汪兆年 （黃山市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，安徽 黃山 245000）

0 前 言

現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)原位試驗(yàn)中受彎構(gòu)件撓度檢驗(yàn)依據(jù)為《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的撓度允許值進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)設(shè)計(jì)要求按實(shí)配鋼筋確定的構(gòu)件撓度計(jì)算值進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，或僅檢驗(yàn)構(gòu)件的撓度、抗裂或裂縫寬度時(shí)，試驗(yàn)值還應(yīng)小于在使用狀態(tài)試驗(yàn)荷載作用下，按實(shí)配鋼筋確定的構(gòu)件短期撓度計(jì)算值的1.2倍[1]。

1 工程實(shí)例

某6層局部1層框架結(jié)構(gòu)商住樓因部分梁體有收縮性裂縫，為了解在正常使用極限荷載作用下裂縫開展、撓度與應(yīng)力狀況，選擇一道具有典型裂縫的混凝土梁進(jìn)行原位加載試驗(yàn)。試驗(yàn)荷載為正常使用極限荷載。梁截面為200mm×600mm，跨度為5.5m，跨中處有一道次梁，梁底鋼筋為4C25，腰筋4C12，梁頂2C16，支座負(fù)彎矩處梁頂鋼筋為3C16。梁上部為一層露臺(tái)，板面已裝修，試驗(yàn)荷載取值為2.0kN/m2,加載面積為69.3m2，荷載總重為13860kg。

3 試驗(yàn)過程與試驗(yàn)數(shù)據(jù)

梁體撓度由梁底跨中與支座下方布置的百分表測(cè)得。梁體應(yīng)變由支座與跨中最大拉力區(qū)域的應(yīng)變傳感器測(cè)得。試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)照片見圖2、3所示。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1、圖4、圖5所示。

在試驗(yàn)荷載下，測(cè)得跨中最大撓度值為0.23mm。規(guī)范撓度檢驗(yàn)允許值為l0/200/θ=13mm?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)得試驗(yàn)荷載下，跨中最大拉應(yīng)變值為34.81με。

荷載作用下混凝土梁撓度（單位：mm） 表1

部位 實(shí)測(cè)試數(shù)驗(yàn)值值與數(shù)A值B分AQ模析U型結(jié)S實(shí)果體 MI線DA性S模C I型V表I L2跨中撓度 0.23mm 0.21mm 0.44mm跨中梁底應(yīng)變 34.8με 45.1με 72.1με規(guī)范允許撓度限值為：13mm

圖1 試驗(yàn)梁位置及加載區(qū)域示意圖

圖2 試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)照片

圖3 加載重物

圖4 跨中梁底應(yīng)變曲線圖

圖5 支座剪力區(qū)域應(yīng)變曲線圖

圖7 ABAQUS實(shí)體單元模型

3 數(shù)值分析及結(jié)果

分別使用MIDASCIVIL建立梁、板單元模型，ABAQUS建立實(shí)體單元模型。施加平面荷載，通過計(jì)算了解跨中梁底撓度及應(yīng)力情況。模型中混凝土強(qiáng)度等級(jí)取值為C25，彈性模量取值為2.8×1010N/m2，泊松比為0.2。模型建立過程中考慮相鄰跨梁板柱對(duì)荷載傳遞的影響與模型工作量及計(jì)算效率等因素，模擬中未對(duì)整個(gè)建筑進(jìn)行建模，模型示意見圖6、7。模型分析結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)量值及規(guī)范限值如表2所示。

圖8 ABAQUS模型位移云圖

圖9 ABAQUS模型拉應(yīng)力云圖

4 結(jié) 論

①依據(jù)試驗(yàn)值與數(shù)值分析結(jié)果對(duì)比可知，規(guī)范撓度限值為試驗(yàn)值的57倍，梁、板單元模型計(jì)算為實(shí)測(cè)值1.9倍，實(shí)體單元模型計(jì)算值更加接近實(shí)測(cè)值。因此，依據(jù)實(shí)體單元模型分析結(jié)果作為試驗(yàn)判斷依據(jù)更加可靠。

②在梁、板單元型中，由于梁、板單元通過共用節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)連接，分析中模型受到單元網(wǎng)格密度、劃分形式及約束方式等因素影響，很難真實(shí)模擬荷載在梁板間傳遞。計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值相差較大且不宜準(zhǔn)確建模[2-3]。

③本文中試驗(yàn)荷載取值為正常使用荷載，較承載力極限狀態(tài)荷載值小，若在極限荷載試驗(yàn)中可通過ABAQUS中Embedded方法[4-5]，將鋼筋單元埋植入混凝土單元中。該方法可以較為準(zhǔn)確鋼筋與混凝土共同受力下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的受力分析，為極限荷載試驗(yàn)提供較為準(zhǔn)確的預(yù)警值與判斷依據(jù)。

[1]GB/T50152—2012,混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012.

[2]李忠學(xué).梁板殼有限單元中的各種閉鎖現(xiàn)象及解決方法[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）,2007（7）.

[3]朱濤,肖守訥,楊光武.不同自由度單元之間連接剛度問題的研究與應(yīng)用[J].鐵道機(jī)車車輛,2010(4).

[4]江見鯨,陸新征,葉列平.混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析[M].北京:清華大學(xué)出版社.2005.

[5]王麗,鄧思華.基于ABAQUS的混凝土梁受彎破壞實(shí)驗(yàn)非線性分析[J].土木建筑工程信息技術(shù),2010（1）.