万恩富

[摘 要]大花水水电站厂房为地面厂房，吊车梁为预应力混凝土结构，最大单跨10.24m，设计载荷250t/50t。吊车梁现场吊装完成后，进行了动、静载试验。试验结果表明吊车梁制作安装质量满足设计要求。

[关键词]大花水 吊车梁 试验

中图分类号：TU378 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0141-02

1、工程概况

清水河大花水电站位于清水河中游，是一座以发电为主，兼顾防洪及其它效益的综合水利水电枢纽，电站装机容量200MW。地面发电厂房位于河床左岸，厂房内上下游布置6跨共12根预应力混凝土吊车梁，L1吊车梁单根长10.24m，L2吊车梁单根长7.365m，L3吊车梁单根长8.865m，梁高均为1800mm。吊车梁采用钢柱内包混凝土支撑，吊车梁上布置一台250T/50T行车。吊车梁混凝土强度C50。

2、试验目的及内容

2.1试验目的

根据设计要求，为保证厂房安全运行，需对厂房吊车梁进行吊车载荷下的动、静载试验，检测其在桥机额定载荷下的应力、应变值，以检验预应力混凝土吊车梁质量是否满足设计要求。

2.2试验内容

分别进行吊车荷载下的动、静载荷测试，具体检测指标有：

（1）静载试验：吊车梁跨中最大正应力、最大剪应力、吊车梁跨中最大变形（挠度）；

（2）动载试验：吊车梁的振幅、频率。同时，对试验中构件可能存在的缺陷及发展状况进行监控，确保构件正常工作。

3、试验方法

根据现场试验检测的条件和构件受力时各工况相应最不利情况，抽取2根吊车梁（L1、L2）为检测对象。

3.1 静载试验

（1）吊车梁正应力测试：吊车梁跨中位置正截面的最大弯应力，并观察是否有裂缝产生，加载位置如图1（轮子P6对应的截面吊车梁跨中弯矩最大）（工况1）。

（2）吊车梁剪应力测试：检测吊车梁的最大剪应力，加载位置如图2（轮子P8作用在支座截面处）（工况2）。

（3）吊车梁变形检测：检测吊车梁在工况1、2时跨中截面的最大变形（挠度），荷载位置见图1。

3.2 动载试验

动载试验要求桥机小车停在上、下游极限位置，对厂房上、下游吊车梁及排架柱进行试验及检测。每一跨吊车梁均应进行试验。动载试验荷载取桥机额定容量的100%。每次动载试验桥机按正常运行速度作二次全行程往返运行，运行过程中在吊车梁最不利位置时，进行两次纵向水平刹车制动和一次横向水平刹车制动，二次提升及制动。

3.3 试验荷载

静载试验要求桥机小车分别停在上、下游极限位置，分别对厂房上、下游吊车梁及排架柱进行试验及检测，试验荷载取桥机额定容量的75%、100%。荷载距地面100～200mm处，每次持续10分钟以上。

3.4 测点布置

（1）静载结构试验：每根梁布置14个应力应变测点，分别测取正截面最大应力及斜截面的最大应力，另布置3个测点（表1、2、3）测取挠度（详见图3）。

（2）动载测试：分别在吊车梁顶部、跨中位置布置拾振器，测试垂直方向振幅及频率。

4、试验过程及数据分析

试验荷载（桥机）按预定位置进行分级加载，试验荷载分别为75%额定荷载和100%额定荷载，在每级荷载施加后，稳定时间不少于10分钟，待变位稳定后测量挠度及应变数据，连读测读两次以上，随后进行下一级荷载的测试。

在75%及100%荷载试验完成后，将荷载提高到110%作全程运行，主要检测桥机的超负荷运行状态，检查结果表明，在整个运行过程中，吊车梁未见异常。

4.1 应力及变形检测

根据检测方案，首先对L1、L2进行测试，测试吊车梁在工况1作用下跨中正截面应力和挠度，然后测试吊车梁在工况2作用下斜截面的应力。

4.1.1变形检测

吊车梁L1、L2在各工况下的挠度（变形）实测值及理论值比较情况见表1。

由吊车梁变形检测的试验结果知，吊车梁L1在工况1作用下跨中挠度最大实测值为3.53mm，远小于计算允许值17.07mm，且残余挠度仅为0.31mm、相对残余变形Sp/St=8.8%（一般要求Sp/St值不大于20%），L1、L2跨中挠度实测值与荷载的关系曲线接近于直线，且在卸载后均能较好恢复，表明所测吊车梁结构处于弹性工作状态。

4.1.2应力检测

吊车梁L1、L2在各工况下的应力实测值见表2、表3。

分析表2～3中各测点的应力应变测试结果，由于受环境、施工干扰等原因，少数测点异常外，大部分测点的应力测试值均小于规范允许值和理论计算值。

在上述表中的应力测试值为各工况作用下的相对应力，而吊车梁本身是预应力构件，预压应力很大，在外荷载作用下，吊车梁下翼缘处于受拉状态。虽然在工况1作用下，吊车梁L1跨中下缘的实测最大拉应力为2.35MPa，超过允许拉应力的1.45MPa，实际上只是降低了预压应力，构件下翼缘并未受拉，另外经现场观测也未发现裂缝。

4.2 动载检测

依据检测方案，在进行动载试验时要求桥机小车停在上或下游极限位置，对厂房上、下游吊车梁进行试验及检测。由于施工现场相互影响的因素，仅对一跨吊车梁的最大振幅和振动频率进行测试，动载试验荷载取桥机额定容量的75%、100%。每次动载试验桥机按正常运行速度作二次全行程往返运行，运行过程中在吊车梁最不利位置时（靠上游侧吊车梁极限位置），进行两次纵向水平刹车制动和一次横向水平刹车制动，二次提升及制动。

在动载试验前，在吊车梁顶跨中位置布置拾振器，首先测试构件的自振频率（脉动频率），并测试垂直方向振幅及频率。具体测试内容及指标如下：

100%荷载起吊过程最大动位移 0.33mm

100%荷载下降起吊过程最大动位移 0.37mm

100%荷载起吊刹车过程最大动位移 0.35mm

桥机小车位于极限位置启动 0.34mm

桥机小车位于极限位置制动 0.40mm

100%荷载下降共振频率 86.15Hz

脉动频率（主频） 62.66 Hz

注：结构动位移是在结构静位移的基础上叠加。

从测试结果可以看出吊车梁有较大刚度，其结构基频在62.66—64.661 Hz之间，满足结构要求。吊车梁在起吊过程、下降起吊过程、起吊刹车过程、荷载横向制动、高边启动、高边制动、起高边横向制动各工况下，其最大动位移在0.33—0.40mm之间，仅为静荷载的10%以下，说明结构工作平稳，吊车梁构件的刚度较大。

5、试验结论

试验结果表明，大花水水电站厂房吊车梁在各试验工况下，各主要测试截面、测试点的挠度实测值均小于理论计算值，且在卸载后均能较好恢复，表明所测吊车梁结构处于弹性工作状态。各主要测试截面、测试点的应力实测值也均小于规范允许值和理论计算值，满足设计要求。在加载测试过程中及试验结束后，未发现梁体产生明显的裂缝，混凝土表面密实，吊车梁混凝土的抗裂性能满足设计要求。吊车梁共振频率为86.15 Hz，大于结构基频，不会引起结构共振，能安全使用。

6、体会

为保证厂房安全运行需要，设计均要求预制吊车梁在吊装前进行结构性能试验，以检验其是否满足设计使用要求，而后才能进行吊装使用。而部分工程由于工期紧张等原因，可能无法按正常程序进行吊车梁起吊前的结构性能试验。大花水电站厂房吊车梁的荷载试验方法较好的解决了这一问题，为吊车梁结构安全评价提供了充分的数据，可为类似工程提供借鉴。

说明：本文中表格数据引用自贵州工业大学土木建筑工程学院实验检测中心《大花水水电站厂房吊车梁及排架柱现场检测报告》一文，在此表示感谢。