張毅繁 王緒旺*

（商洛學(xué)院城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑工程學(xué)院，陜西 商洛 726000）

近年來,無梁樓蓋地下車庫坍塌事故頻發(fā),事故發(fā)生的主要原因是無梁樓蓋的抗沖切承載力不足以及頂板覆土回填時(shí)覆土及施工車輛荷載超過設(shè)計(jì)荷載[1]，其中施工車輛荷載作用過大是結(jié)構(gòu)板受損繼而坍塌的主要原因，所以對(duì)施工車輛荷載作用下結(jié)構(gòu)板提載加固是保證既有結(jié)構(gòu)板安全的重要內(nèi)容。

1 工程概況

塔吊服務(wù)于兩棟樓和地下車庫，主體施工完成后計(jì)劃拆除塔吊。因框架結(jié)構(gòu)板在設(shè)計(jì)中并未考慮吊裝作業(yè)產(chǎn)生的荷載，為保證吊車在混凝土結(jié)構(gòu)板行走和吊裝作業(yè)時(shí)不對(duì)原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，需要施工前對(duì)結(jié)構(gòu)板進(jìn)行提載加固。

結(jié)構(gòu)主要信息：車庫頂板厚250mm，車庫頂板活荷載為5KN/m2，橫軸、縱軸距、次梁軸距如圖1 所示。

25t 汽車吊參數(shù)：汽車左右輪距為2410mm，行駛狀態(tài)凈重26.4t，長12.38m，寬2.5m，工作時(shí)支腿最長伸出7m。

2 結(jié)構(gòu)板加固

2.1 結(jié)構(gòu)板加固方案

在行走路線和吊裝作業(yè)區(qū)的車庫頂板鋪設(shè)砂層和鋼板，在車庫板底搭設(shè)腳手架支撐體系對(duì)行走和吊裝作業(yè)區(qū)進(jìn)行加固（圖1）。

圖1 吊車作業(yè)區(qū)結(jié)構(gòu)平面圖

當(dāng)采用高大模板支撐體系時(shí)要進(jìn)行科學(xué)合理的施工布局設(shè)計(jì)，對(duì)支撐體系的穩(wěn)定性要進(jìn)行驗(yàn)算分析，既要滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求，還要保證施工階段的安全[2]，按規(guī)范搭設(shè)支撐架。

2.2 汽車吊的輪載有效分布寬度

根據(jù)JTG 3362-2018《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》中第4.2.3 條中規(guī)定的“整體單向板通過車輪傳遞到板上的荷載分布寬度”進(jìn)行計(jì)算[3]汽車吊的輪載有效分布寬度，如圖2 所示。

圖2 單個(gè)車輪的荷載分布寬度

單個(gè)車輪在板的跨徑中部時(shí)，垂直于板的跨徑方向的荷載分布寬度a 計(jì)算公式：

式中：l 表示板的計(jì)算跨徑；h 表示鋪裝層厚度；a1、b1表示垂直于板跨和平行于板跨方向的車輪著地尺寸。

2.3 行走工況驗(yàn)算

汽車吊行走時(shí)，兩側(cè)輪距2410mm＜3100mm，則兩側(cè)輪壓荷載均作用于腳手架上。已知吊車軌距e=2410mm，單側(cè)車輪寬取btx=50mm，作用面積長度取bty=500mm，h=300mm，則單個(gè)車輪作用面積長度計(jì)算值分別為：

單個(gè)車輪作用有效寬度b=bcy+0.7L=1100+0.7×3100=3270mm；則行走時(shí)車輪下作用面為3100mm×3270mm，為提高安全系數(shù)按2000mm×2000mm 考慮，則輪胎下方板帶受力為：F2/2=50.0KN。計(jì)算時(shí)假設(shè)吊車荷載全部傳至腳手架，混凝土結(jié)構(gòu)僅承擔(dān)結(jié)構(gòu)自重。2000mm×2000mm 計(jì)算范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)自重：

（0.3×0.6×4+0.18×2×2）×25=36KN

對(duì)間距1000mm 的腳手架支撐根數(shù)應(yīng)不少于3×3根，則

（1）立桿承受的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力：

立桿計(jì)算長度L、長細(xì)比λ、穩(wěn)定系數(shù)Ψ：L=h=1200mm；λ=L/i=1200/16.0=75

查JGJ 130-2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》附錄C 中[4]表C：Ψ=0.813

（2）立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算（不組合風(fēng)荷載時(shí)）

2.4 吊裝作業(yè)工況驗(yàn)算

2.4.1 汽車吊布置圖

汽車吊工作時(shí)支腿最長伸出7000mm，將汽車吊四只腿中的2 只置于混凝土柱頂，其余的兩只置于混凝土主梁上,此時(shí)支腿跨度6200mm＜7000mm（見圖1），滿足要求。

2.4.2 混凝土主梁承載力計(jì)算

對(duì)主梁與板承載力進(jìn)行驗(yàn)算，取正常工作荷載：吊裝時(shí)承受25t 汽車吊自重（G=26.4t）及所吊構(gòu)件重量，此處按最重構(gòu)件（G2=4.5t）。此工況下，汽車吊每個(gè)支腿平均受力為：

因車庫頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的允許荷載為5KN/m2＜121.5KN/m2，所以需要進(jìn)行加固，加固措施：①板頂滿鋪300mm 厚砂層；②砂層上鋪設(shè)5000mm×2000mm×10mm鋼板；③結(jié)構(gòu)板下搭設(shè)腳手架支撐，支撐腳手架水平橫距、縱距Lx=Ly=1000mm，步距h=1200mm，掃地桿距離地面高度不大于200mm，最上層水平桿距梁頂不大于200mm，規(guī)范設(shè)置水平和豎向剪刀撐，立桿底部設(shè)置墊塊，頂托上主楞采用雙鋼管48.0×2.8，次楞采用鋼管48.0×2.8 間隔200mm 設(shè)置。腳手架支撐范圍不小于3000mm×3000mm，立桿數(shù)不少于（3/1+1）2=16 根，回頂至地面，計(jì)算按2000mm×2000mm 范圍內(nèi)腳手架有效承載計(jì)。因加固腳手架頂部通過頂托與砼梁底面相連，故僅驗(yàn)算立桿穩(wěn)定性及承載力。

（1）荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力NG1K：

NG1K=[（G 立桿+G 立桿連接銷）/1×支架高度+（G 縱向鋼管+G 橫向鋼管+G 斜向鋼管）/步距×支架高度+可調(diào)托座重量]×9.8/1000

在2000mm×2000mm 范圍內(nèi)，間距1000mm 的立桿根數(shù)至少3×3=9 根，經(jīng)砂層和鋼板使得應(yīng)力擴(kuò)散，立桿承受的構(gòu)配件及混凝土梁自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力NG3K：

2.5 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與分析

在板、次梁、主梁的跨中布設(shè)位移傳感器，支撐架立桿監(jiān)測(cè)部位粘貼應(yīng)變片實(shí)施全程監(jiān)測(cè)。應(yīng)變片粘貼處先打磨，然后用脫脂棉蘸取酒精擦洗，干燥后粘貼應(yīng)變片并焊接數(shù)據(jù)線，用環(huán)氧樹脂密封和膠帶固定, 如圖3 所示。

圖3 應(yīng)變片粘貼接線

立桿所用應(yīng)變片與應(yīng)變儀接線時(shí)采用1/4 橋接線，軸力計(jì)安裝是將其一端連接在墊板上，另外一頭連接在測(cè)試鋼管上，連接處的平面平行平整，并且保證軸力計(jì)與測(cè)試桿在數(shù)值方向保持垂直[5]。行走和吊裝工況下的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值比較，如表1 所示。

表1 結(jié)構(gòu)桿件計(jì)算數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

由表1 可知，主次梁位移、支撐架桿件最大應(yīng)力值的計(jì)算值都大于實(shí)測(cè)值，而樓板的位移計(jì)算值小于實(shí)測(cè)值。造成樓板位移的實(shí)測(cè)值高于計(jì)算值的原因主要是計(jì)算模型局部簡(jiǎn)化，忽略了周圍結(jié)構(gòu)桿件對(duì)分析模型約束的多樣性和疊加[6]；其次是支撐架立桿頂部和底部未接觸率越多將會(huì)使支撐架立桿承擔(dān)荷載分?jǐn)偢?，使結(jié)構(gòu)板位移增大。

3 結(jié)論

對(duì)既有框架結(jié)構(gòu)板上吊車行走和吊裝作業(yè)區(qū)提載加固后，計(jì)算對(duì)比可知：

3.1 結(jié)構(gòu)板底部搭設(shè)支撐架，有效提高了結(jié)構(gòu)板承載能力。

3.2 結(jié)構(gòu)板頂面鋪設(shè)300mm 厚砂層和10mm 厚鋼板，有效將應(yīng)力擴(kuò)散，使結(jié)構(gòu)板未產(chǎn)生震動(dòng)損傷。

3.3 吊車停機(jī)位設(shè)置在柱頂有利于原結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，支撐架立桿頂部和底部接觸不緊密使支撐架立桿承擔(dān)荷載分?jǐn)偞?，?dǎo)致結(jié)構(gòu)板的位移實(shí)測(cè)值高于理論計(jì)算值。