怀安制梁场静载试验方案.docx

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怀安制梁场静载试验方案

新建张呼铁路

后张法预应力混凝土箱型简支梁预制

跨度31.5m预制箱梁

静载试验方案

目录

1.编制依据1

2.编制目的及编制范围1

3.工程概况1

4.静载试验试验前的准备2

5.试验条件及仪器、设备5

6.加载计算6

7.加载方法9

8.评定标准10

9.主要人员配备10

10.安全及防护措施11

11.静载试验记录和试验报告11

跨度31.5m预制箱梁静载试验方案

1.编制依据

1.1、《预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及标定标准》（TB/T2092—2003）；

1.2、《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》铁科技[2004]120号；

1.3、《高速铁路桥涵工程施工技术指南》铁建设［2010］241号；

1.4、《铁路工程施工安全技术规程》（上册）TB10401.1-2003；

1.5、《铁路工程施工安全技术规程》（下册）TB10401.2-2003；

1.6、《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005；

1.7、《施工图设计文件》，通桥（2009）2229-I；

1.8、《施工工艺细则》。

2.编制目的及编制范围

明确箱梁静载弯曲试验的程序，所需要的设备。

以及静载试验所需做的准备工作，技术人员需要掌握的技术要点、操作要求、相关标准和规范要求。

本方案适用于中铁四局集团第一工程有限公司怀安制梁场整孔箱梁31.5m静载弯曲试验。

3.工程概况

中铁四局集团第一工程有限公司怀安制梁场,承担新建张家口至呼和浩特铁路工程ZHZQ-1标DK0+000至DK24+678计24.678km范围内684孔简支箱梁的预制任务,其中32m跨箱梁655片，24m跨箱梁28片，20m跨箱梁1片。

根据《预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及标定标准》（TB/T2092—2003）要求在正常生产条件下，同类别、同跨度梁60件或连续三个月产量（三个月产量不足60件时）计一批，每批抽检1件。

静载选择在终张拉30d后进行。

我场存梁台座6-6作为静载台座，跨度23.5m及31.5m箱梁共用。

静载试验采用自平衡静载反力架。

4.静载试验试验前的准备

4.1试验梁参数具体见静载试验计算书

4.2静载试验数据：

有碴轨道跨度31.5m简支梁静载试验数据（通桥（2009）2229-I，由中铁工程设计咨询集团有限公司提供，具体见表1：

跨度31.5m双线箱梁跨中截面设计基本数据表表1

图号

符号

单位

通桥（2009）2229-I

跨度

L

m

31.5

箱梁属性

直线

曲线

有声屏障

无声屏障

有声屏障

无声屏障

梁自重力矩

Mz

KN•m

27188.37

27188.37

27188.37

27188.37

道砟、线路产生的力矩（含防水层、保护层）

Md

KN•m

23814.00

21457.41

25922.53

23565.93

活载力矩（含动力系数）

Mh

KN•m

24164.75

24164.75

24164.75

24164.75

动力系数

1+μ

1.127

1.127

1.127

1.127

梁跨中截面换算面积

Ao

m2

8.21343

8.20574

8.21882

8.21343

梁下缘换算截面抵抗矩

Wo

m3

4.3069

4.2956

4.3164

4.3069

预应力钢筋面积

Ay

m2

0.04284

0.04144

0.04382

0.04284

预应力合力中心到换算截面重心轴的距离

eo

m

1.3259

1.3278

1.329

1.3259

收缩、徐变应力损失值

σL6

MPa

111.66

108.11

114.44

111.66

松弛应力损失值

σL5

MPa

15.44

15.41

15.37

15.44

挠跨比

f/L

1/3691

1/3684

1/3698

1/3691

抗裂安全系数

Kf

1.33

1.34

1.32

1.33

注：

根据设计院关于《有砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁技术交底报告》确定静载试验加载点横向距离取5980mm，跨度31.5m双线箱梁挠度修正系数Ψ取1.0028。

4.3自平衡式箱梁静载试验台基本结构

自平衡式箱梁静载试验台是根据铁道部桥梁静载试验要求设计的静载试验设备。

其基本原理是千斤顶产生的力作用在混凝土梁和千斤顶横梁上，通过桁架、拉杆和下横梁传到盆式支座上，最后实现自平衡。

设备主要组成：

由主梁体、上横梁、下横梁、千斤顶横梁、油压系统及拉力杆（精轧螺纹钢）等6个主要部分组成。

主梁体由3节（8m+16m+8m）焊接钢箱梁和钢桁架拼装而成,运输、安装、拆卸很方便，同时能满足跨度31.5m、23.5m预置混凝土箱梁静载试验要求。

上横梁、下横梁为铆焊结构件，最大长度为9100mm，最大重量约11吨。

4.4试验梁安装及试验前的准备

4.4.1梁两端支座安装高差不大于10mm，同一支座两侧高差不大于2mm，箱梁四支点不平整度不大于2mm。

支座安装后受力前须解除支座约束。

支座安装后的实测跨度应符合标准要求。

4.4.2支座应设置在试验台座中心线上，且跨距须与待试梁相符。

在支座上标划出中心线，以便与梁中心线对正，支座安装位置见图1。

试验梁移入台座对中后，在梁顶面上标出梁体腹板、跨中及支座中心线，由跨中沿腹板中心线（距箱梁纵向中心线2.990m）标出跨中、4m、8m共10个点作为梁体的加载中心点（具体见图1），在每一加载点铺设砂垫层1～2cm（找平）及钢垫板（尺寸50×50×2cm），钢垫板用水平尺找平后移入千斤顶。

千斤顶中心与梁体加载中心纵横向位置偏差均不大于10mm。

图1加载点及支座平面布置图

图2加载点横向布置图

4.4.3在两腹板外侧跨中、4m、8m点处做好编号，以便数据统计。

4.4.4各千斤顶中心与加力架横梁中心线纵横向偏差均不大于10mm，加载前千斤顶活塞外露量3～5cm（从跨中到梁端依次递减），加载千斤顶与横梁之间的不得有空隙。

4.4.5为避免梁体偏载，静载反力架纵横轴线与试验梁纵横轴线偏差不得大于10mm。

4.5安装测量挠度的支架

在梁体跨中及支座中心两侧分别安装磁吸座百分表进行挠度测量，加载前百分表预压量设定为10mm。

百分表吸座固定支架采用钢管制作，固定支架应牢固、稳定，且不受加载时静载试验台座变形的影响。

4.6试验梁初始裂纹检查、标识

加载前梁场裂纹观测组采用10倍放大镜对梁体跨中两侧1/2跨度范围内的下缘和梁底面进行外观检查；并对初始裂缝（表面收缩裂缝和表面损伤裂缝）及局部缺陷用蓝色铅笔详细描出。

4.7试验梁静载试验前仔细核查原始资料。

5.试验条件及仪器、设备

5.1简支梁静载试验在终张拉30d后进行，不足30d时应由设计方检算确定。

5.2试验仪器、设备

5.2.1加载用千斤顶型号为YDC2000（200t）,校验系数不大于1.05。

5.2.2压力表采用防震型，其精度等级为0.4级。

5.2.3压力表应分级标定，级差不大于加载最大值的10%，加载速度不大于3KN/s，标定荷载不小于加载最大值的1.1倍，且持荷10min。

千斤顶与压力表需配套标定，应采用千斤顶顶压试验机的标定方式，其活塞的外露量应约等于试验最大荷载时的外露量；各级荷载下应以压力表的表盘整读数对应压力机的表盘读数。

5.2.4配套标定数据应进行线性回归，线性回归相关系数应不小于0.999，并根据加载等级计算各级荷载下的表示值。

5.2.5挠度测量端部采用0～30mm百分表，跨中采用0～50mm大量程百分表，最小分度值不大于0.01mm。

5.2.6用于观察裂缝普通放大镜放大倍数为10倍，直径为60mm；量测裂缝宽度使用读数显微镜，型号为WYSK-40X，最小分度值0.01mm

5.2.7测量跨度用50m钢卷尺，其最小分度值不大于1mm。

5.2.8弹簧式拉力测力计为200N，示值误差为±1%F.S。

5.2.9试验所用计量设备、仪表、仪器、钢卷尺等均需要经法定计量检定部门检定合格，且在有效期内。

5.3试验设备及工具见表2

表2试验设备及工具表

序号

机械设备及工具名称

单位

数量

备注

1

静载试验台座

座

1

2

自平衡试验架

套

1

3

千斤顶

台

11

200t，备用1台

4

油泵

台

11

备用1台

5

标准油压表（0～40MPa）

块

11

0.4级，备用1块

6

大量程百分表

块

3

0-50mm，备用1块

7

大量程百分表

块

5

0-30mm，备用1块

8

普通放大镜

个

10

放大倍数10

9

读数显微镜

个

1

WYSK-40X裂缝测宽仪

10

50米钢卷尺

把

2

11

弹簧式拉力测力计

把

2

200N

12

秒表

个

3

静载计时

13

红蓝笔

支

10

裂缝标识用

6.加载计算

等效集中荷载采用10点加载，跨中设一集中荷载，其余在左右对称布置，各荷载纵向间距均为4m，见下图：

6.1根据加载图式计算a值，跨中弯矩M为：

M=R×L/2-PiXi，其中P1=P2=P3=P4=P5,则M=Pa，即a=M/P。

跨中弯矩：

M=R×L/2-ΣPiXi其中Pi=2P

则M=5P×15.75-2P×8-2P×4=54.75P

a=54.75

6.2计算未完成的预应力损失事例

表3未完成的应力损失△δs计算用系数η1和η2

时间

2

10

20

30

40

60

η1

0.33

0.37

0.40

0.43

0.50

η2

0.50

用内插

法计算

用内插

法计算

用内插

法计算

1.00

1.00

静载试验终张龄期暂按照32天计算，η1=0.4060，η2=0.8944

△δs=（1-η1）δ6+（1-η2）δ5=0.594×90.72+0.1056×15.41=55.51MPa

6.3计算未完成的补偿弯距

△Ms=△δs×（Ay+Ag）（Wo/Ao＋eo）×103=55.51×0.03528×（5.618032/8.85093+1.6007）×103=4377.87KN.m

6.4每个加载点千斤顶自重（Pu）：

120kg，下钢垫板、砂重（Ps）：

0.00785×20×500×500/1000+1500×0.6×0.6×0.01=44.7Kg，合计164.7kg。

加载设备总重：

1.647t。

Ms=a×（Pu+Ps）×9.8/1000=88.37KN.m

6.5计算基数级加载（防水层未铺设）

Mka=MdKq/Kp+△Ms/Kp-Ms

6.6计算各级加载值

MK=K（MZ+Md+Mh））Kq/Kp+△Ms/Kp-MzKq/Kp-Ms

P=Mk/a

其中静活载级的荷载为：

Pkb=[Mh/（1+μ）Kq/Kp+Mka]/a，将计算的各级加载结果填入下表4，以备静载试验使用。

试验梁号

灌注日期

设计强度等级

设计图号

张拉日期

终张拉混凝土强度

设计抗裂安全系数

试验日期

梁体28d混凝土强度

设计挠跨比

检验类别

出场检验

梁体28d弹性模量

静载试验情况

第一循环加载

加载等级

0.6级

基数级

0.7级

0.8级

静活

载级

1.00级

基数级

荷载PKKN

/

/

第二循环加载

加载等级

0.6级

基数级

0.7级

0.8级

静活

载级

1.00级

1.05级

1.10级

1.15级

1.20级

荷载PKKN

/

表4各级加载数值计算表

7.加载方法

7.1试验梁的加载分两个循环进行。

以加载系数K表示加载等级，加载系数K是加载试验梁中梁体跨中承受的弯矩与设计弯矩之比。

试验准备工作结束后梁体承受的荷载状态为初始状态；基数级下梁体跨中承受的弯矩指梁体质量与二期横载质量对跨中弯矩之和。

7.1.1全预应力梁各循环的加载等级

第一加载循环：

初始状态→基数级Ka（静停3min）→0.7（静停3min）→0.8（静停3min）→静活载级Kb（静停3min）→1.0（静停20min）→静活载级（静停1min）→基数级Ka（静停1min）→初始状态（静停10min）；

第二加载循环：

初始状态→基数级Ka（静停3min）→0.7（静停3min）→0.8（静停3min）→静活载级Kb（静停3min）→1.0（静停5min）→1.05（静停5min）→1.10（静停5min）→1.15（静停5min）→1.20（静停20min）→1.10（静停1min）→静活载级Kb（静停1min）→基数级Ka（静停1min）→初始状态。

7.1.2当在第二加载循环中不能判断是否已出现受力裂缝时，应进行受力裂缝验证加载。

验证加载从第二加载循环卸载至静活载级后开始。

验证加载：

静活载级Kb（静停5min）→1.0（静停5min）→1.05（静停5min）→1.10（静停5min）→1.15（静停5min）→1.20（静停5min）→1.10（静停1min）→静活载级Kb（静停1min）→基数级Ka（静停1min）→初始状态。

7.2各千斤顶同速、同步达到同一荷载值，加载速度不宜超过3KN/s。

7.3每级加载后均应仔细检查梁体下缘和梁底有无裂缝出现。

如出现裂缝或初始裂缝延伸，应用红铅笔标注，并注明荷载等级，量测裂缝宽度。

7.4每级加载后均测量梁体跨中和各支座的位移变化，以同一截面的两侧的平均值分别作为相应截面的竖向位移量。

跨中截面的竖向位移量减去支座沉降影响量即为该级荷载下的跨中实测挠度值。

7.5加载试验过程中应设专人监控梁顶加力千斤顶情况，并及时进行纠偏，如若发生较大偏移，应及时通知静载技术总负责。

7.6加载过程中应有专人采用水准仪对反力架线性变化情况进行监控，监控主要点：

跨中、反力架主梁接头位置，如有异常情况应及时通知静载技术总负责。

7.7对每级加载下的实测挠度值应仔细复核，发现异常立即查明原因。

8.评定标准

8.1梁体刚度合格的评定

实测静活载挠度值合格标准：

f实测≦1.05（f设计/ψ）

8.2在K=1.20加载等级下持荷20min，梁体下边缘未发现受力裂缝或下侧面的受力裂缝未延伸至梁底边。

8.3当最后一轮加载时静活载挠度值不满足8.1的要求，则梁体的刚度不合格。

9.主要人员配备

9.1组长：

帅勇

副组长：

黄业全、刘洲、王选举

组员：

刘畅、何强、李路、刘伟、张恩春、蒋泽龙、梅超、樊恒志、伍元富、鲁健、孙长慈、杨硕、李皖、王涛、王一楠等

9.2人员分工：

刘洲-总协调、技术总负责；

黄业全-现场施工总负责；

刘畅-现场静载试验总指挥；

张恩春、刘伟、樊恒志-负责张拉设备的检查、校验、安装及拆除，负责静载试验架的检查、安装、拆除。

伍元富-负责静载试验加载计算,负责静载试验的过程控制及结果整理。

梅超-负责百分表支架就位，加载分配梁、上锚梁、支座、钢板等的准备。

蒋泽龙-负责加载点位和支座线的确定，负责支座安装、找平，百分表安装位置的确定。

李德明、洪光-负责静载梁支座的对中、安装；反力架的安装。

周飞-负责现场安全及防护，观测加载架变形及千斤顶行程情况。

何强-负责检测量设备的校验、准备，百分表支架的安装，挠度观测、记录。

油表观测及分级到位举旗-工程部，共10人。

试验室-负责挠度观测、记录。

李德明-负责指导提梁机对梁体的对位，提梁机的状态检验及维修保养。

牛砚朝-电工，负责配电箱的安装及现场用电。

王选举、李路、刘洲-裂缝观测。

预应力张拉作业人员10人-加载组人员。

10.安全及防护措施

1）吊梁应有专人指挥，按操作规程施工；

2）吊装反力架时梁下严禁站人；

3）高压油路和电路符合有关要求；

4）验梁在必要时应设防风、防倾支护；

5）仪器、仪表和电器应有防雨、防晒条件。

6）试验区域采用反光锥及彩旗围护封闭，禁止非静载作业人员入内。

11.静载试验记录和试验报告

11.1、静载试验记录的主要项目包括：

a、试验梁、支座、试验装备、设备、仪器安装记录；

b、千斤顶与油压表配套标定记录；

c、各级加载数值级加载事件记录；

d、支座沉降和跨中竖向位移测量及挠度记录；

e、裂缝部位、裂缝宽度与荷载等级关系记录；

11.2、静载弯曲试验报告主要内容包括：

a、检验单位和受检企业名称；

b、受检产品型号和规格；

c、检验类别；

d、检验日期；

e、检验项目和检验依据；

f、抽样办法和抽样数量；

g、试验设备和仪器、仪表；

h、加载图示和加载程序；

i、检验结果、评定标准和检验结论；

j、检验报告审批签章；