摘 要 预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁作为高速铁路的重要组成部分，其施工水平及施工质量直接影响高速铁路的运行速度和安全质量。静载弯曲试验是检验简支梁结构性能的重要手段，也是检验桥梁抗裂性能及刚性的常用方法。本文以新建郑州至济南铁路项目为依托，从铁路桥梁静载试验自动控制装置的应用，进行阐述静载试验自动控制在预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁桥梁质量检测中的优势作用，以及发展趋势，为类似预应力施工提供借鉴。
关键词 预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁 静载试验 自动控制装置应用技术
1[] 引言
在预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁施工中，考虑桥梁设计载荷，确保箱梁生产质量满足设计要求，依据规范《高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》 （TB/T 3432-2016 ）[1]要求“5.5.1当有下列情况时，应进行静载弯曲抗裂性及挠度试验：a）、首孔（件）生产时；b）、正常生产中，每种类型每种跨度，每60件时；c）、有质量缺陷，可能对产品的抗裂性及刚度有较大影响时”，郑济铁路ZPZQ-Ⅲ标段浚县制梁场对XQ24ZW-110箱梁进行静载试验，本次试验采用铁科院JSZK型铁路桥梁静载试验自动控制装置进行静载试验。
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图1 铁路桥梁静载试验自动控制装置试验结构示意图
2 工程概况
新建郑州至济南铁路连接山东、河南两省省会，线路呈西南走向。郑州至濮阳段东起濮阳市濮阳东站，途径濮阳市、安阳市，省直管县滑县，鹤壁市，新乡市、郑州市，终至既有郑州东站。线路正线全长197.279 km，桥梁7 座178.342km，桥梁比重90.4%。新建、改（扩）建车站7个，其中郑州东站、新乡东站为既有车站改（扩）建，濮阳东、内黄、滑县浚县、卫辉南、平原新区为新建车站；同时新建杨庄、马渡和马村共3 个线路所，改建郑徐客专鸿宝线路所。
新建郑州至济南铁路郑州至濮阳段站前Ⅲ标段，起止里程DK275+695.83～DK307+594.8，线路长度31.413km，主要工程：滑县浚县站2.111km，大运河特大桥（济南台~885#墩（不含）下部及连续梁施工），1 处制梁场。
2.1 试验梁概况
表1 XQ24ZW-110基本数据
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3 自动静载试验流程图
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图2 自动静载试验流程图
4 试验装置及仪器
4.1 试验台及加载设备
试验台采用自平衡式静载试验台，其结构为桁架型结构，利用结构本身强度实现力系自平衡，通过精轧螺纹钢连接梁上、梁下结构。
基础承台采用2m（宽）*9m（长）*1m（高）阀体结构，下部桩基采用直螺杆挤密桩桩，基础承台高出地面30cm，混凝土标号C50，两承台设置于梁体支座中位置，中心间距31.5m。
加载设备电动机械千斤顶，内含测力传感器（校核传感器）、减速电机，由主机通过变频器控制加载速度，加载速度≤3KN/S；加载相对偏差≤1%；加载同步偏差≤20KN；千斤顶单顶最大加载值2000KN；千斤顶最大行程250mm，安全行程200mm。
4.2 测量设备
挠度测量采用位移传感器，跨中量程50mm（2块），两侧量程10mm（4块），其显示误差1%F.S；其传输通过传感器连接主机信号采集器。
4.3 试验梁安装及试验前
支座保证试验梁处于简支状态，箱梁两端支座相对高差小于10mm，同一支座两侧或同一端两支座高差小于2mm，四支点不平整度小于2mm，梁底面距离底面1.3m。
梁顶面加载点横向间距6236mm，加载点纵向间距4m，沿梁体中线两侧对称布置布置图见图3，每一加载点铺设垫层及厚度不小于20mm的钢板。钢板用水平尺找平后移入千斤顶，各千斤顶中心与梁顶加载中心纵横向偏差不应大于10mm，且应垫实两者之间空隙。
加载前用放大镜在梁体跨中两侧各1/4跨度范围内的下缘和底板进行外观质量检查，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标出。
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注：P为每个加载截面个加载点的合力
图3 23.5m跨度箱梁加载图示
5 加载方法
5.1 加载计算
通过系统截面输入桥梁载荷计算参数（表2），系统自动生成静载试验计算单。
表2 静载试验载荷计算参数
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5.2 等效力臂ɑ
每排顶数Cn，千斤顶排数Rn。
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5.3 计算混凝土收缩和徐变预应力损失σL6完成率η1和钢筋松弛应力损失σL5的完成率η2
根据梁体基本数据表中终张拉日期至静载试验日期的天数，由TB/T2092-2018《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》表A.1可以用插值法计算出：
混凝土收缩和徐变预应力损失σL6完成率：
η1=0.5567
钢筋松弛应力损失σL5的完成率：
η2=1.0000
5.4 计算各级加载弯矩值
每个加载点加载设备的重量：Ps=5.5000(kN)。
表3 各级加载弯矩值计算
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5.4 计算各级加载弯矩值
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5.5 加载循环
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恒载质量对跨中弯矩及未完成预应力损失的补偿弯矩之和。
a)第一加载循环 ：
初始状态 → 基数级（持荷3min）→ 0.6（持荷3min）→ 0.8（持荷3min）→静活载级（持荷3min）→ 1.00（持荷20min）→静活载级（持荷1min）→ 0.6（持荷1min）→基数级（持荷1min）→初始状态（10min）
b)第二加载循环 ：
初始状态 → 基数级（持荷3min）→ 0.6（持荷3min）→ 0.8（持荷3min）→ 静活载级（持荷3min）→ 1.00（持荷5min）→ 1.05（持荷5min）→ 1.10（持荷1min）→ 1.15（持荷1min）→ 1.20（持荷20min）→静活载级（持荷1min）→ 0.6（持荷1min）→基数级（持荷1min）→初始状态
注：基数级大于0.60级，取消0.60级。
6 试验结论
铁路桥梁静载试验自动控制装置，通过主控截面完成设备及传感器自检后，通过一键操作完成加载循环，全称自动操作，在对XQ24ZW-110进行静载试验过程中未发生异常报警，试验自14：17开始，至16：11静载试验结束。
表5 XQ24ZW-110静载试验报告表
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试验结论：
梁体在最大控制荷载K=1.2级作用下静停20min，梁底面及下翼缘的倒角未发现任何受力裂纹；且在静活载级下实测挠跨比1/12776≤(1/1/10398)*1.05;故判定：XQ24ZW-110静载弯曲抗裂试验合格。
7 结束语
JSZK型铁路桥梁静载试验自动控制装置在预制箱梁静载试验过程中的应用，充分体现了自动化与施工生产相结合的优越性，无论是劳动力使用方面，还是试验数据判定方面，以更少的劳动力获得更准
确的数据，其地位被越来越多施工单位及桥梁专家所认可，其所带来的经济效益和社会效益也是不言而喻的。.
参考文献
[1] 《高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》（TB/T 3432-2016 ）中国铁道出版社出版、发行
[2] 《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/T2092-2018）中国铁道出版社出版、发行
[3] 《铁路混凝土工程施工质量验收标准》 （TB10424-2018）中国铁道出版社出版、发行
[4] 《时速350公里高速铁路预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁（双线）》通桥(2016)2322A-V-1.中国铁路总公司发布