论文部分内容阅读
概述：介绍江西彭泽核电厂大件设备运输码头工程中固定引桥9.97m长的预应力空心板施工现场静载试验的目的、内容、检测方法，分析总结静载试验成果，并对该预应力空心板做出正确的质量评估。
关键词：预应力空心板 静载试验 质量评估
1 概况、试验目的和内容
大件设备运输码头水工建筑物由码头平台与固定引桥两部分组成，引桥宽为13.0m。引桥上部结构为预制安装预应力空心板，主跨度L=10m，空心板长9.97m，计算跨径L0=9.25m，有8跨，单跨13块板，共计104块空心板。
根据《预应力混凝土空心板》（GB14040-93）、设计文件的要求，对9.97m预应力空心板进行施工现场静载试验，以检验结构的受力性能和工作质量，判断预应力空心板结构的实际工作状态和受力性能，以及结构的刚度、强度和抗裂性能，为施工过程的质量控制、指导施工和竣工验收提供科学依据。
通过预应力空心板施工现场静载试验，可达到如下目的：
1. 通过预应力空心板静载试验，了解预应力空心板的实际强度、刚度和受力性能；
2. 评定预应力空心板承载能力是否达到设计荷载标准；
3. 进一步验证预应力空心板设计理论的正确性，积累科学技术资料，为设计提供可靠的试验数据。
2 抽检频率
根据设计要求和工程实际情况,由施工单位、监理、工程公司共同协商确定，在已安装的预应力空心板板中随机抽取中板、边板各1块作为试验板，进行静载试验。试验板龄期应在30天以上，且预应力钢筋已经张拉锚固完毕,混凝土强度已达到设计强度的100%，孔道浆液的强度不低于设计值的90%。
3 试验方案
根据设计要求和现场实际情况，编制了施工现场静载试验检测方案，确定了试验内容、检测项目、测点布置、荷载加载方法、试验测试方法、试验前准备、试验中止条件、注意事项、测试成果分析。
3.1 检测项目和测点布置
根据设计要求和静载试验检测方案，试验前对试验板的几何尺寸和空心板表面缺陷进行检查。应变测点在试验板跨中截面板底布置2个混凝土应变测点，在一侧腹板支座附近布置剪应力测点；挠度（变形）测点在试验板跨中截面板底布置2个挠度测点，利用百分表检测挠度；支座变形（沉降）测点在试验板两端支座处各布置两个支座变形（沉降）测点，利用百分表检测支座沉降；在试验前、后和试验过程中，对板结构是否出现裂缝进行观测；试验荷载卸载后，测定残余值，测试板的变形恢复能力。
具体测点布置示意图见图1：
3.2 荷载加载和试验测试方法
考虑混凝土桥面铺装的共同受力，计算出在设计活荷载和二期恒载共同作用下板底跨中截面的应力和挠度，以梁底应力和挠度控制（即加载效率为100%），反算出裸梁跨中加载量为静载试验荷载。根据设计要求,边板试验板跨中试验荷载加载值P=460.9KN、中板试验板跨中试验荷载加载值P=460.2KN。
加载前在试验板跨中截面两侧对称放置荷载分配梁，跨度1.0m，在荷载分配梁上放置千斤顶及荷载传感器，反顶加载横梁（由3根钢轨组成），并用钢丝绳栓住配载板，形成扁担式加载装置，利用千斤顶工作产生的反作用力进行加载。
本次试验加载装置示意图见图2：
为保证现场试验的安全与验证设计理论的平截面假定等理论，试验过程中加载分为六级（0→50%→60%→70%→80%→90%→100%），卸载分为两级（100%→50%→0）。试验前先对试验板施加80%的最大试验荷载进行预压（预压过程中按10%递增，同步对试验板进行裂缝观测），以消除塑性变形，检测测试系统工作性能。
正式加载时各级加载，每次分级加载保持荷载的时间取决于结构变位达到相对稳定所需要的时间，只有结构变位达到相对稳定后，才能进入下一级荷载阶段，每次分级加载保持荷载时间以结构变位小于所用测量仪器的最小分辨值为准，试验荷载达到100%时，持荷20min，每隔5min观测一次变位，直至达到相对稳定后进行分级卸载。
试验荷载加载时速度不宜过快，在结构达到相对稳定后观测读数值，记录应变、挠度值。每次加载后，均仔细检查试验板下翼缘是否有裂缝出现及裂缝发展情况，并测量挠度变化。当试验板承受最大控制荷载，持荷20 min后仍未出现裂纹，又试验板在静载作用下的挠度与计算跨度之比，未超过1/600，则试验板合格。
4 试验前准备和试验中止条件
4.1 试验前准备
试验前用5倍放大镜对试验板下翼缘进行外观检查，并用带色铅笔在试验板混凝土上详细描出局部缺陷。加载时出现的裂纹，则用另一种颜色的笔或加一种标记描出，以便区别。
为保证试验的顺利进行，试验前必须作好充分的准备，检查试验器材与装置，调试仪器，并调整梁的支撑高度，使试验板底到地面有适当距离，便于挠度测量；要先贴片，将初始值调零后再上试验装置（如荷载分配梁等），卸载完毕后要先将荷载分配梁取下后读数，避免其重量对试验结果产生影响。
4.2 试验中止条件
试验板底挠度过大，超过理论计算值；
应力（应变）值过大，超过理论计算值；
裂缝开展情况，如出现裂缝，应先停下检查原因，核实无误后再决定是否继续加载；
加载过程中，相关参数变化出现异常。
5 注意事项
台座、支点反力架的位置要准确；
用于加载的千斤顶、压力表及油泵应配套标定；
加载专人操作，并派专人指挥；
不应碰动仪表表座，水准测量、百分表读数以及填写记录表等工作均有专人负责。
6 测试成果分析
6.1 中板试验板成果分析
实测中板试验板跨中截面板底混凝土应力和挠度变化见表1、图3、图4：
从图3、图4可以看出，实测荷载-挠度及荷载-应力数据线性相关性均较好，中板试验板在试验荷载作用下处于弹性工作状态。
静载试验荷载：设计荷载为8t/㎡的均载和二期恒载叠加为试验控制荷载，中板试验板跨中截面试验荷载效率达到100%。试验荷载作用下，中板试验板跨中截面挠度变化及板底混凝土应力变化最不利结果汇总见表2：
试验结果得到跨中截面板底混凝土应力校验系数为0.58，跨中截面挠度校验系数为0.51，均满足《试验方法》中评定标准η≤1.05的要求；
卸载后残余挠度值与实测总挠度值的比值Sdy=0.005，满足《试验方法》中评定值Sdy≤0.20的要求；
在中板试验板跨中截面试验荷载效率达到100%荷载下，剪应力很小；
試验前及试验过程中，对中板试验板板体进行观察，未发现肉眼能看到的结构受力裂缝，符合部分预应力混凝土A类构件的使用要求。
6.2 边板试验板成果分析
实测边板试验板跨中截面板底混凝土应力和挠度变化见表3、图5、图6：
从图5、图6可以看出，实测荷载-挠度及荷载-应力数据线性相关性均较好，边板试验板在试验荷载作用下处于弹性工作状态。
静载试验荷载：设计荷载为8t/㎡的均载和二期恒载叠加为试验控制荷载，边板试验板跨中截面试验荷载效率达到100%。试验荷载作用下，边板试验板跨中截面挠度变化及板底混凝土应力变化最不利结果汇总见表4：
分析表4数据可知：
试验结果得到跨中截面板底混凝土应力校验系数为0.83，跨中截面挠度校验系数为0.76，均满足《试验方法》中评定标准η≤1.05的要求；
卸载后残余挠度值与实测总挠度值的比值Sdy=0.010，满足《试验方法》中评定值Sdy≤0.20的要求；
在边板试验板跨中截面试验荷载效率达到100%荷载下，剪应力很小；
试验前及试验过程中，对边板试验板板体进行观察，未发现肉眼能看到的结构受力裂缝，符合部分预应力混凝土A类构件的使用要求。
7 结论
静载试验数据经过整理计算并和理论值进行对比分析，结果表明：在试验荷载作用下，彭泽核电厂大件运输码头工程中板、边板试验板符合设计正常使用极限状态下的承载能力要求。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关键词：预应力空心板 静载试验 质量评估
1 概况、试验目的和内容
大件设备运输码头水工建筑物由码头平台与固定引桥两部分组成，引桥宽为13.0m。引桥上部结构为预制安装预应力空心板，主跨度L=10m，空心板长9.97m，计算跨径L0=9.25m，有8跨，单跨13块板，共计104块空心板。
根据《预应力混凝土空心板》（GB14040-93）、设计文件的要求，对9.97m预应力空心板进行施工现场静载试验，以检验结构的受力性能和工作质量，判断预应力空心板结构的实际工作状态和受力性能，以及结构的刚度、强度和抗裂性能，为施工过程的质量控制、指导施工和竣工验收提供科学依据。
通过预应力空心板施工现场静载试验，可达到如下目的：
1. 通过预应力空心板静载试验，了解预应力空心板的实际强度、刚度和受力性能；
2. 评定预应力空心板承载能力是否达到设计荷载标准；
3. 进一步验证预应力空心板设计理论的正确性，积累科学技术资料，为设计提供可靠的试验数据。
2 抽检频率
根据设计要求和工程实际情况,由施工单位、监理、工程公司共同协商确定，在已安装的预应力空心板板中随机抽取中板、边板各1块作为试验板，进行静载试验。试验板龄期应在30天以上，且预应力钢筋已经张拉锚固完毕,混凝土强度已达到设计强度的100%，孔道浆液的强度不低于设计值的90%。
3 试验方案
根据设计要求和现场实际情况，编制了施工现场静载试验检测方案，确定了试验内容、检测项目、测点布置、荷载加载方法、试验测试方法、试验前准备、试验中止条件、注意事项、测试成果分析。
3.1 检测项目和测点布置
根据设计要求和静载试验检测方案，试验前对试验板的几何尺寸和空心板表面缺陷进行检查。应变测点在试验板跨中截面板底布置2个混凝土应变测点，在一侧腹板支座附近布置剪应力测点；挠度（变形）测点在试验板跨中截面板底布置2个挠度测点，利用百分表检测挠度；支座变形（沉降）测点在试验板两端支座处各布置两个支座变形（沉降）测点，利用百分表检测支座沉降；在试验前、后和试验过程中，对板结构是否出现裂缝进行观测；试验荷载卸载后，测定残余值，测试板的变形恢复能力。
具体测点布置示意图见图1：
3.2 荷载加载和试验测试方法
考虑混凝土桥面铺装的共同受力，计算出在设计活荷载和二期恒载共同作用下板底跨中截面的应力和挠度，以梁底应力和挠度控制（即加载效率为100%），反算出裸梁跨中加载量为静载试验荷载。根据设计要求,边板试验板跨中试验荷载加载值P=460.9KN、中板试验板跨中试验荷载加载值P=460.2KN。
加载前在试验板跨中截面两侧对称放置荷载分配梁，跨度1.0m，在荷载分配梁上放置千斤顶及荷载传感器，反顶加载横梁（由3根钢轨组成），并用钢丝绳栓住配载板，形成扁担式加载装置，利用千斤顶工作产生的反作用力进行加载。
本次试验加载装置示意图见图2：
为保证现场试验的安全与验证设计理论的平截面假定等理论，试验过程中加载分为六级（0→50%→60%→70%→80%→90%→100%），卸载分为两级（100%→50%→0）。试验前先对试验板施加80%的最大试验荷载进行预压（预压过程中按10%递增，同步对试验板进行裂缝观测），以消除塑性变形，检测测试系统工作性能。
正式加载时各级加载，每次分级加载保持荷载的时间取决于结构变位达到相对稳定所需要的时间，只有结构变位达到相对稳定后，才能进入下一级荷载阶段，每次分级加载保持荷载时间以结构变位小于所用测量仪器的最小分辨值为准，试验荷载达到100%时，持荷20min，每隔5min观测一次变位，直至达到相对稳定后进行分级卸载。
试验荷载加载时速度不宜过快，在结构达到相对稳定后观测读数值，记录应变、挠度值。每次加载后，均仔细检查试验板下翼缘是否有裂缝出现及裂缝发展情况，并测量挠度变化。当试验板承受最大控制荷载，持荷20 min后仍未出现裂纹，又试验板在静载作用下的挠度与计算跨度之比，未超过1/600，则试验板合格。
4 试验前准备和试验中止条件
4.1 试验前准备
试验前用5倍放大镜对试验板下翼缘进行外观检查，并用带色铅笔在试验板混凝土上详细描出局部缺陷。加载时出现的裂纹，则用另一种颜色的笔或加一种标记描出，以便区别。
为保证试验的顺利进行，试验前必须作好充分的准备，检查试验器材与装置，调试仪器，并调整梁的支撑高度，使试验板底到地面有适当距离，便于挠度测量；要先贴片，将初始值调零后再上试验装置（如荷载分配梁等），卸载完毕后要先将荷载分配梁取下后读数，避免其重量对试验结果产生影响。
4.2 试验中止条件
试验板底挠度过大，超过理论计算值；
应力（应变）值过大，超过理论计算值；
裂缝开展情况，如出现裂缝，应先停下检查原因，核实无误后再决定是否继续加载；
加载过程中，相关参数变化出现异常。
5 注意事项
台座、支点反力架的位置要准确；
用于加载的千斤顶、压力表及油泵应配套标定；
加载专人操作，并派专人指挥；
不应碰动仪表表座，水准测量、百分表读数以及填写记录表等工作均有专人负责。
6 测试成果分析
6.1 中板试验板成果分析
实测中板试验板跨中截面板底混凝土应力和挠度变化见表1、图3、图4：
从图3、图4可以看出，实测荷载-挠度及荷载-应力数据线性相关性均较好，中板试验板在试验荷载作用下处于弹性工作状态。
静载试验荷载：设计荷载为8t/㎡的均载和二期恒载叠加为试验控制荷载，中板试验板跨中截面试验荷载效率达到100%。试验荷载作用下，中板试验板跨中截面挠度变化及板底混凝土应力变化最不利结果汇总见表2：
试验结果得到跨中截面板底混凝土应力校验系数为0.58，跨中截面挠度校验系数为0.51，均满足《试验方法》中评定标准η≤1.05的要求；
卸载后残余挠度值与实测总挠度值的比值Sdy=0.005，满足《试验方法》中评定值Sdy≤0.20的要求；
在中板试验板跨中截面试验荷载效率达到100%荷载下，剪应力很小；
試验前及试验过程中，对中板试验板板体进行观察，未发现肉眼能看到的结构受力裂缝，符合部分预应力混凝土A类构件的使用要求。
6.2 边板试验板成果分析
实测边板试验板跨中截面板底混凝土应力和挠度变化见表3、图5、图6：
从图5、图6可以看出，实测荷载-挠度及荷载-应力数据线性相关性均较好，边板试验板在试验荷载作用下处于弹性工作状态。
静载试验荷载：设计荷载为8t/㎡的均载和二期恒载叠加为试验控制荷载，边板试验板跨中截面试验荷载效率达到100%。试验荷载作用下，边板试验板跨中截面挠度变化及板底混凝土应力变化最不利结果汇总见表4：
分析表4数据可知：
试验结果得到跨中截面板底混凝土应力校验系数为0.83，跨中截面挠度校验系数为0.76，均满足《试验方法》中评定标准η≤1.05的要求；
卸载后残余挠度值与实测总挠度值的比值Sdy=0.010，满足《试验方法》中评定值Sdy≤0.20的要求；
在边板试验板跨中截面试验荷载效率达到100%荷载下，剪应力很小；
试验前及试验过程中，对边板试验板板体进行观察，未发现肉眼能看到的结构受力裂缝，符合部分预应力混凝土A类构件的使用要求。
7 结论
静载试验数据经过整理计算并和理论值进行对比分析，结果表明：在试验荷载作用下，彭泽核电厂大件运输码头工程中板、边板试验板符合设计正常使用极限状态下的承载能力要求。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看