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        預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)性能試驗研究

        2021-12-28 06:55:18周雅萍
        工程質(zhì)量 2021年11期
        關(guān)鍵詞:撓度支座構(gòu)件

        周雅萍

        (江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司,江蘇 南京 210028)

        0 引言

        目前,預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)性能試驗主要對象為預(yù)制混凝土樓梯、疊合梁、疊合板,主要用于民用建筑,少數(shù)廠房等工業(yè)建筑、地鐵軌道平臺也有采用預(yù)制構(gòu)件。常見預(yù)制混凝土構(gòu)件如圖 1~6 所示,預(yù)制構(gòu)件裝配于工程現(xiàn)場后進行的荷載試驗如圖 7、8 所示。

        圖1 預(yù)制混凝土疊合板(疊合前)

        圖7 疊合板現(xiàn)場荷載試驗

        本文以預(yù)制混凝土雙 T 板結(jié)構(gòu)性能試驗為例,為實際工程中該類預(yù)制構(gòu)件性能檢驗評定提供依據(jù),并在此基礎(chǔ)上結(jié)合其他類型預(yù)制混凝土構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能試驗成果,提出結(jié)構(gòu)性能試驗的重點、難點及合理建議。

        圖2 預(yù)制混凝土疊合板(疊合后)

        圖3 預(yù)制混凝土樓梯

        圖8 軌道疏散平臺板現(xiàn)場荷載試驗

        1 雙 T 板結(jié)構(gòu)性能試驗

        1.1 試件支承形式

        試驗采用簡支支座,在肋梁底部一端采用滑動支座,一端采用鉸支座[1],分別在兩個肋梁的中心線跨中、支座處布置 3 個百分表,共布置 6 個百分表。雙 T 板現(xiàn)場照片如圖 5 所示,其幾何參數(shù)示意圖如圖 9 所示。

        圖5 預(yù)制混凝土雙T板

        圖9 雙 T 板幾何參數(shù)示意圖(單位:mm)

        1.2 檢驗荷載的確定

        設(shè)計單位提供了雙 T 板荷載試驗設(shè)計參數(shù)(見表 1)。

        表1 雙 T 板荷載試驗設(shè)計參數(shù)

        1.3 加載方法

        本次結(jié)構(gòu)性能試驗采用在預(yù)制混凝土雙 T 板上堆放混凝土塊作為配重(見圖 5)進行均布加載,采用分級加載制度。當荷載小于標準荷載時,每級荷載不大于標準荷載的 20 %;當荷載大于標準荷載時,每級荷載不大于標準荷載的 10 %。

        加載過程中,每級加載完成后持續(xù) 10~15 min,在標準荷載作用下,持荷 30 min;并在持續(xù)時間內(nèi),觀察構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)和開展等;在持續(xù)時間結(jié)束時,觀察并記錄所布置測點變形值和裂縫開裂情況,然后進行下一級加載,直至試驗結(jié)束。

        1.4 撓度檢驗

        試驗得到雙 T 板在各級試驗荷載作用下的撓度實測值(見表 2)。根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果,在對應(yīng)荷載標準組合值加載結(jié)束時,該預(yù)制混凝土雙T板撓度實測值為 20.59 mm,考慮板自重部分的撓度值,計算得荷載標準組合值作用下的構(gòu)件撓度值為 34.86 mm。根據(jù)GB 50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》第 B.1.3 條計算撓度允許值為38.05mm,故撓度檢驗通過。

        表2 雙 T 板在各級試驗荷載作用下的撓度實測值

        1.5 抗裂檢驗

        現(xiàn)場對預(yù)制混凝土雙 T 板在標準組合試驗荷載作用下觀測其是否產(chǎn)生新裂縫,并對新產(chǎn)生的裂縫寬度進行測量。在試驗加載前及結(jié)構(gòu)性能試驗過程中,分別對該預(yù)制混凝土雙 T 板板底及肋梁的裂縫情況進行檢查,經(jīng)檢查:試驗加載前,該構(gòu)件跨中區(qū)域板底及肋梁兩側(cè)均未見明顯裂縫;試驗加載過程中至試驗結(jié)束后,該構(gòu)件跨中區(qū)域板底及肋梁兩側(cè)均未見明顯新增裂縫,其余區(qū)域均未見明顯新增裂縫。

        根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果,試驗加載過程中至試驗結(jié)束后,該構(gòu)件未見明顯新增裂縫。根據(jù) GB 50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》第 B.1.4 條,該預(yù)制混凝土雙T板開裂荷載實測值(不包括自重)>650 kN,計算得該構(gòu)件的抗裂檢驗系數(shù)實測值>1.05,而該構(gòu)件的抗裂檢驗系數(shù)允許值為 1.04,故抗裂檢驗通過。

        2 試驗重點分析

        對于預(yù)制混凝土樓梯、T 型板等成品構(gòu)件,結(jié)構(gòu)性能試驗相對成熟。通常根據(jù)工程實際狀況下的設(shè)計恒、活載條件(由設(shè)計單位出具),進行分級加載,根據(jù)各級荷載下的撓度實測值及裂縫情況進行撓度檢驗、裂縫檢驗,如前所述。此類結(jié)構(gòu)性能試驗的重點包括三方面內(nèi)容。

        一是外加荷載的確定及加載制度。最后一級加載值通常為檢驗荷載,根據(jù)荷載檢驗系數(shù)及設(shè)計恒、活載進行計算確定。加載制度需確定加載的分級,在規(guī)范規(guī)定的每級荷載的限值基礎(chǔ)上,結(jié)合必要的中間校核點(如撓度檢驗、抗裂檢驗、裂縫檢驗)進行實際分級。此外,亦需根據(jù)現(xiàn)場條件,即現(xiàn)場配重形式(水、沙袋、荷重塊)確定,保證堆載的可操作性。在堆載問題上,需將構(gòu)件自重排除在外。

        二是試驗支撐條件的確定及試驗支座的準備。對實際工程中受力單一、可簡化為單跨簡支情況的構(gòu)件,只要提供滿足規(guī)范條件要求的簡支支座(見圖 5),并保證支座足夠的剛度,減小支座不均勻沉降影響,結(jié)構(gòu)性能試驗方便開展;如預(yù)制混凝土樓梯此類斜放的構(gòu)件,為方便開展試驗,可采用平放,并在此基礎(chǔ)上根據(jù)等效原則(通常為彎矩等效原則)進行外加荷載等的換算,可將復(fù)雜問題簡單化,避免為模擬工程中樓梯的斜度而需特別定制各類支座的麻煩;對于四邊支承的構(gòu)件(見圖 6),建議根據(jù)實際支承條件特別制作支座進行試驗,或者要求設(shè)計單位根據(jù)簡支條件模擬換算,給出簡支下的荷載、裂縫、撓度換算及評判指標,從而仍采用簡支進行試驗。

        圖6 鋼骨架輕型板

        三是試驗過程中荷載反映的觀察。包括變形、裂縫觀測及承載力檢驗指標的觀察。試驗初期構(gòu)件反映小、相對穩(wěn)定,當構(gòu)件開裂后,可放緩加載速度,及時觀察,當臨近破壞時,更要放緩加載速度,及時調(diào)整,并要確保一定的安全性。

        3 試驗難點分析

        目前,結(jié)構(gòu)性能試驗難點主要針對預(yù)制混凝土疊合梁、板(見圖 1、圖 4),主要矛盾的焦點有 3 點。

        圖4 預(yù)制混凝土疊合梁

        一是疊合梁、板均是半成品,是否有必要進行結(jié)構(gòu)性能試驗,如果進行結(jié)構(gòu)性能試驗,應(yīng)該怎么開展,相關(guān)規(guī)范均沒有明確的規(guī)定,或無完全契合的條款可用。

        二是半成品的受力狀態(tài)與成品存在差異,故試驗荷載非工程設(shè)計荷載,而僅僅是模擬其施工狀態(tài),即實驗考慮的是施工過程的臨時支承(橫向支撐或雙向滿布支撐等,甚至有專項的施工方案)、臨時支護及施工荷載,是對施工的安全性的驗證,對工程意義不大。

        三是對于疊合梁等頂面操作面狹窄的構(gòu)件,不宜堆載,往往采用集中荷載(千斤頂加載)的方式進行試驗,通常是根據(jù)等效原則(彎矩等效或是撓度等效)進行,與梁實際承受均布荷載的情況存在較大差異。

        鑒于上述原因,構(gòu)件生產(chǎn)廠家、施工單位、設(shè)計單位對疊合梁、板的結(jié)構(gòu)性能試驗普遍持反對態(tài)度,但是各地質(zhì)監(jiān)站根據(jù)管理規(guī)定要求必須進行上述構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能試驗,存在一定的矛盾。

        4 結(jié)論

        以預(yù)制混凝土雙 T 板結(jié)構(gòu)性能試驗為例,結(jié)合各類型預(yù)制混凝土構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能試驗成果,在分析試驗重點及難點基礎(chǔ)上,為方便開展結(jié)構(gòu)性能試驗、保證試驗結(jié)果的合理性,本文提出以下 4 點建議。

        一是把握項目前期控制,跟施工單位、設(shè)計單位溝通并確定好試驗方案。跟施工單位主要溝通前期的支座準備、構(gòu)件準備、堆載準備;跟設(shè)計院溝通確認設(shè)計參數(shù)、堆載方案、加載制度。

        二是針對疊合構(gòu)件,建議進行疊合后的檢驗而非疊合前。即在被檢構(gòu)件疊合面以上澆筑好現(xiàn)澆層,達到齡期或混凝土達到設(shè)計強度后進行疊合后的結(jié)構(gòu)性能試驗,此時的荷載參數(shù)等取值參照工程實際設(shè)計條件。此種做法不利之處為時間周期相對較長,廠家、施工單位不一定能接受,建議采用蒸壓養(yǎng)護等早強方法縮短周期。

        三是針對規(guī)范要求的破壞性試驗,需經(jīng)過各方認可,如設(shè)計等單位不同意進行破壞性試驗,需要求其出具說明,以閉合質(zhì)監(jiān)站等部門對于試驗完整性的要求。

        四是根據(jù)實踐經(jīng)驗,大跨及薄壁構(gòu)件試驗的風險性較普通構(gòu)件高,對此類構(gòu)件,既要確保堆載方案特別是檢驗荷載的準確性,又要加強試驗的過程控制,重視程度應(yīng)較普通構(gòu)件提高。

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