某路叠合装配整体式管廊试验段静载试验简述

某路叠合装配整体式管廊试验段静载试验简述

刘　勇　谢震雨

（长沙市城市建设科学研究院，湖南　长沙　410000）

摘　要：在城市地下空间的建设过程中，装配整体式综合管廊技术是一种新型管廊施工技术，该技术主要是将预制混凝土高质

量，以及现浇混凝土的整体性良好等诸多优点相结合，为保证管廊的施工质量，特进行本试验。关键词：装配整体式；综合管廊

1　概述

本叠合装配整体式管廊试验段拟建于**路综合管廊工程试验段，管廊结构采用四舱断面，管廊节长3.0m，宽15.85m，高4.15m。采用的叠合装配整体式结构，即管廊的顶板、底板和墙板均为在工厂部分预制，现场安装后再现浇混凝土形成一个整体。

设计使用年限100年，安全等级一级，结构重要性系数1.1，结构裂缝控制等级为三级，裂缝宽度≤0.2mm且不贯通，防水等级二级，C30混凝土抗渗等级P8，地基基础设计等级丙级，混凝土结构环境类别为二b。

为检验试验段管廊的结构受力性能满足设计、规范的要求，我单位于2016年11月16日对**路综合管廊试验路段进行了结构性能静载荷试验，

检验管廊结构承载能力是否满足设计与规范要求，为管廊结构交付正常使用提供依据。2　试验依据（1）《城市综合管廊工程技术规范》GB 50838-2015。（2）《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2015。（3）《混凝土结构试验方法标准》GB/T 50152-2012。（4）《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012。（5）《长沙市综合管廊预制拼装试验段技术方案》。（6）《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）。（7）《城市桥梁检测与评定技术规范》（CJJ/T 233-2015）。（8）《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）。（9）施工设计图纸。3　试验方案

3.1　试验荷载

参考《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）、《城市桥梁检测与评定技术规范》（CJJ/T 233-2015）进行静载试验。参考桥梁荷载试验的要求，验收性荷载试验的控制荷载采用荷载标准值进行加载试验。荷载效率系数ηq不宜过小，否则不能反映出荷载下的工作性能，同时也不宜过大以防结构局部损坏。《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）规定试验效率系数ηq控制在0.95~1.05之间，本次试验取加载效率系数取1.0。

根据规范及设计图纸，加载荷载取值如下：（1）恒载：试验时填土、路基层等恒载已施工完成，只差5cm的沥青混凝土路面层，24×0.05=1.2kN/m2；

（2）活载：根据设计图纸，管廊顶板上活载标准值按湘2015SZ102-4总图说明（四），车辆城A级等代均布荷载换算表得到的活载标准值10.5kN/㎡。

（3）现场用混凝土块（长条状尺寸为0.55m×0.8m×9m，1块101kN）进行等效加载，1.2+10.5=11.7kN/m2。考虑到填土高度应力扩散，加载宽度应比管廊宽度要稍宽，现场试验准备了200吨混凝土块。混凝土块之间的间距0.94m时，试验荷载为101kN÷（0.94m×9m）=11.9kN/m2>11.7kN/m2，满足试验要求。

3.2　试验模型

根据现场条件，以结构分析的结果为依据进行静载试验，试验模型计算采用专业有限元软件MIDAS.CIVIL 2010（V7.8.0）

进行理论分析，分析模型如下。参考设计计算书，结构计算

模型为支承在弹性地基上的平面框架结构，基底用只受压不受拉的弹性支撑，纵向取1m为一计算单元。混凝土弹性模量E=3.13×1010N/m2，泊松比0.2，容重25.49kN/立方米，截面刚度计算中考虑主筋的影响。结构受力计算结果如下图4.2-图4.4，结构变形如图4.5。

图4.1　试验段管廊结构计算模型

图4.2　结构弯矩图（kN·m）

图4.3　结构轴力图（kN）

图4.4　结构剪力图（kN）

图4.5　结构变形图（mm

3.3　现场加载3.3.1　测试构件

每节管廊长度3m，加载设计时为了消除尺寸的影响，静荷载试验时按3节共9m长进行加载，测试中间的1节管廊在静力荷载作用下的效应。试验段管廊加载测试管廊节段位置为k6+399.5。

3.3.2　加载分级

按混凝土荷载块编号分两级加载，第一级加载1#-5#，第二级全断面加载（6#-19#），一次缷载。每级加载完成后，应持续10min~15min，在持续时间内，应观察裂缝的出现和开展等，待数据稳定后，观察并记录读数。

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2018年第17期

建材发展导向

3.4　测试内容及测点布置3.4.1　测试内容

根据试验计算及现场情况，静载试验选择测试内容为顶板变形和应变数据，若存在裂缝则进行裂缝宽度测量。

3.4.2　挠度观测

试验荷载作用下的变形见图4.5，跨度为4.2m与4.8m的两跨挠度相对较大，另外两跨度较小的顶板挠度很小，主要测试4.2m跨与4.8m跨的L/4、L/2处的挠度，采用、吊锤、百分表测量。

3.4.3　应力观测

应力观测利用混凝土表面应变计，在填土前在弯矩较大的顶板L/2、外墙L/2及结点负弯矩表面粘混凝土表面应变计。

3.4.4　裂缝观测

在加载前后对跨中、结点等敏感部位进行仔细的裂缝检查、观测，如发现裂缝则编号、绘裂缝分布图，用裂缝观测仪测量裂缝宽度，用钢尺测量裂缝长度。4　试验数据及分析

4.1　校验系数

根据交通部《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011），引入校验系数ζ来描述试验值与理论分析值比较结果，评定结构整体受力性能。

S=eζ=SsSe—试验荷载作用下主要侧点实测的弹性变位或应式中：

Ss—试验荷载作用下主要侧点的理论计算变位或应变值。变值；

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）中8.3.1条规定，ζ值不应大于1，否则应判定桥梁承载能力不满足要求。

4.2　测值修正

根据各类仪表的标定结果进行测试数据的修正，如考虑机械式仪表较正系数、电测仪表率定系数、灵敏系数、电阻应变观测的导线电阻影响等等。这些因素对测值的影响小于1%时可不予修正。

4.3　温度影响修正

按下式进行温度修正计算：S=S′-Δt·Kt

S—温度修正后的测点加载测值变化；S′—温度修正式中：

Δt—相应于S′观测时间段内的温度变前的测点加载测值变化；

化（℃）。对应变宜采用构件表面温度，对挠度宜采用气温；Kt—空载时温度上升1℃时测点测值变化量。

4.4　支点沉降影响的修正

当支点沉降量较大时，应修正其对挠度值的影响，修正量C可按下式计算：

s′p—相对残余变位（或应变）式中：，sp、st意义同前。

4.5.1　挠度数据

在处理挠度测试数据时，不考虑支点变形量其对跨中挠度值的影响（偏安全）。

规范要求挠度校验系数ζ应满足ζ≤1的要求。而实际各测点的挠度校验系数ζ最大为0.，均小于1.0，满足要求。各测点的相对残余变位S′p均小于容许值20%，满足要求。

4.5.2　应变数据

结构应变测试结果见表5-2。结构各测点的应变校验系数ζ应满足ζ≤1的要求。而实际各测点的应变校验系数ζ最大为0.63，均小于1.0，满足要求。各测点的相对残余变位S′p最大为12.5%，小于容许值20%，满足要求。

表5-2　应变测点测试结果分析表（με）

　　　　　　　测点项目　　　　　　第1级第2级第1级弹性应变实测值实测值实测值实测值第2级理论值管廊外侧测点编号管廊内侧测点编号W1#W2#W3#W4#W5#W6#W7#W8#W9#N1#N2#N3#N4#131310916817512512431116111041741727-1-4-1-4-133133132301014/0052152133/0091671440112011203700001/00-4-6-4-6-13/00总应变校验系数0.300.320.280.400.630.310.57实测值0残余应变相对残余应变（%）01600000000000.350.212.500注：正数表示受拉，负数表示受压。

=Cl−xxa+bllC—测点和支点沉降影响修正量；l—A支点到B支式中：

x—挠度测点到A支点的距离；a—A支点沉降量；b—点的距离；

B支点沉降量。

4.5　各测点变位（挠度、位移、沉降）与应变的计算根据量测数据作下列计算：

st=s1-si总变位（或总应变）：

se=s1-su弹性变位（或弹性应变）：

sp=st-se=su-si残余变位（或残余应变）：

si—加载前测值；s1—加载达到稳定时测值；su—卸式中：

载达到稳定时测值。

引入相对残余变位（或位移）的概念描述结构整体或局部进入塑性工作状态的程度。相对残余变位（或应变）按下计算：

4.5.3　结构构件损伤观测

最大荷载值下的管廊内部混凝土表面情况，各级荷载下构件内表面均未出现混凝土开裂、压碎等异常现象。5　结语与建议

5.1　结语

通过对管廊静载试验情况及测试数据的分析，得出以下结论：

（1）在各级静荷载作用下，各测点应变的校验系数均小于1.0，挠度的校验系数均小于1.0，表明试验管廊结构的承载能力满足要求，结构强度和刚度满足设计要求。

（2）各测点相对残余变位（或应力）均小于20%，表明该管廊在静载试验荷载作用下，处于弹性工作阶段内。

（3）在静载试验期间，进行了管廊的裂缝观测，未观测到可见裂缝，并未发现任何异常现象。

综上所述，**路叠合装配整体式管廊试验段（K6+365.5~K6+410）结构承载能力满足设计与规范要求。

5.2　建议

（1）严格按设计规定的城-A荷载等级限载，严禁超载车的通行；

（2）对本试验段管廊结构的变形、有无开裂、破损、病害等情况进行定期检查，以确保结构的安全性和耐久性。参考文献：

[1] 关于加强城市地下管线建设管理的指导意见[S].[2] 关于加强城市地下管线建设管理的指导意见[S].

[3] GB 50838-2015.城市综合管廊工程技术规范[S].2015.

[4] GB 50204-2015.混凝土结构工程施工质量验收规范[S].2015.[5] GB/T 50152-2012.混凝土结构试验方法标准[S].2012.[6] GB 50009-2012.建筑结构荷载规范[S].2012.[7] 长沙市综合管廊预制拼装试验段技术方案[S].[8] 装配整体式综合管廊施工技术分析[S].

s'=pspst×100%作者简介：刘勇（1981.03-），男，本科，工程师，主要从

事：建筑工程科研检测工作。

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