對(duì)大跨度(預(yù)應(yīng)力)混凝土結(jié)構(gòu)工程撓度檢測(cè)技術(shù)的研究及應(yīng)用
2015-07-27
一、引言
近年來(lái)，混凝土結(jié)構(gòu)因其耐久耐火性能、可模性能和整體性能好而受到建筑業(yè)的廣泛青睞，房屋建筑數(shù)量和規(guī)模的不斷擴(kuò)大，房屋建筑結(jié)構(gòu)逐漸向大跨度大空間的方向發(fā)展，大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于房屋建設(shè)之中，特別是橋梁、大型商場(chǎng)和地下空間的開發(fā)建設(shè)中應(yīng)用較廣泛。隨著對(duì)大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土工程應(yīng)用的逐漸增多，人們對(duì)其出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注。因此，對(duì)于大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土工程中梁體的質(zhì)量檢測(cè)就顯得尤為重要，特別是對(duì)其撓度重要參數(shù)的檢測(cè)。然而，現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁在橋梁方面應(yīng)用時(shí)的撓度檢測(cè)研究較多，對(duì)于其在房建方面應(yīng)用時(shí)的撓度檢測(cè)的研究則相對(duì)較少，但隨著我國(guó)建筑事業(yè)的飛速發(fā)展，大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁在房建方面的應(yīng)用越來(lái)越多，對(duì)于房建大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁體撓度檢測(cè)的必要性的研究和討論也應(yīng)該受到我們的重視。本文通過(guò)對(duì)某購(gòu)物中心大廈中跨度較大的（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁的撓度進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)工程撓度檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了初步的研究，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了探討。
二、大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁撓度檢測(cè)試驗(yàn)研究過(guò)程：
2.1實(shí)例工況
某購(gòu)物中心大廈位于河南鄭州市，框架結(jié)構(gòu)，地下三層，地上七層，建筑面積263000㎡。該工程于2012年02月開工，2013年底封頂?；炷敛捎帽盟头绞绞┕ぁ?br />
2.2檢測(cè)項(xiàng)目及方法：
采用原位加載法，對(duì)某購(gòu)物中心大廈五層(1-17)/(1-D)-(1-G)軸頂梁為預(yù)應(yīng)力混凝土梁體和六層(1-14)-(1-17)/(1-H+7000)軸頂梁為現(xiàn)澆混凝土梁體在正常使用極限狀態(tài)下梁體的撓度進(jìn)行檢測(cè)。
2.3主要檢測(cè)儀器：
靜力荷載測(cè)試儀（儀器型號(hào)JCQ-503A）、位移傳感器（儀器型號(hào)MS-50）及位移檢測(cè)輔助裝置。
2.4試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果：
依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50152-2012和委托，采用原位加載法對(duì)該工程委托構(gòu)件進(jìn)行撓度檢測(cè)。五層(1-17)/(1-D)-(1-G)軸頂梁為預(yù)應(yīng)力混凝土梁體，最大加載限值取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，應(yīng)施加均布荷載320kN，現(xiàn)場(chǎng)采用二集中力三分點(diǎn)等效加載法施加荷載240kN，正常使用極限狀態(tài)下梁體撓度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。百分表表位分布示意圖見(jiàn)圖1，荷載撓度曲線示意圖見(jiàn)圖2。六層(1-14)-(1-17)/(1-H+7000)軸頂梁為現(xiàn)澆混凝土梁體，最大加載限值取荷載的準(zhǔn)永久組合，現(xiàn)場(chǎng)施加均布荷載77kN，正常使用極限狀態(tài)下梁體撓度檢測(cè)。
2.5試驗(yàn)結(jié)果分析：
按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010規(guī)定的撓度允許值進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)符合下式要求：
<=[]
式中：——在使用狀態(tài)試驗(yàn)荷載作用下，構(gòu)件的撓度檢驗(yàn)實(shí)測(cè)值
[]——撓度試驗(yàn)允許值
撓度檢測(cè)允許值應(yīng)按下列公式計(jì)算：
對(duì)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件
[]=[]/
對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件
[]=[]/[]
[]——撓度檢驗(yàn)允許值；
——按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算所得的彎矩，取計(jì)算區(qū)段內(nèi)的最大彎矩值；
——按荷載的準(zhǔn)永久組合計(jì)算所得的彎矩，取計(jì)算區(qū)段內(nèi)的最大彎矩值；
——考慮荷載長(zhǎng)期效應(yīng)組合對(duì)撓度增大的影響系數(shù)，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010的有關(guān)規(guī)定取用；
——構(gòu)件撓度設(shè)計(jì)的限值，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010的有關(guān)規(guī)定取用。
在對(duì)購(gòu)物中心大廈分級(jí)加載時(shí)，所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)變化正常，加載的過(guò)程中對(duì)梁體的裂縫開展情況也進(jìn)行了進(jìn)一步觀察，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)有異常裂縫出現(xiàn)。經(jīng)計(jì)算復(fù)核，在正常使用極限狀態(tài)下五層(1-17)/(1-D)-(1-G)軸頂梁、六層(1-14)-(1-17)/(1-H+7000)軸頂梁撓度值均在規(guī)范允許范圍內(nèi)通過(guò)該實(shí)例可以看出無(wú)論是對(duì)于混凝土梁還是預(yù)應(yīng)力混凝土梁在正常使用極限狀態(tài)下?lián)隙茸兓苄?，無(wú)法用肉眼觀測(cè)，只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行測(cè)量。其實(shí)，不僅是對(duì)于梁體，而且對(duì)于混凝土板的撓度檢測(cè)也是很有必要的。某商場(chǎng)樓面板的要求對(duì)其進(jìn)行撓度檢測(cè)，該商場(chǎng)為三層鋼框架結(jié)構(gòu)，樓面采用SP預(yù)應(yīng)力空心板（6m）。為進(jìn)一步了解預(yù)應(yīng)力空心板質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行了原位加載試驗(yàn)。靜載試驗(yàn)時(shí)加載按20%左右為一級(jí)，每級(jí)加載停留時(shí)間10—15min。檢測(cè)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)有異常裂縫出現(xiàn)，經(jīng)計(jì)算分析，實(shí)測(cè)撓度值均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，樓面板靜載合格。
三、應(yīng)用與研究：
在實(shí)際工程中對(duì)大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土構(gòu)件的撓度進(jìn)行檢測(cè)可以控制其裂縫的產(chǎn)生，而對(duì)于大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁裂縫的產(chǎn)生與其撓度息息相關(guān)。嚴(yán)格控制大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁撓度，有利于早發(fā)現(xiàn)裂縫，控制裂縫進(jìn)一步發(fā)展，排除安全隱患。本文中檢測(cè)撓度的主要方法為原位加載試驗(yàn)法，而規(guī)范中規(guī)定對(duì)于下列構(gòu)件可進(jìn)行原位加載試驗(yàn)：
1、對(duì)懷疑有質(zhì)量問(wèn)題的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)；
2、改建、擴(kuò)建在設(shè)計(jì)前，確定設(shè)計(jì)參數(shù)的系統(tǒng)檢驗(yàn)；
3、對(duì)資料不全、情況復(fù)雜或存在明顯缺陷的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能評(píng)估；
4、采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的結(jié)構(gòu)或難以進(jìn)行理論分析的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，需通過(guò)試驗(yàn)對(duì)計(jì)算模型或設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行復(fù)核、驗(yàn)證或研究其結(jié)構(gòu)性能和設(shè)計(jì)方法；
5、需修復(fù)的受災(zāi)結(jié)構(gòu)或事故受損結(jié)構(gòu)。
從中可以看出混凝土結(jié)構(gòu)工程撓度檢測(cè)技術(shù)——原位試驗(yàn)法，在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，避免了對(duì)試樣的擾動(dòng)，且具有經(jīng)濟(jì)、速度快、操作簡(jiǎn)單方便準(zhǔn)確性高的優(yōu)點(diǎn)。隨著社會(huì)的迅速發(fā)展，原位試驗(yàn)法檢測(cè)混凝土構(gòu)件撓度在工程中的應(yīng)用也越來(lái)越受到人們的重視，易于推廣應(yīng)用。因此，對(duì)于在一些現(xiàn)代新型或重要建筑設(shè)置有重要、大跨度、變形大、表觀質(zhì)量差或損傷嚴(yán)重、存在疑義的預(yù)應(yīng)力混凝土梁體現(xiàn)場(chǎng)撓度檢測(cè)很有必要。
結(jié)語(yǔ)：在建筑行業(yè)中，混凝土結(jié)構(gòu)工程撓度檢測(cè)對(duì)于及早發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全隱患和評(píng)估結(jié)構(gòu)質(zhì)量發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。本文中介紹的混凝土結(jié)構(gòu)工程撓度檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用因其可操作性、經(jīng)濟(jì)方便及精確性高，在工程中越來(lái)越多地被采納和接受，對(duì)于它的未來(lái)，編者認(rèn)為一定還會(huì)有極大的發(fā)展應(yīng)用空間。
