/2，3L/4及加载点所在两截面，共5个截面，梁顶及梁底粘贴应变片。在跨中底板两侧钢筋和钢绞线位置凿除表面混凝土，露出纵向主筋和钢绞线，并在钢筋和钢绞线上粘贴钢筋应变片。在试验梁的L/4，L/2，3L/4截面的梁底向梁内15cm处粘贴玻璃片，并在玻璃片下方布置位移传感器用以测量挠度[1]。图4测点截面图，图5位移计布置图。
1.4试验加载过程
试验采用两点法，运用荷载控制和位移控制进行加载。将应变片和位移计连接到应变测试仪，调试并清零后开始加载，先采用荷载控制每级加载20KN，加载至一定荷载后采用位移控制。进行位移控制时，按每级荷载变化适当调整位移变化。试验过程中，每级加载2或3分钟，每级加载结束后持荷1或2分钟，让裂缝充分发展。持荷结束，标记裂缝并使用裂缝观测仪测量裂缝发展情况，记录裂缝宽度，钢筋、混凝土应变和位移计示数，然后再进行下一级的加载，直至上层混凝土受压开裂试验梁破坏。破坏后进行卸载时，采用位移控制，分3～4级卸载。
2.试验结果与分析
2.1试验梁承载能力分析
在试验过程中，将第一次出现裂缝的荷载称开裂荷载，加载过程中所达到的最大荷载成为最大荷载，将试验梁发生明显破坏标志的荷载称为破坏荷载，试验数据如下表1-1。
试验所得最大弯矩值应考虑自重影响，经计算试验所得实测值和理论值如下表1-2。
由上表可知试验测得最大弯矩值均大于理论值，虽然将试验梁3-5现浇层打掉，承载能力有所下降，但其实测最大弯矩值仍大于理论值。且梁3-2实测值是理论值的1.10倍，梁3-4为1.08倍，梁3-5为1.06倍。
2.2荷载—位移曲线
实测10m跨空心板梁跨中荷载--位移曲线如图6所示。
由图可以看出，试验梁3-5与 3-2、3-4虽然荷载相差较大，但是位移变化情况基本相似。可以分为三个阶段。 第一阶段，曲线均为直线，表明在此阶段梁体处于弹性状态。第二阶段曲线的切线斜率明显逐渐减小，荷载变化不大但位移变化明显，表明梁体处于弹塑性阶段。第三阶段曲线切线斜率再度下降，趋向于水平。表明梁体进入塑性阶段，直至破坏。
2.3钢筋应力
将空心板梁，跨中底板两侧钢筋位置凿除表面混凝土，露出纵向主筋，在纵向主筋上粘贴应变片，以测试加载过程中钢筋应力变化情况。预应力混凝土空心板梁3-4、梁3-5下边缘钢筋实测应力图如图7所示。
图中曲线可分为两个阶段;第一阶段荷载和钢筋应力呈线性关系，试验梁3-4在荷载150kN前，梁3-5在荷载约为125kN前，此时对应钢筋受拉的线弹性阶段。此后进入第二阶段，曲线斜率先是发生短暂且迅速地下降，然后继续呈线性关系发展，进入塑性阶段。
2.4裂缝发展及破坏形态
试验前，经检测未发现跨中附近有竖向裂缝，在试验初始阶段采用荷载控制加载，结构处于弹性受力阶段，不曾出现裂缝;随着荷载增加，跨中出现第一条竖向裂缝后，采用位移控制，继续加载，裂缝逐渐加宽、延长，并出现新裂缝。当发展到一定程度梁体产生斜裂缝，再继续加载，裂缝加宽，延长。混凝土退出工作，结构刚度逐渐变小，结构应变非线性显著，当荷载达到抗弯极限承载力时，裂缝宽度突然增加，结构破坏。跨中区域裂缝分布如图8所示。
结论
依托京沪高速改扩建工程，对10m跨先张法预应力空心板梁进行抗弯承载力试验，通过荷载试验和理论分析等方法，采集试验梁的位移、鋼筋应变、裂缝宽度等参数，对试验梁抗弯承载力验算。得出梁3-2实测值是理论值的1.10倍，梁3-4为1.08倍，梁3-5为1.06倍。
参考文献
[1]孙粉粉.在役空心板单梁破坏试验分析[J].山东交通科技，2020（05）：60-62.
[2]渠广镇，周广利，黄平明，韩万水，巩文龙，袁阳光.在役空心板桥梁拆除构件室内破坏试验[J].长安大学学报（自然科学版），2019，39（06）：57-66.
[3]王凯，牛健，杨怀茂.济青高速公路既有6～16m跨径空心板抗弯承载力试验研究[J].建筑技术开发，2020，47（10）：119-121.
作者简介：张传陟（2000-080男，汉，吉林通化，南京工程学院 建筑工程学院，本科在读，土木工程（交通土建）
关键词：预应力空心板梁;抗弯承载力;试验研究
Abstrac：In order to accurately assess the remaining flexural bearing capacity of the hollow slab girder after more than 20 years of service， the prestressed hollow slab girder bridge that has been in service for more than 20 years was dismantled and transported back to the laboratory for flexural capacity damage experiments. Development of deflection， steel bar strain， concrete strain and crack development at key locations are tested and recorded. The actual flexural bearing capacity of the hollow slab beam determined by the experiment is 1.10 times， 1.08 times， and 1.06 times of the theoretical flexural bearing capacity value.
Key words：Prestressed hollow slab beam;Flexural capacity;Experimental Research
引言
预应力空心板梁桥由于结构形式简单、施工方便、周期短、结构简单、占用空间小等优点，被广泛应用于桥梁建设中。是桥梁建设中最常见的桥型之一[1]。根据文献资料统计，空心板梁在桥梁中的应用比例达到了65%～70%。随着经济发展，我国车辆数量与重量与日俱增，它们对桥梁的损伤和破坏日益加重。再加之上世纪90年代修建的高速公路逐渐饱和，对这些桥梁结构进行承载性能与安全评估采取有效加固与维修技术措施已迫在眉睫。本文充分利用京沪高速公路改扩建机会，现场拆下3片设计荷载为汽车-超20、挂车-120的跨径为10m先张法预应力空心板梁，通过试验确定既有桥梁的抗弯承载力，判断旧桥梁是否符合新规范，为旧桥梁的拆除或者加固提升提供理论依据[3]。本文通过试验记录梁挠度，混凝土应变，钢筋级钢绞线应变，裂缝宽度和破坏荷载几个方面探究试验梁的抗弯承载能力。
1.试验概况
1.1试验梁概况
本文中3片试验梁编号分别为3-2、3-4、3-5，其中3-2、3-4为带有现浇层的空心板梁，3-5为拆除现浇层的空心板梁。预应力混凝土预制板、铰缝及整体化现浇混凝土均为40号。钢绞线采用符合ASTM A416-90a标准270级钢绞线，Фj12.7钢绞线，Ryb=1860MPa，松弛率为3.5%。非预应力钢筋采用П级钢筋和I级钢筋（GB1499-84）。钢板采用A3钢板（GB700-79）。图1为空心板梁横截面图，图2为试验梁3-5布置图，试验梁3-2、3-4布置均如图2所示，其中3-2，3-4带有现浇层。
1.2加载方式
加载系统由400t加载反力框架、分配梁、和可移动支撑等组成。采用两点法加载，在试验梁跨中布置分配梁。试验加载布置如图3所示[2]。
1.3测点布置
在试验梁L/4，L/2，3L/4及加载点所在两截面，共5个截面，梁顶及梁底粘贴应变片。在跨中底板两侧钢筋和钢绞线位置凿除表面混凝土，露出纵向主筋和钢绞线，并在钢筋和钢绞线上粘贴钢筋应变片。在试验梁的L/4，L/2，3L/4截面的梁底向梁内15cm处粘贴玻璃片，并在玻璃片下方布置位移传感器用以测量挠度[1]。图4测点截面图，图5位移计布置图。
1.4试验加载过程
试验采用两点法，运用荷载控制和位移控制进行加载。将应变片和位移计连接到应变测试仪，调试并清零后开始加载，先采用荷载控制每级加载20KN，加载至一定荷载后采用位移控制。进行位移控制时，按每级荷载变化适当调整位移变化。试验过程中，每级加载2或3分钟，每级加载结束后持荷1或2分钟，让裂缝充分发展。持荷结束，标记裂缝并使用裂缝观测仪测量裂缝发展情况，记录裂缝宽度，钢筋、混凝土应变和位移计示数，然后再进行下一级的加载，直至上层混凝土受压开裂试验梁破坏。破坏后进行卸载时，采用位移控制，分3～4级卸载。
2.试验结果与分析
2.1试验梁承载能力分析
在试验过程中，将第一次出现裂缝的荷载称开裂荷载，加载过程中所达到的最大荷载成为最大荷载，将试验梁发生明显破坏标志的荷载称为破坏荷载，试验数据如下表1-1。
试验所得最大弯矩值应考虑自重影响，经计算试验所得实测值和理论值如下表1-2。
由上表可知试验测得最大弯矩值均大于理论值，虽然将试验梁3-5现浇层打掉，承载能力有所下降，但其实测最大弯矩值仍大于理论值。且梁3-2实测值是理论值的1.10倍，梁3-4为1.08倍，梁3-5为1.06倍。
2.2荷载—位移曲线
实测10m跨空心板梁跨中荷载--位移曲线如图6所示。
由图可以看出，试验梁3-5与 3-2、3-4虽然荷载相差较大，但是位移变化情况基本相似。可以分为三个阶段。 第一阶段，曲线均为直线，表明在此阶段梁体处于弹性状态。第二阶段曲线的切线斜率明显逐渐减小，荷载变化不大但位移变化明显，表明梁体处于弹塑性阶段。第三阶段曲线切线斜率再度下降，趋向于水平。表明梁体进入塑性阶段，直至破坏。
2.3钢筋应力
将空心板梁，跨中底板两侧钢筋位置凿除表面混凝土，露出纵向主筋，在纵向主筋上粘贴应变片，以测试加载过程中钢筋应力变化情况。预应力混凝土空心板梁3-4、梁3-5下边缘钢筋实测应力图如图7所示。
图中曲线可分为两个阶段;第一阶段荷载和钢筋应力呈线性关系，试验梁3-4在荷载150kN前，梁3-5在荷载约为125kN前，此时对应钢筋受拉的线弹性阶段。此后进入第二阶段，曲线斜率先是发生短暂且迅速地下降，然后继续呈线性关系发展，进入塑性阶段。
2.4裂缝发展及破坏形态
试验前，经检测未发现跨中附近有竖向裂缝，在试验初始阶段采用荷载控制加载，结构处于弹性受力阶段，不曾出现裂缝;随着荷载增加，跨中出现第一条竖向裂缝后，采用位移控制，继续加载，裂缝逐渐加宽、延长，并出现新裂缝。当发展到一定程度梁体产生斜裂缝，再继续加载，裂缝加宽，延长。混凝土退出工作，结构刚度逐渐变小，结构应变非线性显著，当荷载达到抗弯极限承载力时，裂缝宽度突然增加，结构破坏。跨中区域裂缝分布如图8所示。
结论
依托京沪高速改扩建工程，对10m跨先张法预应力空心板梁进行抗弯承载力试验，通过荷载试验和理论分析等方法，采集试验梁的位移、鋼筋应变、裂缝宽度等参数，对试验梁抗弯承载力验算。得出梁3-2实测值是理论值的1.10倍，梁3-4为1.08倍，梁3-5为1.06倍。
参考文献
[1]孙粉粉.在役空心板单梁破坏试验分析[J].山东交通科技，2020（05）：60-62.
[2]渠广镇，周广利，黄平明，韩万水，巩文龙，袁阳光.在役空心板桥梁拆除构件室内破坏试验[J].长安大学学报（自然科学版），2019，39（06）：57-66.
[3]王凯，牛健，杨怀茂.济青高速公路既有6～16m跨径空心板抗弯承载力试验研究[J].建筑技术开发，2020，47（10）：119-121.
作者简介：张传陟（2000-080男，汉，吉林通化，南京工程学院 建筑工程学院，本科在读，土木工程（交通土建）