一种大悬臂预制拼装盖梁加载试验方法与流程

本发明属于建筑领域，尤其涉及一种大悬臂预制拼装盖梁加载试验方法。

背景技术：

随着我国交通量的激增，导致了高架快速路的建设需求大。由于建设高架快速路易受交通的限制，高架桥墩只能位于既有路面的中央绿化带处，见图1，这样情况只能采用大悬臂盖梁方案。

现浇施工需要立模、支架，见图2，工程量大，预制拼装可解决这个问题。

大悬臂预制拼装盖梁的连接方式有：一、小剪力键+预应力筋；二、大剪力键+预应力筋；三、牛腿+预应力筋；四、钢制剪力键+预应力筋等方式。这些连接方式需要进行大比例尺试验来验证这些构造的可靠性。

技术难点一：对于悬臂加载装置，当竖向力很大时，根据受力平衡，装置需要承受相同的拉力，而试验装置单孔设计拉力只有500kn，虽然存在12个孔，但各个孔位在悬臂加载时受力不均，倘若设计不合理，极易造成受力大的单孔先破坏，导致试验失败，甚至加载装置失效。

技术难点二：悬臂梁加载中试件发生下挠，见图3，根据几何特征，下挠中试件加载点会发生水平变动，这就要求加载需要适应试件变形的这种特点，加载千斤顶应可随加载点发生自适应移位，否则会产生冗余力，导致加载不符合实际，甚至加载连接装置失效。

受加载能力的限制，已有的悬臂加载试验存在缩尺比大、加载吨位小的缺点，试验的结果与工程实际存在严重失真，试验结果不能反映工程实际。同时盖梁在桥孔不同时存在偏心受力，故需要提出新的试验方案来解决这个问题。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述传统的加载方式存在的缺陷而提出的一种大悬臂预制拼装盖梁加载试验方法。

本发明采用的技术方案是：

一种大悬臂预制拼装盖梁加载试验方法，包括以下步骤：

(1)制备试验盖梁；

(2)固定加载装置；

(3)用预应力筋连接试验盖梁和连接块；

(4)将锚固块移到加载装置中，并通过地锚杆与地面固定连接；

(5)将固定在一起的试验盖梁和连接块移到加载装置中，用横向锚杆固定连接锚固块和连接块；

(6)用地锚杆将连接块固定在地面上；

(7)加载装置对试验盖梁进行自适应加载。

作为本发明的一种大悬臂预制拼装盖梁加载试验方法的改进，步骤(1)包括：在试验盖梁的浇筑过程中设置加载预埋件。

作为本发明的一种大悬臂预制拼装盖梁加载试验方法的改进，步骤(2)包括：将机架固定在地面上，竖向千斤顶悬挂在机架上，竖向千斤顶与机架滑动连接；步骤(7)包括：将竖向千斤顶安装在加载预埋件上。

作为本发明的一种大悬臂预制拼装盖梁加载试验方法的改进，步骤(4)包括：将压力传感器安装在地锚杆和锚固块之间。

作为本发明的一种大悬臂预制拼装盖梁加载试验方法的改进，压力传感器安装在离试验盖梁最远的地锚杆和锚固块之间。

作为本发明的一种大悬臂预制拼装盖梁加载试验方法的改进，步骤(5)包括：将压力传感器安装在横向锚杆和锚固块或连接块之间。

作为本发明的一种大悬臂预制拼装盖梁加载试验方法的改进，预应力筋为预应力钢绞线。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

一、本加载的限制条件是单个地锚杆设计拉力为500kn，传统千斤顶一般是固定加载位置的千斤顶，而本发明的竖向千斤顶可以在加载面内自适应水平跟动，实现随加载点的变动。竖向千斤顶的自动跟随，保证了加载过程中竖向千斤顶与加载点在同一竖直线上，符合实际过程中的受力状态。

二、可以通过加载装置对试验盖梁施加荷载，能充分模拟实际结构在受力状态下的工况，试验盖梁的受力合理，加载效率高，实现了悬臂加载的方法；安装的压力传感器能实时监测地锚杆和横向锚杆的拉力，安全性能高，并且锚固块可以重复使用，节约材料。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为大悬臂盖梁道路中央布置图；

图2为大悬臂盖梁道路中央施工示意图；

图3为本发明一实施例的试验盖梁的加载试验简图；

图4为本发明一实施例的试验盖梁的立面图；

图5为本发明一实施例的试验盖梁的平面图；

图6为本发明一实施例的试验盖梁的侧面图；

图7为本发明一实施例的试验盖梁的加载试验安装示意图，其中(a)图为锚固块的示意图；(b)图为连接块的示意图；(c)图为大悬臂预制拼装盖梁的示意图；(d)图为连接块和大悬臂预制拼装盖梁的示意图；(e)图为试验盖梁完成装配进行加载试验的示意图；

图8为本发明一实施例的一种大悬臂预制拼装盖梁的可能损坏部位示意图。

图中，1-锚固块；2-连接块；3-试验盖梁；4-地锚杆；5-横向锚杆；6-地锚杆；7-预应力筋；8-加载预埋件；9-压力传感器；10-压力传感器；11-机架；12-竖向千斤顶。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。

请综合参考图1至图8，一种大悬臂预制拼装盖梁加载试验方法，包括以下步骤：

(1)制备试验盖梁3；

(2)固定加载装置；

(3)用预应力筋7连接试验盖梁3(图7(c))和连接块2(图7(b))，得到图7(d)；

(4)将锚固块1(图7(a))移到加载装置中，并通过12根地锚杆4与地面固定连接；

(5)将固定在一起的试验盖梁3和连接块2移到加载装置中，用横向锚杆5固定连接锚固块1和连接块2；

(6)用2根地锚杆6将连接块2固定在地面上，如图4-6所示；

(7)加载装置对试验盖梁3进行自适应加载，见图7(e)。

步骤(1)包括：在试验盖梁3的浇筑过程中设置加载预埋件8。

步骤(2)包括：将机架11固定在地面上，竖向千斤顶12悬挂在机架11上，竖向千斤顶12与机架11滑动连接；步骤(7)包括：将竖向千斤顶12安装在加载预埋件8上。本试验加载装置采用邦威10000kn加载系统，见图7(e)，本加载系统的限制条件在于：单个地锚杆设计拉力为500kn。传统千斤顶一般是固定加载位置的，而邦威系统的1000t竖向千斤顶12可以在加载面内自适应水平跟动，实现随加载点的变动。竖向千斤顶12自动跟随，保证了加载过程中竖向千斤顶12与加载点始终位于同一竖直线上，符合实际过程的受力状态。

步骤(4)包括：将压力传感器9安装在地锚杆4和锚固块1之间。压力传感器9用于测量地锚杆4受到的拉力。压力传感器9选择安装在距离试验盖梁3最远的地锚杆4和锚固块1之间。此处的地锚杆4承受的拉力最大。

步骤(5)包括：将压力传感器10安装在横向锚杆5和锚固块1或连接块2之间。此处产生的拉力也可能使横向锚杆5破坏，所以需要实时监测。

本实施例中，预应力筋7为预应力钢绞线。

本实施例中，锚固块1和连接块2可以重复使用，节约材料。

本实施例中，加载试验的最大压力可达1000t，试验盖梁3可能破坏的形式有：一、预应力钢绞线被拉断，见图8中a部分；二、横向锚杆5被拉断，见图8中b部分；三、锚固块1和连接块2的上部连接部分发生剪切破坏，见图8中c部分；四、锚固块1的地锚杆4被拉断，见图8中d部分；五、锚固块1的地锚杆4被拉出地面，见图8中e部分。

本实施例中，预应力钢绞线被拉断是最理性的试验结果，试验盖梁3设计了26根预应力钢绞线，通过xtract计算：拼接缝处最大弯矩4372kn·m，加载力只需f1＝m/l1＝4372kn/1.78m＝246t。横向锚杆5需要承受的最大压力为f2＝f1(l1+l3+l4)/l2＝2456kn×(1.78m+0.183m+1.202m)/1.324m＝587t，因地锚杆4所受的拉力不同，只考虑最远两排的地锚杆4，故地锚杆4最大拉力f3＝f1×(l1+l3)/l5＝2456kn×(1.78m+0.183m)/3.684m＝130t。

本实施例中，横向锚杆5选用的是直径为80mm的hpb300的钢筋，每根所能承受的最大拉力为150t，所以在本设计中，所需横向锚杆5的数量为587/150＝3.9根，考虑受力不均匀，本设计中取5根横向锚杆5；最远处地锚杆4最大拉力为130t，单个地锚杆4的设计最大拉力为每根50t，所以最远处所需地锚杆4的数量为130/50＝2.6根，本设计中取3根。虽然按照强度计算只需要3根，但是从刚度角度保证锚固块1决定不发生位移，所以本设计中设置了12根地锚杆4。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。