预制承轨梁静载试验方案(正式版)

XX项目经理部预制承轨梁静载试验方案编制：_______________________审核：_______________________批准：_______________________编制单位：XX项目经理部编制日期：二〇一九年十月一十九日工程概况工程概况项目简介简单介绍情况。工程现状XX制梁场已完成合同内承轨梁预制，为满足相关验收要求，通过与业主及地方住建局相关部门沟通，需对一片承轨梁进行破坏性试验。试验梁梁体结构本次试验梁梁型为标准25m简支箱梁，计算跨度24.2m，单箱单室截面，梁高2.1m，箱梁顶面宽1.3m，底面宽1.4m。梁端底板及腹板局部向内侧加厚，支座中心至梁端0.37m，箱梁横桥向每线下设一支座。单片箱梁截面如图1所示。钢筋布置如图2所示，预应力筋布置如图2-1所示。(a)跨中一般截面(b)支点截面图1单根箱截面图(cm)图2钢筋布置图图2-1预应力筋布置图试验目的与内容试验目的：研究一片25m简支箱梁在弹性阶段和进入塑形阶段后箱梁应力分布状态、跨中挠度和梁端转角随荷载的发展规律；研究箱梁抗弯、抗剪和抗扭性能；研究在破坏阶段箱梁裂缝开展规律，最终获得单片箱梁的抗弯极限承载力，验证梁体合格性。试验内容：单片简支箱梁使用阶段静力性能测试及梁破坏性试验。编制依据《预应力混凝土铁路简支梁静载弯曲抗裂试验方法及评定标准》（TB/T2092-2003）XX预制梁施工图纸。

测点布置应变测点布置预埋式应变计浇筑梁之前，在跨中A-A截面（如图3（a）所示）布置预埋式应变计，测试静载作用下25m简支梁的纵向正应力，内部应力实际测点布置见图3（b）所示，传统应变计：7个（S1-S7），在相邻位置布设光纤光栅：7个（SF1-SF7），与传统应变计测试结果进行相互对比。B-B、C-C和D-D截面梁底横向跨中处预埋传统应变计：3个（S8-S10）；光纤光栅：3个（SF8–SF10）。共布置预埋式传统应变计和光纤光栅应变计各10个测点。表面应变计和应变片实际测试时，在跨中截面和两侧各1/4跨截面补充安装表面应变计（光纤光栅为主）和应变片，测试截面位置见图，其中B-B截面表面应变计位置见图3（c）所示，A-A、C-C和D-D截面表面应变计位置与之相同。表面共布置12个光纤光栅应变计，4个辅助验证传统表面应变计。应变片布置示意如图4所示，支座中心上方梁两侧面布置各布置3个竖向应变片，两端共布置12个竖向应变片。A-A、B-B、C-C和D-D每个断面两侧共布置10个应变片，上表面布置3个应变片，下表面布置5个应变片，四个断面共72个应变片。共布置84个表面应变片测点。（a）截面划分示意图（b）预埋式应变计测点布置（c）表面应变计测点布置图3应变计测点布置（cm）图4表面应变片测点布置(cm)位移测点布置图5位移测点布置示意图为了测试整个加载过程中沿梁纵向方向竖向位移分布情况，位移测点在加载位置正下方以及支点位置处各布置两个，共布置14个竖向位移测点，如图5所示。梁端转角测点布置在两侧梁端支座附近采用倾角计，测试梁端转角。配套4-6个光纤光栅倾角传感器进行测试试验。图6梁端转角测点布置示意图温度测点布置跨中截面与预埋式传感器同样位置布置7个温度测点，在顶部横向跨中布置3个温度传感器测点，共布置10个温度测点，如图7所示，实际测试中光纤光栅和传统温度传感器同时布置。图7温度测点布置示意图分布式光纤传感梁底部布置3条、梁顶部布置1条FRB分布式光纤传感。根据现场情况在跨中一定范围沿垂向布置2-3条较短的分布式光纤传感，以测试垂向裂缝发展过程。其他智能传感器测点根据现场实际情况，在箱梁受压力、加载区和预应力锚固区等位置，布置水泥本征自感知传感器和薄膜压力传感器数个点，进行压应力相关测试。测点统计传统传感器预埋式应变计：10+8=18个表面式应变计：4个位移计：14个倾角传感器：2个应变片：84个温度传感器：10+10=20个光纤传感器预埋式光纤光栅：10+8=18个表面式光纤光栅：12个光纤光栅倾角传感器：4个光纤光栅温度传感器：10+10=20个分布式光纤传感器：25m安全防护措施加强安全培训教育加强全员的安全教育和培训考核，使各级管理人员和操作人员认识到安全生产的重要性、必要性，懂得安全生产、文明生产的科学知识，牢固树立“安全第一，预防为主”的思想，克服麻痹思想，自觉地遵守各项安全生产法令、规章制度和操作规程。工人安全教育入场工人必须进行安全教育、培训，考核合格后，才能上岗。项目部内成立农民工夜校，安排专门的会议室、办公室，编制安全教育培训计划，建立每个工人基本档案，实行“一卡制”制度，并同每个工人签订安全协议书。施工阶段，分批对工人进行针对性安全教育。教育内容包括：试验梁生产与试验基本情况和必须遵守的安全事项、安全生产法规和安全知识教育、试验施工时容易发生的伤害事故及其预防措施、《建筑工人安全技术操作规程》有关规定及建筑工程现场的安全管理规定细则等。特种作业人员安全生产教育①特种作业人员除进行一般安全教育外，还要经过本工种的安全技术教育，经考核合格发证后，方准独立操作。②试验梁施工现场特种作业人员的安全教育、考核、复验。③试验过程个人安全保护意识培训与操作自我保护技能培训。安全管理人员安全生产培训培训主要内容：试验施工生产的工艺流程和主要危险因素，以及预防重大伤亡事故发生的主要措施；对全体相关人员有关安全生产的规章制度、安全纪律以及保证措施培训；各级领导在安全生产中的职能、任务以及如何管理。安全生产技术管理安全技术交底试验施工前，工地安全负责人必须向全体施工人员进行安全生产技术交底，其内容要做到涉及面广，重点突出。各项作业实施前，有针对性的逐级进行安全技术交底。技术交底采取书面形式，配作业指导书（或操作细则），履行签字手续（所有工人都要签名），保存技术资料。每天上岗前，班组长必须向工人进行班前交底，填写班前交底记录。现场安全设施布置措施试验施工现场的安全设施主要包括安全网、围挡、警戒线、防护罩等，各种限制装置配备齐全、有效，并不得擅自拆除或移动。施工现场布置要有利于安全生产，符合防触电、等安全要求，具备安全生产、文明施工以及紧急撤离的要求。施工现场要有较浓的安全宣传气氛，有醒目的安全标语，安全警告标志牌和指示牌。人员防护措施及用品在承轨梁试验场地设置专门的安全出入通道，在试验操作人员入场前必须对其体温进行检查，对感冒或者身体不适人员杜绝进入试验场地。若未按照要求佩戴安全帽，反光背心以及防护面罩等情况将责令其整改。另外根据试验时的气候状况配发相应的防暑降温药品，以防长时间操作或者等待过程引起中暑，同时试验现场部署担架、以及急救物品、以应对施工过程的突发事故。人员防护用品统计表序号物品数量用途/作用1反光背心30套穿戴2防护面罩若干穿戴，防止飞屑伤及面部3防暑降温药品若干确保施工人员4急救物品2套应对不可预测的突发情况5担架2套应对不可预测的突发情况静力性能测试及梁破坏性试验准备工作试验梁准备工作安排本试验拟在XX磁浮工程II标梁场内进行，梁现场制作采用与实际梁相同的施工图纸、原材料、施工工艺与养护条件。箱梁混凝土浇筑前为了更好测试梁试验全过程中受力特性，箱梁浇筑前需在箱梁结构内预先埋设了传统应变传感器、光纤传感器和温度传感器等传感元件。为了便于正式试验前表面应变计安装，需要预埋钢筋或套筒（统称预埋件）露出梁地面；预埋件数量和安放位置应满足试验方案要求。为了测试更全面的数据，拟在预埋式应变传感器相关位置增设钢筋应变测试，通过贴片方式实现，现场需要对底部等位置钢筋进行简单打磨和贴片工。所有预埋式传感器引线从梁顶部引出，钢筋笼吊装等环节切记勿碰伤和折断导线，钢筋笼吊装进模具前后需对导线通路进行全面检查。同批次钢筋按要求提供材料性能检测数据或同期进行相关材料性能试验。浇筑混凝土浇筑混凝土前，课题组与项目部协同保护好导线，避免脏污、出线端头未引出等。混凝土浇筑过程注意保护传感器及传感器导线。同批次混凝土材料按要求制作混凝土试块。实施养护前，注意导线引出，便于养护期间测试数据。浇筑完成后，实时进行一次数据测试。混凝土养护试验梁在模内中采用喷淋的方法养护3~4天，养护期间在模具台上测量混凝土的温度和压力，并记录数据。按相关要求，部分混凝土试块与试验梁同时养护。拆模期间主要保护传感器导线。张拉、封锚张拉应力耗时1天，压浆、封锚2天，封锚前后测试数据。试验梁强度达标期间将试验梁放置到支座上，经过25天左右试验梁强度达到要求；期间，每天测试数据，测试间隔根据数据记录情况而定。终张到加载前需要30天左右。终张前后需要测试数据；期间，课题组每天测试数据，测试间隔根据数据记录情况而定，对试验采集平台软系统进行相关集成。试验反力架等安装按要求进行试验反力架安装，试验梁架设，试验梁底部应保证试验时观测裂缝，初步要求净空不小于1.5m。图8加载场地图9场地示意图图9中，蓝色区域为磁浮梁摆放位置，长26m，宽4m。绿色区域为荒地，长26m，宽13m。黄色区域为远离项目办公区道路，宽6m。其他机具及工况准备a、校验试验用精密压力表（0.4级）、百分表；b、静载试验台划线复核；c、准备试验用百分表架、上下铁板、木板等；d、试验用千斤顶清理、编号、试机；e、试验用千斤顶校正；f、试验用梁吊装就位；g、千斤顶作用位置定位划线复核；h、千斤顶落位安装；i、油泵、油表安装，油管连接及检查；j、试验梁体外观检查及裂缝标注；试验前准备工作待反力架和试验梁安装调整完成就位后，开展试验前相关准备工作，耗时3-4天。a、对试验梁进行画线，并且布设结构表面应变计和应变片及倾角仪器等设备；b、位移计百分表安装，支架台座需要项目部协调，具体形式带试验反力架和梁架设到位后而商定。c、试验采集设备设施安放帐篷或板房搭建。课题组与项目部具体商定。d、导线连接，设备调试。e、课题组提供试验计算书和操作手册，项目部进行审核。调试试验加载和测试系统耗时2天。加载系统尤其是千斤顶调试。千斤顶使用前项目部保证按要求标定。进行测试系统完整调试，软件系统展示平台调试。预备试验为保证正式试验的顺利实施，进行弹性阶段预备试验。耗时1～2天。正式试验按要求做好试验加载、数据采集、现象观测等工作。现场根据实际需要，布设宣传标语和展板进行展示。试验设备及工具序号设备名称规格型号单位数量备注1液压千斤顶台12其中2台备用2油泵及输油管与液压千斤顶配套台103精密油表0.4级块12其中2台备用4油压表1.0级块7其中2台备用5钢板300㎜×300㎜×27㎜块10支垫油顶6其他测试传感器和仪器设备合作单位提供检测设备及器具试验所用计量设备、仪器、仪表、钢卷尺等均需经法定计量部门检定合格，且在有效期内使用。测量跨度用钢卷尺应经悬空检定。百分表（0~30mm）12块、（0~50mm）2块（要求：百分表的最小分度值不大于0.05mm）；精密压力表（0.4级）12块（要求：压力表精度等级应不低于0.4级，最小刻度值应不大于0.2MPa，最小表盘直径应不小于150mm）；普通放大镜（不低于5倍，直径不小于50mm）用于检查梁体混凝土裂纹；刻度放大镜（不低于10倍，读数精度为0.01mm）用于量测裂纹宽度。千斤顶及油表校正静载试验前，必须对试验所用的液压千斤顶、油泵及配套油表进行校正。当采用压力表控制试验荷载时，试验前应将千斤顶与压力表配套后在精度不低于三级的试验机上进行标定。压力表应分级标定，级差应不大于加载最大值的10%，加载速度应不大于3kN/s，标定的最大荷载宜不大于加载最大值的1.1倍，且持荷10min。千斤顶与压力表配套标定时，应采用千斤顶顶压试验机或压力传感器的标定方式，其活塞的外露应约等于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。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0.9999，并根据加载等级计算各级荷载下的表示值。桥梁支座安装桥梁支座安装箱梁静载试验应采用球型支座，其技术要求应满足《桥梁球型支座》GB/T17955-2009、《铁路桥梁球型支座》TB/T3320-2013标准及其相关规定。箱梁四个支座安装不平整度不得大于2mm。支座安装后的实测梁跨度应符合标准要求。桥面就位试验梁移入静载试验台座对中后,在梁顶标出两个腹板中心线作为梁体的加载中心线,并在每一加载点铺设垫层及钢座板。钢座板用水平尺找平后，移入千斤顶。加载前应将梁体表面清洗干净，用10倍放大镜在梁体跨中两侧1/2跨度范围内的下缘和梁底面进行外观检查；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。梁体挠度测量部位应在跨中及支座中心两侧，测量挠度的支座应牢固、稳定、且不应受加载时试验台座变形的影响。加载设备安装图10千斤顶加载示意图各千斤顶中心与梁顶加载中心线纵向横向位置偏差均应不大于10mm；各千斤顶中心与加力架横梁中心纵向偏差均应不大于10mm，且应垫实两者之间的空隙。编制试验箱梁加载计算书根据设计院提供的箱梁静载试验技术参数、千斤顶校正参数及箱梁混凝土龄期等资料，编制箱梁加载计算书，并进行认真复核。场地其他要求试验场区安根据需要布置桌椅等。采用彩条布临时搭设简易棚用以安放试验仪器。试验程序及方法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是加载试验中梁体跨中承受的弯距与设计弯距之比。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距指梁体质量与二期恒载质量对跨中弯距之和。各循环的加载等级：a.第一加载循环：初始状态→0.60（3min）→基数级（3min）→0.8（3min）→静活载级（3min）→1.00（20min）→静活载级（1min）→0.8（1min）→基数级（1min）→0.60（1min）→初始状态（10min）b.第二加载循环：初始状态→0.60（3min）→基数级（3min）→0.8（3min）→静活载级（3min）→1.00（5min）→1.05（5min）→1.10（5min）→1.15（5min）→1.20（20min）→1.15（5min）→1.10（5min）→1.05（5min）→1.00（5min）→静活载级（5min）→0.8（5min）→基数级（5min）→0.60（5min）→初始状态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。c.验证加载（第三类）：静活载级（5min）→1.00（5min）→1.05（5min）→1.10（5min）→1.15（5min）→1.20（5min）→1.10（1min）→静活载级（1min）→基数级（1min）→0.60（1min）→初始状态注：若基数级大于0.60级，则取消0.60级。d.破坏加载（第三类）：初始状态→0.60（5min）→基数级（5min）→0.8（5min）→静活载级（5min）→1.00（5min）→1.5（5min）→2.0（5min）→2.5（5min）→3.0（5min）→3.5（5min）→4.0（5min）→4.5（5min）→4.6（10min）→4.7（10min）→4.8（10min）→4.9（10min）→5.0（10min）……(破坏为止)首先进行第一类加载循环，累计进行3次，观察前次加载历史对后次加载时梁体变形的影响，检查梁体是否出现裂缝。进行第二类加载循环，累计进行3次，注意观察裂缝的发生和发展情况，实时记录混凝土应变及梁体变形情况，观察卸载时梁体裂缝的“愈合情况”。验证简支梁设计的安全系数。一旦出现受力裂缝，则进行第三类验证加载。进行第四类加载循环直至梁体破坏，观测裂缝的出现和发展过程，对裂缝采用红色铅笔标注，并测量裂缝宽度。注：当加载荷载与位移曲线呈现下降趋势，则视为破坏而停止加载。各千斤顶宜同速、同步达到同一荷载值；加载速度不宜于超过3kN/s。每级加载后均应仔细检查梁体下缘和梁体有无裂缝出现。如出现裂缝或（和）初始裂缝的延伸，应用红铅笔标注，并注明荷载等级，量测裂缝宽度。每级加载后均应测量梁体跨中和各支座中心截面两侧竖向位移变化，以同一截面的两测平均值分别作为相应截面的竖向位移量或支点沉降量。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实测挠度值。所有测试数据应注意及时备份。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。评定标准梁体刚度合格的评定实测静活载挠度值（f实测）为静活载级下实测挠度减去基数级下实测挠度值。实测静活载挠度值合格评定标准：f实测≤1.05（f设计/ψ）。全预应力梁抗裂合格和允许出现有限拉应力的预应力度合格的评定。在K=1.20加载等级下持荷20min，梁体下缘底面未发现受力裂缝或下缘截面（包括倒角、圆弧过渡段）的受力裂缝未延伸至梁底边，评定允许全预应力梁抗裂合格。在K=1.00加载等级下持荷20min，梁体下缘底面未发现受力裂缝或下缘截面（包括倒角、圆弧过渡段）的受力裂缝未延伸至梁底边，评定允许出现有限拉应力的预应力梁顶应力度合格。允许出现裂缝但限制裂缝宽度的预应力梁预应力度和裂缝宽度的合格评定在K=1.00加载等级下持荷20min，梁体下缘底面未发现受力裂缝或下缘截面（包括倒角、圆弧过渡段）的受力裂缝未延伸至梁底边，评定预应力度和裂缝宽度合格。在K=1.00加载等级下持荷20min，裂缝宽度（对采用钢丝、钢绞线的梁）或（对采用Ⅳ级精轧螺旋钢筋的梁）；裂缝重新张开时加载荷载等级大于等于0.90倍的设计消压荷载等级，且裂缝重新张开时加载荷载等级大于的0.70级；评定预应力度和裂缝宽度合格。在K=2.00加载等级下持荷20min，还未能够达到梁体的极限承载力，评定允许有限拉应力的预应力度合格。梁体刚度不合格的评定当最后一轮加载循环时的实测静活载挠度值不满足f实测≤1.05（f设计/ψ）规定时，则梁体刚度不合格。全预应力梁抗裂和允许出现有限拉应力的预应力梁的预应力度不合格的评定当在某加载等级下（最大加载等级除外）的持荷时间内，梁体下缘底面发现受力裂缝或下缘侧面受力裂缝延伸至梁底边，按加载程序规定加至后一级荷载后，受力裂缝延长或在上述部位又发现新的受力裂缝，即评定在该加载等级与前一级荷载等级为抗裂等级，全预应力梁抗裂不合格或允许出现有限拉应力的预应力梁预应力度不合格。当在某加载等级加载至后一级加载等级的过程中，梁体下缘底面发现受力裂缝或下缘侧面受力裂缝延伸至梁底边，按加载程序规定加至后一级加载等级后，受力裂缝延长或在上述部位又发现新的受力裂缝，即评定该加载等级为抗裂缝等级，全预应力梁抗裂不合格或允许出现有限拉应力梁预应力度不合格。当在最大加载等级的持荷时间内，梁体下缘底面发现受力裂缝或下缘侧面受力裂缝或下缘侧面受力裂缝延伸至梁底边，应在持荷20min后，对全预应力梁分级卸载至静活载级，对允许出现有限拉应力的预应力梁分级卸载至K=0.60级，按加载程序规定重新加载至最大加载等级。重新加载至最大加载等级过程中裂缝张开，即评定该加载等级为抗裂等级，全预应力梁抗裂不合格或允许出现有限拉应力的预应力梁预应力度不合格。对全预应力混凝土梁，梁体竖向刚度和预应力度均合格，评定该梁静载弯曲试验合格，否则为不合格。当加载等级超过2.0时，梁体没有出现明显破坏时，则表示梁体承载能力合格。静载试验记录和试验报告静载试验记录表格和试验报告采用TB/T2092-2003《预应力混凝土铁路简支梁静载弯曲抗裂缝试验方法及评定标准》中规定的格式。试验记录的主要项目试验梁、支座、试验装备、设备、仪器安装记录；千斤顶与油压表配套标定记录；各级加载数据及加载时间记录；支座沉降和跨中竖向位移测量及绕度记录；裂缝部位、裂缝宽度与荷载等级关系的记录。静载弯曲试验报告表静载弯曲试验报告主要内容包括：检验单位和受检企业名称；受检产品型号和规格；检验类别；检验日期；检验项目和检验依据；抽样办法和抽样数量；试验设备和器具、仪表；加载图式和加载程序；检验结果、评定标准和检验结论；检验报告审批签章。收尾工作静载试验结束后，注意数据备份处理，施工组应负责将加载设备、桌椅等设施全部收回，并负责试验场地的清洁工作。分级加载载荷计算等效集中荷载采用10点加载，左右对称布置，施加在腹板中心线上，各荷载纵向间距均为4m，如图11所示。图11箱梁纵向加载示意图（mm）根据加载图式计算a值跨中弯矩M为则M=P×a，即a=M/P式中：R——支点反力（kN），R=5P；L——计算跨度（m）；P1——各加载点所施加的荷载（kN）；Xi——各加载点至跨中距离（m）；a——等效力臂（m）；根据设计资料和相关试验规范可以计算加载点P加载值，见表1~表2。表1静载弯曲试验加载值单箱单室轨道梁加载等级（K值）0.60基数级Ka0.80静活载级Kb1荷载P（kN）26.3642.9863.2393.66100.1P跨中弯矩（KN-m）962.062812.012307.873418.733653.67加载等级（K值）1.051.101.151.20荷载P（kN）109.32118.53127.75136.97P跨中弯矩（KN-m）3990.134326.584663.034999.48表2箱梁开裂与破坏状态检验加载值单箱单室轨道梁加载等级（K值）0.60基数级Ka0.80静活载级Kb1荷载P（kN）26.3642.9863.2393.66100.1P跨中弯矩（KN-m）962.062812.012307.873418.733653.67加载等级（K值）1.051.101.151.201.4荷载P（kN）109.32118.53127.75136.97174.95P跨中弯矩（KN-m）3990.134326.584663.03499.486385.52加载等级（K值）1.501.601.802.00荷载P（kN）192.28211.82249.41284.46P跨中弯矩（KN-m）7018.197731.329103.4910382.71表3全预应力混凝土梁静载试验报告表试验梁号灌注日期年月日设计混凝土等级（MPa）设计图号张拉日期年月日终张拉混凝土强度（MPa）设计抗裂安全系数试验日期年月日梁体混凝土28d强度（MPa）设计挠跨比检验类别梁体混凝土28d弹性模量（GPa）静载试验情况第一加载循环加载等级K0.6基础级0.8静活载级（0.965）1.0初始状态荷载PK（kN）26.3642.9863.2393.66100.1跨中挠度实测值f(mm)静活载挠跨比f/L=(fkb-fka)/L=梁体出现裂纹情况第二加载循环加载等级K0.6基础级0.8静活载级1.001.051.101.151.20初始状态荷载PK（kN）26.3642.9