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CN112556951A - 一种预制t梁快速荷载试验的试验装置及试验方法 - Google Patents

一种预制t梁快速荷载试验的试验装置及试验方法 Download PDF

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CN112556951A
CN112556951A CN202011367163.5A CN202011367163A CN112556951A CN 112556951 A CN112556951 A CN 112556951A CN 202011367163 A CN202011367163 A CN 202011367163A CN 112556951 A CN112556951 A CN 112556951A
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CN
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loading
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CN202011367163.5A
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韩海宏
叶蔷
孙吉飚
潘秀钻
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Jstigroup Testing And Certification Co ltd
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Jstigroup Testing And Certification Co ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0025Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings of elongated objects, e.g. pipes, masts, towers or railways
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Abstract

本发明涉及工程检测技术领域,尤其涉及一种预制T梁快速荷载试验的试验装置,包括:千斤顶,设置在预制T梁跨中位置,千斤顶顶部设置有荷载;荷载计,设置在千斤顶靠近荷载的一端;分摊装置,设置在千斤顶底部,且位于千斤顶与预制T梁之间,分摊装置增加千斤顶与预制T梁之间的受力面积。本发明中,千斤顶设置在预制T梁的跨中位置,对预制T梁跨中最不利工况进行测试,加载受力明确,使用集中荷载加载代替堆载加载,准备工作简便,便于实施,试验时间大大缩短,降低了安全风险,且通过设置荷载计,对千斤顶的力进行精确控制,通过设置分摊装置,增大千斤顶与试验梁体的受力面,防止局部受力过大且加载过程更加稳固。

Description

一种预制T梁快速荷载试验的试验装置及试验方法
技术领域
本发明涉及工程检测技术领域,尤其涉及一种预制T梁快速荷载试验的试验装置及试验方法。
背景技术
由于我国目前还没有针对桥梁工程中预制单梁荷载试验的相关标准,在进行单梁荷载试验时,往往是参照如《预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准》(TB/T2092-2003)、《混凝土结构试验方法标准》(GBT50152-2012)及其他方法。
在实际工程中,一般采用如下两种加载方法:(1)均布荷载即堆载法加载,对现场采用足够重量且较准确、容易估计重量的堆积物如水泥、钢筋、钢绞线、预制盖板、边沟板等进行加载,但是这种加载方法准备工作时间长,耗费较大的人力物力,现场实施时间长,安全风险较高;(2)集中荷载加载,在试验梁顶面布置多道横梁,然后在上面进行堆载,这种加载方法虽然采用“等效荷载”加载,但是由于“等效荷载”与均布荷载计算挠度的力学模型并不相同,考虑到跨中弯矩等效,在跨中弯矩等效的工况下,试验单梁的挠度是不等效的。
现有技术中缺乏一种快速、安全、满足规范要求的荷载试验装置及试验方法,鉴于上述问题的存在,本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识,并配合学理的运用,积极加以研究创新,以期创设一种预制T梁快速荷载试验的试验装置及试验方法,使其更具有实用性。
发明内容
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种预制T梁快速荷载试验的试验装置,包括:
千斤顶,所述千斤顶设置在预制T梁跨中位置,所述千斤顶顶部设置有荷载;
荷载计,所述荷载计设置在所述千斤顶靠近荷载的一端;
分摊装置,所述分摊装置设置在所述千斤顶底部,且位于所述千斤顶与预制T梁之间,所述分摊装置增加所述千斤顶与预制T梁之间的受力面积。
进一步地,所述分摊装置包括:
多个枕木,多个所述枕木设置在预制T梁上;
工字钢,所述工字钢设置在所述枕木上,所述千斤顶设置在所述工字钢上,所述工字钢垂直于所述枕木设置。
进一步地,所述枕木底部设置有细沙。
进一步地,所述荷载计上端设置有调平钢板。
本发明还包括一种预制T梁快速荷载试验的试验方法,包括如下步骤:
S10:在预制T梁的长度延伸方向两端底部放置垫块;
S20:在预制T梁跨中位置放置试验装置;
S30:对试验装置加载荷载;
S40:对预制T梁跨中挠度进行计算。
进一步地,对试验装置加载荷载的荷载加载效率取0.95~1.05。
进一步地,使用另一片预制T梁对待测预制T梁进行加载荷载。
进一步地,对预制T梁加载的步骤具体为:吊起另一片预制T梁,吊点位于预制T梁其中一端,将另一端放置在试验装置上,并保持两端水平。
本发明的有益效果为:本发明中通过设置千斤顶、荷载计和分摊装置,千斤顶设置在预制T梁的跨中位置,对预制T梁跨中最不利工况进行测试,加载受力明确,使用集中荷载加载代替堆载加载,准备工作简便,便于实施,试验时间大大缩短,降低了安全风险,且通过设置荷载计,对千斤顶的力进行精确控制,通过设置分摊装置,增大千斤顶与试验梁体的受力面,防止局部受力过大且加载过程更加稳固。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明加载时的示意图。
附图标记:1、细沙;2、枕木;3、工字钢;4、千斤顶;5、荷载计;6、调平钢板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
在本发明的描述中,需要说明的是,属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体式连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接连接,也可以是通过中间媒介间接连接,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示,一种预制T梁快速荷载试验的试验装置,包括:
千斤顶4,千斤顶4设置在预制T梁跨中位置,千斤顶4顶部设置有荷载;
荷载计5,荷载计5设置在千斤顶4靠近荷载的一端;
分摊装置,分摊装置设置在千斤顶4底部,且位于千斤顶4与预制T梁之间,分摊装置增加千斤顶4与预制T梁之间的受力面积。
通过设置千斤顶4、荷载计5和分摊装置,千斤顶4设置在预制T梁的跨中位置,对预制T梁跨中最不利工况进行测试,加载受力明确,使用集中荷载加载代替堆载加载,准备工作简便,便于实施,试验时间大大缩短,降低了安全风险,且通过设置荷载计5,对千斤顶4的力进行精确控制,通过设置分摊装置,增大千斤顶4与试验梁体的受力面,防止局部受力过大且加载过程更加稳固。
作为上述实施例的优选,分摊装置包括:
多个枕木2,多个枕木2设置在预制T梁上;
工字钢3,工字钢3设置在枕木2上,千斤顶4设置在工字钢3上,工字钢3垂直于枕木2设置。
通过设置多个枕木2,将枕木2垂直于梁长方向并排布置,将工字钢3并排焊接,与枕木2垂直布置在其正上方,工字钢3顶面中心布置千斤顶4,有效的增大千斤顶4与待测梁体之间的受力面积,使得梁体受力更加均匀,防止局部受力过大且加载过程更加稳固,且工字钢3和枕木2为工地常见材料,取材方便。
在试验之前,需要对工字梁和预制T梁局部受力进行计算,看是否满足试验要求,工字钢局部受力面积A:A=L×d。
式中,L为工字钢受力长度,d为工字钢受力宽度。
工字钢局部压应力σ:σ=N/A≤f
式中,N为作用在工字钢的轴心力,A为工字钢受力面积,f为钢材抗压强度设计值。
T梁的局部受力面积为A:A=L×d
式中,L为T梁受力长度,d为T梁受力宽度。
T梁局部压应力σ:σ=N/A≤fcd
式中,N为作用在T梁的轴心力,A为T梁受力面积,fcd为混凝土抗压强度设计值。
作为上述实施例的优选,枕木2底部设置有细沙1。
在枕木2底部设置细沙1,细沙1用于枕木2与预制T梁顶面之间的调平,使得枕木2上顶面更加平整,防止加载时不垂直加载,且避免枕木2和预制T梁集中受力,增加试验的准确性和安全性。
作为上述实施例的优选,荷载计5上端设置有调平钢板6。
通过在荷载计5上设置有调平钢板6,调平钢板6用于荷载计5与加载梁之间的调平,确保垂直加载,增加试验的准确性。
如图2所示,本发明还包括一种预制T梁快速荷载试验的试验方法,包括如下步骤:
S10:在预制T梁的长度延伸方向两端底部放置垫块;
S20:在预制T梁跨中位置放置试验装置;
S30:对试验装置加载荷载;
S40:对预制T梁跨中挠度进行计算。
通过在预制T梁跨中位置放置试验装置,然后对试验装置加载荷载,然后对预制T梁跨中挠度进行计算,使用集中加载荷载代替堆载加载,加载受力明确,在跨中最不利工况,可取得良好的效果,试验准备工作简便,易于实施,且试验时间大大缩短,降低了安全风险,提高了检测效率,节约了人力物力,缩短了施工工期。
作为上述实施例的优选,对试验装置加载荷载的荷载加载效率取0.95~1.05。
以4×40m的预制T梁为例,计算加载:
1)横向分布系数计算
①计算抗扭修正系数β
Figure BDA0002804911220000071
式中,G为混凝土的剪切模量,l为T梁的计算跨径,IT为T梁的抗扭惯矩,E为混凝土的弹性模量,
Figure BDA0002804911220000072
ai为各梁中心与桥梁横截面中心线的距离,Ii为各梁的抗弯惯性矩。
②各梁跨中横向影响线的竖标值η1i(以1号梁为例)
Figure BDA0002804911220000073
式中,β为计算抗扭修正系数,e为偏心距。
活载作用下,各梁跨中的横向分布系数,就是通过竖向坐标绘制影响线,进行叠加计算得到的。
2)加载效率计算
依据《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/T J21-01-2015),为保证试验效果,对于某一特定荷载工况,试验荷载的大小和加载位置的选择采用静载试验效率系数ηq进行控制,静力试验荷载的效率系数即为试验施加荷载产生的作用效应和设计荷载作用效应(考虑冲击影响)的比值,即:
Figure BDA0002804911220000081
式中:Ss为静载试验荷载作用下,某一加载试验项目对应的加载控制截面内力或位移的最大计算效应值;S为控制荷载产生的同一加载控制截面内力或位移的最不利效应计算值;μ为按规范取用的冲击系数;ηq为静力试验荷载的效率系数。
预应力混凝土预制T梁、封锚段、湿接缝、现浇连续段及桥面现浇层均采用C50混凝土,抗压弹性模量Ec=3.45×104MPa,容重γ=26kN/m3。桥面铺装采用10cm厚沥青混凝土,容重γ=24kN/m3,现浇桥面层为8cm厚C50混凝土,重γ=26kN/m3。
建立计算模型,通过计算得到跨中设计内力值、设计挠度值、加载内力值和加载挠度值,如下表所示:
表1设计及不同加载效率下的内力、挠度值汇总表
Figure BDA0002804911220000082
通过表中计算结果可知,单集中荷载加载情况下,当荷载效率系数为0.85时,计算挠度值为设计挠度的0.79;当荷载效率系数为0.95时,计算挠度值为设计挠度的0.92;当荷载效率系数为1.05时,计算挠度值为设计挠度的1.0。
因此,单集中荷载加载情况下,荷载加载效率取0.95~1.05,既考虑到跨中弯矩等效,又增大了跨中挠度,使试验单梁的挠度与设计计算挠度接近。
作为上述实施例的优选,使用另一片预制T梁对待测预制T梁进行加载荷载。
因为荷载加载效率取0.95~1.05,所以使用另一片预制T梁对待测预制T梁进行加载,在满足荷载加载效率的同时,操作方便,免去施加荷载的设备与挑战加载荷载的力,大大缩短了试验的时间,以50片预制T梁进行试验估算,采用本发明中的试验方法可节约时间至少30天。
作为上述实施例的优选,对预制T梁加载的步骤具体为:吊起另一片预制T梁,吊点位于预制T梁其中一端,将另一端放置在试验装置上,并保持两端水平。
通过吊起另一片预制T梁,吊点位于预制T梁其中一端,将另一端放置在试验装置上,并保持两端水平,从而保证加载的荷载值,保证了试验的准确性。
本行业的技术人员应该了解,本发明发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种预制T梁快速荷载试验的试验装置,其特征在于,包括:
千斤顶(4),所述千斤顶(4)设置在预制T梁跨中位置,所述千斤顶(4)顶部设置有荷载;
荷载计(5),所述荷载计(5)设置在所述千斤顶(4)靠近荷载的一端;
分摊装置,所述分摊装置设置在所述千斤顶(4)底部,且位于所述千斤顶(4)与预制T梁之间,所述分摊装置增加所述千斤顶(4)与预制T梁之间的受力面积。
2.根据权利要求1所述的预制T梁快速荷载试验的试验装置,其特征在于,所述分摊装置包括:
多个枕木(2),多个所述枕木(2)设置在预制T梁上;
工字钢(3),所述工字钢(3)设置在所述枕木(2)上,所述千斤顶(4)设置在所述工字钢(3)上,所述工字钢(3)垂直于所述枕木(2)设置。
3.根据权利要求2所述的预制T梁快速荷载试验的试验装置,其特征在于,所述枕木(2)底部设置有细沙(1)。
4.根据权利要求1所述的预制T梁快速荷载试验的试验装置,其特征在于,所述荷载计(5)上端设置有调平钢板(6)。
5.一种预制T梁快速荷载试验的试验方法,包括如下步骤:
S10:在预制T梁的长度延伸方向两端底部放置垫块;
S20:在预制T梁跨中位置放置试验装置;
S30:对试验装置加载荷载;
S40:对预制T梁跨中挠度进行计算。
6.根据权利要求5所述的预制T梁快速荷载试验的试验方法,其特征在于,对试验装置加载荷载的荷载加载效率取0.95~1.05。
7.根据权利要求6所述的预制T梁快速荷载试验的试验方法,其特征在于,使用另一片预制T梁对待测预制T梁进行加载荷载。
8.根据权利要求7所述的预制T梁快速荷载试验的试验方法,其特征在于,对预制T梁加载的步骤具体为:吊起另一片预制T梁,吊点位于预制T梁其中一端,将另一端放置在试验装置上,并保持两端水平。
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