帶模板支撐的框架系統(tǒng)的試驗(yàn)研究

　　1　施工期鋼筋混凝土框架模型試驗(yàn)
　　設(shè)計(jì)一個(gè)與混凝土結(jié)構(gòu)共同作用的模板支撐體系框架模型，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。研究考慮與結(jié)構(gòu)共同作用的模板支撐體系的受力特性。
　　1.1試驗(yàn)方寨
　　1.1.1試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)
　　選擇對(duì)常規(guī)的梁跨6m、層高3m的混凝土結(jié)構(gòu)縮尺為1：2的模板支撐體系框架模型。在此，設(shè)計(jì)制作梁跨3m，層高1.5m的兩層單跨框架模型，為兩層模板支撐體系。在第二層混凝土澆筑完成后各齡期進(jìn)行加載試驗(yàn)。
　　框架模型設(shè)計(jì)尺寸及配筋如圖1所示。模型總高為3300mm，柱間距為3000mm，每層均采用4根φ48的鋼管加以支撐，模板采用厚為8mm的竹木膠合板。其中：框架梁截面尺寸為：150×300mm，梁長(zhǎng)3000mm框架柱截面尺寸為：200×200mm，柱高1500mm；柱腳混凝土塊幾何尺寸為：500×500mm，高300mm，采用四個(gè)地腳螺栓將柱腳固定于試驗(yàn)室地槽中?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C40，梁的配筋率按1％，配置了4φ12縱筋、φ6@150箍筋；柱鋼筋采用4φ16縱筋、φ6@200箍筋。鋼筋除了箍筋采用熱軋HPB235，其余均采用熱軋HRB335鋼筋。
　　1.1.2測(cè)試位置布置
　　
　　依據(jù)混凝土框架模型的受力特性，在試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂蚣芰褐?，將鋼筋?yīng)變片貼干梁端截面、跨中截面處；在試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂蚣苤?，將鋼筋?yīng)變片貼于臨近柱頂、柱底截面處，在各根鋼管支撐的長(zhǎng)度方向1／2截面處布置有3片縱向應(yīng)變片，互成120°。為校核鋼筋應(yīng)變片的讀數(shù)，在梁端截面、跨中截面處各布置1個(gè)鋼筋計(jì)。另外為減少外界環(huán)境對(duì)應(yīng)變測(cè)量的影響，設(shè)置了鋼筋、鋼管和混凝土補(bǔ)償片。
　　模板支撐、千分表、應(yīng)變片布置如圖2所不。
　　1.1.3主要測(cè)試內(nèi)容
　　鋼筋的力學(xué)性能測(cè)試，鋼管支撐的力學(xué)性能測(cè)試。
　　1.1.4加載方案
　　第3天，模擬拆除底層模板支撐架。在拆除支撐架前后分別加卸載，每個(gè)千斤頂采用0-1kN-2kN-3kN-0-1kN的加卸載方案，其中最后1kN為持續(xù)荷載。
　　第5天，模擬綁扎上層鋼筋。采用0-1kN-2kN-3kN-4kN-0-1kN的加卸載方案，其中最后1kN為持續(xù)荷載。
　　第8天，模擬上層混凝土澆筑。采用0-1kN-……-4kN-5kN-0的加載方案。
　　1.1.5施工和試驗(yàn)過(guò)程示
　　第一層框架模型施工：首先綁扎柱鋼筋、搭設(shè)模板支撐，然后綁扎梁鋼筋并封模，最后澆筑混凝土。
　　第二層框架施工：第二層框架模型施工過(guò)程與第一層相同。
　　底層支撐拆除前加載試驗(yàn)：在第二層混凝土澆筑完成一定齡期后，底層鋼管支撐拆除前進(jìn)行加載試驗(yàn)。
　　底層鋼管支撐拆除后加載試驗(yàn)：底層鋼管支撐拆除后及相應(yīng)齡期分別進(jìn)行加載試驗(yàn)。其中4根鋼管支撐從左到右依次編號(hào)為支撐1、2、3和4。
　　1.2試驗(yàn)結(jié)果及分析
　　1.2.1不同齡期加載試驗(yàn)
　　第二層各鋼管支撐軸力隨荷載的變化情況如圖3所示，圖3中的四次加載試驗(yàn)
　　分別指在第二層混凝土澆筑完成后第3天拆除底層鋼管支撐前、后，以及第5天和第8天進(jìn)行的活荷載加載試驗(yàn)。
　　
　　由圖3可知，當(dāng)施加小于使結(jié)構(gòu)開(kāi)裂荷載的荷載作用于混凝土梁上時(shí)，可認(rèn)cz6B6ks+NphzEw3kxRGdSqeL0NultCKwPq2V4huYySc=為各根鋼管支撐軸力與荷載成線性變化。支撐2、3承擔(dān)的荷載大于支撐1、4承擔(dān)的荷載，表明處于中間位置的鋼管支撐承擔(dān)的荷載大干梁端部支撐承擔(dān)的荷載。隨著底層鋼管支撐的拆除，以及混凝土齡期的發(fā)展，各根支撐承擔(dān)的荷載逐漸減小，這是由于底層模板支撐的拆除會(huì)使底層梁豎向變形瞬間增大，而齡期的發(fā)展會(huì)使上層混凝土梁剛度逐漸增大從而承擔(dān)的荷載增加，這就導(dǎo)致鋼管支撐承擔(dān)的活荷載隨底層支撐的拆除以及混凝土齡期的發(fā)展而逐漸減小。
　　1.2.2早齡期混凝土結(jié)構(gòu)與鋼管支撐應(yīng)變測(cè)試
　　圖中描述了從底層支撐拆除一直持續(xù)到試驗(yàn)結(jié)束期間，混凝土結(jié)構(gòu)和鋼管支撐的應(yīng)變變化情況，其中混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)變是指第一層和第二層混凝土梁、柱的關(guān)鍵截面處鋼筋片測(cè)得的應(yīng)變數(shù)據(jù)。
　　圖4和5中，時(shí)刻0是指底層模板支撐拆除完成的時(shí)刻。
　　比較圖4和5可知，用鋼筋計(jì)和鋼筋片測(cè)得的梁鋼筋應(yīng)變值有所差異，這種差異是由于應(yīng)變?cè)谀硯讉€(gè)測(cè)試時(shí)刻突然變化導(dǎo)致(試驗(yàn)誤差)。如果排除這種應(yīng)變突變?cè)斐傻牟町悾摻钣?jì)和鋼筋片測(cè)得的應(yīng)變走勢(shì)很接近，應(yīng)變波段變化的特性也基本相同。
　　混凝土梁跨中、梁端、柱端外側(cè)、柱端內(nèi)側(cè)鋼筋應(yīng)變和鋼管支撐應(yīng)變隨著齡期發(fā)展呈現(xiàn)波動(dòng)性變化。一般情況下，這種波動(dòng)性變化以一天為周期，其中支撐應(yīng)變和第二層梁鋼筋應(yīng)變的波動(dòng)性變化特點(diǎn)相同，即支撐應(yīng)變與第二層梁鋼筋應(yīng)變同時(shí)達(dá)到相應(yīng)波段內(nèi)的最大值和最小值；而柱、第一層梁鋼筋應(yīng)變與支撐和第二層梁鋼筋應(yīng)變的渡動(dòng)性變化特點(diǎn)相反，即支撐和第二層梁鋼筋應(yīng)變達(dá)到波段內(nèi)的最大值時(shí)，柱和第一層梁鋼筋應(yīng)變剛好達(dá)到波段內(nèi)的最小值。可以認(rèn)為，在一天當(dāng)中溫度最高的時(shí)刻，鋼管支撐應(yīng)變和第二層梁鋼筋應(yīng)變同時(shí)達(dá)到波段內(nèi)的最小值，與此同時(shí)，柱和第一層梁鋼筋的應(yīng)變同時(shí)達(dá)到波段內(nèi)的最大值。
　　2　結(jié)語(yǔ)
　　當(dāng)施加小于使混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的荷載作用時(shí)，混凝土梁的豎向變形和模板支撐系統(tǒng)的內(nèi)力隨荷載而線性變化，與結(jié)構(gòu)共同作用的模板支撐體系為一線性系統(tǒng)，拆除底層模板支撐后，第二層鋼管支撐軸力和模板支撐系統(tǒng)的荷載分配率均有所減??；隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)，混凝土結(jié)構(gòu)與模板支撐系統(tǒng)在外荷載作用下將發(fā)生內(nèi)力重分布。
　　混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋應(yīng)變和鋼管支撐應(yīng)變具有周期性波段變化的特點(diǎn)，當(dāng)溫度上升到日最高溫度的時(shí)候，鋼管支撐和第一層混凝土梁承受的荷載達(dá)到最大，而與此同時(shí)，第二層梁承受的荷載達(dá)到最??；支撐應(yīng)變的總體趨勢(shì)是逐漸增大，而梁、柱鋼筋應(yīng)變由于混凝土收縮影響，總體趨勢(shì)則是逐漸減小，一般在前3天應(yīng)變變化程度較大，隨著齡期發(fā)展，應(yīng)變變化程度逐漸減緩并最終趨于穩(wěn)