楊善武

(合肥工大工程試驗(yàn)檢測(cè)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230051)

1 工程概況

某公交站候車亭長(zhǎng)度為7.11 m、頂棚寬度為1.2 m。根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)要求，對(duì)候車亭頂棚進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)。該候車亭正立面如圖1所示。

圖1 公交站候車亭立面圖

設(shè)計(jì)基本信息：結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，建筑設(shè)計(jì)安全使用年限為主體結(jié)構(gòu)50年，圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為25年。

設(shè)計(jì)主材：鋼立柱采用120 mm×120 mm×6 mm方鋼管(外包鋁合金)，懸挑橫梁采用120 mm×60 mm×3 mm矩形鋼管(懸挑長(zhǎng)度分別為0.38 m、0.82 m)，頂棚采用3 mm厚鋁板，鋼架構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)連接采用8.8級(jí)摩擦型高強(qiáng)螺栓。

設(shè)計(jì)荷載：計(jì)算風(fēng)荷載取0.55 kN/m2，基本雪壓取0.70 kN/m2(100年一遇)。

2 試驗(yàn)內(nèi)容及方法

主要檢測(cè)內(nèi)容包括：立柱頂水平位移測(cè)試；懸挑橫梁豎向位移測(cè)試；縱梁跨中豎向位移測(cè)試；梁柱節(jié)點(diǎn)外觀變化[1]?，F(xiàn)場(chǎng)采用百分表測(cè)量位移，采用外觀勘測(cè)查看梁柱節(jié)點(diǎn)狀況。

3 儀器設(shè)備

靜載試驗(yàn)檢測(cè)主要采用表1檢測(cè)儀器設(shè)備。

表1 主要檢測(cè)儀器設(shè)備及輔助設(shè)施

4 靜載試驗(yàn)

4.1 靜載試驗(yàn)取值

根據(jù)規(guī)范要求，選擇梁柱節(jié)點(diǎn)在正常使用極限狀態(tài)下的最大彎矩為主要工況，所考慮的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值選取為100年一遇雪荷載，標(biāo)準(zhǔn)值為0.70 kN/m2以及計(jì)算風(fēng)荷載，取值0.55 kN/m2。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009—2012)，采用正常使用極限狀態(tài)下由可變荷載控制的組合，永久荷載效應(yīng)值作為結(jié)構(gòu)自重考慮[2]，由此可以得到最不利組合為標(biāo)準(zhǔn)組合Sd1=S自重+S雪+0.6S背風(fēng)，具體計(jì)算過程如下：

(1) 雪荷載：

Sk=μrso=1.0×0.7=0.7 kN/m2

式中：μr為屋面積雪分布系數(shù)，當(dāng)屋面坡度小于25°時(shí)取為1.0。

(2) 風(fēng)荷載：

wk=βzμsμzwo

式中：βz為風(fēng)振系數(shù)，取為1.0；μs為體型系數(shù)，其取值為μs1=±1.3、μs2=±0.5；μz為風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取為0.65。

故背風(fēng)時(shí)：

wk1=0.465 kN/m2，wk2=0.179 kN/m2

迎風(fēng)時(shí)：

wk1=-0.465 kN/m2，wk2=-0.179kN/m2

(3) 標(biāo)準(zhǔn)組合：

Sd1=S自重+S雪+0.6S背風(fēng)；

Sd2=S自重+S背風(fēng)+0.7S雪

(4) 頻遇組合：

Sd3=S自重+0.6S雪+0.4S風(fēng)

(5)準(zhǔn)永久組合：

Sd4=S自重+0.2S雪

綜上所述，可得出該候車亭在正常使用極限狀態(tài)下最不利組合為標(biāo)準(zhǔn)組合，試驗(yàn)過程中采用在頂棚檐口處施加線性荷載等效模擬最不利組合工況，其等效荷載為f=0.5×(0.7+0.6×0.465)×0.82≈0.4 kN/m(不含自重)。

4.2 測(cè)點(diǎn)布置

現(xiàn)場(chǎng)選取三跨進(jìn)行靜載試驗(yàn)，并對(duì)選取的第三跨立柱頂點(diǎn)、懸挑橫梁及縱梁跨中5個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行位移測(cè)量，測(cè)點(diǎn)布置圖如圖2所示。

圖2 測(cè)點(diǎn)布置圖

4.3 加/卸載方法

參照計(jì)算結(jié)果，試驗(yàn)加載方案采取2級(jí)加載，卸載方案采取2級(jí)卸載，每級(jí)加載量為0.2 kN/m，每級(jí)卸載量為0.2 kN/m。

現(xiàn)場(chǎng)采用平鋪沙袋模擬線荷載，沙袋重量為20 kg±0.5 kg，每米布置2袋。每級(jí)加載持荷15 min，然后讀取位移值，最后一級(jí)荷載加載完畢，讀數(shù)完成后，分級(jí)卸載，每級(jí)卸載持荷10 min，所有試驗(yàn)荷載卸載完畢后，結(jié)構(gòu)零載保持30 min，再讀取殘余變形值[3，4]。

4.4 檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)各級(jí)荷載作用下的現(xiàn)場(chǎng)記錄，整理出現(xiàn)場(chǎng)各測(cè)點(diǎn)位移變形實(shí)測(cè)值。具體結(jié)果見表2。

表2 測(cè)點(diǎn)位移變形實(shí)測(cè)值

5 結(jié) 論

(1) 根據(jù)靜載試驗(yàn)結(jié)果，立柱、梁在短期荷載作用下變形撓度值均未超出《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50017—2017)中可變荷載撓度容許值，卸載后殘余變形未超過最大變形值的20%[5]；同時(shí)參考《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50152—2012)中考慮長(zhǎng)期效應(yīng)組合對(duì)撓度增大的影響，取影響系數(shù)2.0，實(shí)測(cè)值也未超過限值[6]。

(2) 在加載、卸載過程未發(fā)現(xiàn)梁柱節(jié)點(diǎn)明顯松動(dòng)、變形等異?，F(xiàn)象。

(3) 綜合以上可知該公交站候車亭承載性能滿足相關(guān)規(guī)范要求。

(4)本文通過線性荷載等效模擬最不利組合工況，對(duì)此類鋼結(jié)構(gòu)候車亭靜載試驗(yàn)有一定借鑒意義。