預(yù)制吊車梁受力性能靜載試驗(yàn)研究

趙海

（西寧城市建設(shè)開發(fā)有限責(zé)任公司,青海 西寧 810000）

預(yù)制吊車梁受力性能靜載試驗(yàn)研究

趙海

（西寧城市建設(shè)開發(fā)有限責(zé)任公司,青海 西寧 810000）

在大型廠房設(shè)計(jì)和建設(shè)中,裝備吊裝設(shè)備使得廠房今后運(yùn)營時貨物的裝卸更加便利。大型廠房跨度較大時,通常采用大型的天車作為起吊設(shè)備,天車通過廠房兩側(cè)的牛腿柱上的吊車梁支撐。在通常工程中,為了施工的便利,吊車梁采用預(yù)制構(gòu)件,為確保預(yù)制吊車梁的承載能力能夠滿足設(shè)計(jì)和運(yùn)營需要,采用靜載試驗(yàn)對預(yù)制吊車梁進(jìn)行承載能力的檢驗(yàn)是一種比較有效的方法和手段。

大型廠房；吊裝設(shè)備；吊車梁；靜載試驗(yàn)；承載能力

1 試驗(yàn)概況

某工程（01a）的吊車梁,在圖紙中設(shè)計(jì)編號為DL-6Z。該梁為T型截面梁,梁底寬為160 mm,梁高為90 mm,其中翼緣后為100 mm,梁上表面寬為500 mm。設(shè)計(jì)梁的允許內(nèi)力Mmax=341.9 kN·m, Va=228.4 kN（端部擴(kuò)大端面允許剪力）,Vz=114.7 kN（中跨正常端面允許剪力）。根據(jù)設(shè)計(jì)資料提供的允許最大內(nèi)力核算荷載值并制定吊車梁加載方案,在試驗(yàn)荷載作用下,檢測該預(yù)制梁的內(nèi)力響應(yīng)和工作狀態(tài),評估預(yù)制吊車梁的受力性能。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

通過對吊車梁控制部位在靜載作用下的內(nèi)力（應(yīng)力）、應(yīng)變（位移）及裂縫的觀測、記錄及分析,完成如下檢測內(nèi)容:

（1）吊車梁在試驗(yàn)荷載作用下內(nèi)力響應(yīng)——在靜載試驗(yàn)荷載作用下典型截面處混凝土的應(yīng)變；

（2）吊車梁的剛度檢測——在靜載試驗(yàn)荷載作用下典型位置處的撓度/變形；

（3）吊車梁的裂縫檢測——在靜載試驗(yàn)荷載作用下吊車梁的裂縫發(fā)展情況。

通過對吊車梁在靜載作用下,上述檢測內(nèi)容的實(shí)時觀測、記錄和理論計(jì)算分析,觀測吊車梁在試驗(yàn)荷載作用下（內(nèi)力響應(yīng)達(dá)到最大設(shè)計(jì)允許內(nèi)力時）是否滿足正常使用狀態(tài)。

3 試驗(yàn)方案

為了解吊車梁在試驗(yàn)荷載作用下的實(shí)際受力狀態(tài),檢測其剛度、強(qiáng)度和整體受力性能,其檢測試驗(yàn)包括如下項(xiàng)目:

（1）資料收集與外觀檢查:

a.收集吊車梁的設(shè)計(jì)文件（如設(shè)計(jì)圖紙、允許內(nèi)力等）；

b.收集吊車梁的設(shè)計(jì)最大內(nèi)力值；

c.量測吊車梁的實(shí)際尺寸。

（2）結(jié)構(gòu)靜力響應(yīng)測試:

評估梁式構(gòu)件在豎向荷載作用下的結(jié)構(gòu)行為從如下三個方面進(jìn)行:一、抗彎能力；二、抗剪能力；三、變形能力。根據(jù)梁式構(gòu)件最不利截面處的上述行為表現(xiàn)可以安全地評價吊車梁的結(jié)構(gòu)行為。

在試驗(yàn)荷載作用下,測定吊車梁在最不利截面處的結(jié)構(gòu)響應(yīng):

a.吊車梁典型位置處的撓度；

b.吊車梁典型截面位置處混凝土的應(yīng)力分布；

c.吊車梁在試驗(yàn)荷載作用下混凝土的裂縫發(fā)展情況。

（3）檢測截面及測點(diǎn)布置:

根據(jù)擬定的檢測項(xiàng)目及檢測任務(wù)要求,檢測控制截面為吊車梁的跨中截面（B-B）和1/4跨截面（A-A）處。圖1為吊車梁控制截面示意圖。

a.靜態(tài)應(yīng)變測點(diǎn)布置在吊車梁的跨中截面（B-B）和1/4跨截面（A-A）處。圖2、圖3分別為吊車梁A-A、B-B截面應(yīng)變片布置圖。

圖1 吊車梁控制截面圖（單位:mm）

圖2 A-A截面應(yīng)變片布置圖（單位:mm）

圖3 B-B截面應(yīng)變片布置圖（單位:mm）

b.靜態(tài)撓度測點(diǎn)布置為跨中截面和支座兩端位置處。如圖4所示。

圖4 吊車梁位移計(jì)布置圖

（4）試驗(yàn)儀器:

該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)所用的儀器有:靜態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)、裂縫測寬儀、位移傳感器、筆記本電腦、液壓千斤頂、力傳感器等。

（5）試驗(yàn)荷載:

根據(jù)相關(guān)規(guī)范,檢驗(yàn)吊車梁按最不利抗彎和最不利抗剪截面來復(fù)核,從而確定吊車梁試驗(yàn)時的加載方案和加載大小。根據(jù)荷載類型,采用液壓千斤頂加載。采用允許最大剪力Vz作為加載的控制值,試驗(yàn)時采用單分點(diǎn)集中加載力加載,從而跨中截面的彎矩達(dá)到允許最大內(nèi)力值。該項(xiàng)試驗(yàn)采用的加載方案既能達(dá)到設(shè)計(jì)資料里提供的最大允許剪力值又能達(dá)到允許最大彎矩值,所以具有可靠性。加載值大小:P=2×114.7 kN=229.4 kN,此時跨中最大彎矩Mmax=114.7 kN×2.8 m=321.16 kN·m。加載布置簡圖如圖5～圖7所示。

圖5 吊車梁加載布置圖

圖6 試驗(yàn)加載實(shí)景

圖7 試驗(yàn)應(yīng)變片及位移計(jì)布置實(shí)景

4 荷載試驗(yàn)程序

（1）預(yù)加載階段:設(shè)備校驗(yàn)、檢測儀器、設(shè)備的靈敏度和可靠性。

預(yù)加載荷載的大小為加載值的20%,觀察儀器是否正常工作,10 min后卸至空載。

（2）正式加載階段

a.按照結(jié)構(gòu)試驗(yàn)相關(guān)規(guī)范采用分級加載。每級加載大小為加載值的20%,分五級加至加載值。

b.為了保證在分級荷載下所有量測內(nèi)容的儀表讀數(shù)準(zhǔn)確和避免不必要的誤差,考慮到混凝土的響應(yīng)時間,使結(jié)構(gòu)在荷載作用下的變形得到充分發(fā)揮和達(dá)到基本穩(wěn)定后再測量。該吊車梁試驗(yàn)兩級加載時間間隔為10 min。

c.數(shù)據(jù)采集:各級荷載的施加或卸載后,裂縫、應(yīng)變、位移觀測點(diǎn)對典型部位監(jiān)控,待所有數(shù)據(jù)穩(wěn)定后完成數(shù)據(jù)采集工作。

（3）卸載階段:卸載分兩級卸完,第一次卸至60%的加載值,10 min后卸至空載。

5 試驗(yàn)結(jié)果分析

靜載試驗(yàn)檢測了吊車梁在試驗(yàn)荷載作用下的如下響應(yīng):

（1）結(jié)構(gòu)撓度、吊車梁的荷載變形反應(yīng),見表1所列。

表1 測點(diǎn)位移觀測值、計(jì)算值及校驗(yàn)一覽表

在試驗(yàn)荷載作用下,吊車梁的實(shí)測撓度均小于理論計(jì)算值,結(jié)構(gòu)撓度的校驗(yàn)系數(shù)均小于1.0。實(shí)測撓度最大值為4.41 mm,按照規(guī)范,a級吊車梁容許最大撓度「f」=L/600,所以「f」=5600/600= 9.33（mm）,f=4.41 mm＜「f」。靜載作用下吊車梁跨中的荷載—撓度曲線如圖8、圖9所示。

圖8 A-A截面撓度曲線圖

圖9 B-B截面撓度曲線圖

（2）結(jié)構(gòu)應(yīng)力在試驗(yàn)加載過程中,梁截面各部分應(yīng)力響應(yīng)正常,未出現(xiàn)強(qiáng)度破壞征兆。

（3）結(jié)構(gòu)裂縫

在試驗(yàn)加載過程中,加載至加載值的40%時,梁底部開始出現(xiàn)裂縫寬度最大為0.09 mm,高度為100 mm,加載至80%加載值時,最大裂縫寬度增大至0.17 mm,加載至100%加載值時,最大裂縫寬度增大至0.21 mm,高度為350 mm,裂縫寬度略大于規(guī)范限值0.2 mm,基本滿足規(guī)范要求。裂縫分布情況見圖10所示。

圖10 裂縫分布之實(shí)景

6 試驗(yàn)結(jié)論

通過對吊車梁的靜載試驗(yàn),得到該吊車梁試驗(yàn)結(jié)論如下:

吊車梁的承載能力基本滿足設(shè)計(jì)時的最大允許內(nèi)力值,吊車梁在靜載作用下的變形特征、混凝土裂縫寬度及結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計(jì)條件下的要求。

TU375.1

A

1009-7716（2017）07-0222-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.069

2017-03-20

趙海（1974-）,男,四川南充人,工程師,從事公路工程管理工作。