預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)方法探討

1 引 言

預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板橫截面呈兩個(gè)T拼在一起的形狀，是一種板、梁結(jié)合的預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土承載構(gòu)件，由寬大的面板和兩根窄而高的肋組成。雙T板具有良好的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，明確的傳力層次，簡(jiǎn)潔的幾何形狀，是一種可制成大跨度、大覆蓋面積的承載構(gòu)件。它的長(zhǎng)度一般較大，從12m到30m，寬度有2.4m、3.0m等，高280到1100mm。雙T板的設(shè)計(jì)使用年限為50年，和鋼結(jié)構(gòu)屋面相比，使用過(guò)程中維護(hù)工作量小，經(jīng)久耐用，建成后綜合造價(jià)低，特別適合臺(tái)風(fēng)地區(qū)，氣候濕熱地區(qū)的單層多層工業(yè)廠房使用。

結(jié)構(gòu)性能主要指結(jié)構(gòu)在荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度變形、裂縫寬度和結(jié)構(gòu)的抗裂性能、承載能力。結(jié)構(gòu)性能一般采用短期靜力加載檢驗(yàn)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)構(gòu)件施加荷載，觀察結(jié)構(gòu)的反應(yīng)（變形、裂縫、混凝土破壞、鋼筋斷裂、滑脫等）。

我市一企業(yè)生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板，我中心受委托對(duì)該類產(chǎn)品進(jìn)行了數(shù)次結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)的準(zhǔn)備工作

預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板又長(zhǎng)又寬又重，其結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)準(zhǔn)備應(yīng)注意以下事項(xiàng)。

1）要有適宜的場(chǎng)地，場(chǎng)地要平整，承載力、面積要滿足檢驗(yàn)需要。擬擺放支墩的兩塊地面應(yīng)有相同的承載力，如果不同，加載后引起不均勻沉降，試件會(huì)縱向滾動(dòng)，引發(fā)安全事故。這一點(diǎn)在場(chǎng)地條件差時(shí)應(yīng)特別注意。

2）要準(zhǔn)備好足夠剛度和承載力的支墩。雙T板自重大，將其架在支墩上時(shí)其自量和試驗(yàn)荷載都要靠支墩承擔(dān)，所以支墩要有足夠的剛度和承載能力。GB/T 50152-2012要求，在試驗(yàn)荷載作用下支墩和地基的總壓縮變形不宜超過(guò)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件撓度的1/10。

3）要準(zhǔn)備好支座。因角鋼剛度不足，不應(yīng)作為鉸支承。鉸支承也應(yīng)用圓鋼，圓鋼兩邊焊兩個(gè)限位鋼筋，如GB/T 50152-2012圖5.1.2.2（a）固定鉸支座右圖。鋼墊板、用做滾動(dòng)支承和鉸支承的圓鋼要有足夠的剛度。試驗(yàn)中雙T板靠?jī)蓚€(gè)肋支承，因此必須用四個(gè)支座，每端兩個(gè)，每個(gè)肋下一個(gè)。我們一開(kāi)始檢驗(yàn)時(shí)用了兩個(gè)支座，每個(gè)鋼墊板、圓鋼的長(zhǎng)度均和雙T板的標(biāo)志寬度相同，試驗(yàn)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，由于是局部受壓，鋼墊板、圓鋼均發(fā)生了不同程度的彎曲。這時(shí)，構(gòu)件不能相對(duì)水平移動(dòng)，不符合簡(jiǎn)支的要求。鋼墊板、圓鋼的長(zhǎng)度應(yīng)等于試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件肋寬。上墊板寬度等于設(shè)計(jì)支承長(zhǎng)度。墊板的厚寬比不宜小于1/6。支座用圓鋼直徑要按照GB/T 50152-2012表5.1.2根據(jù)單位長(zhǎng)度滾軸荷載確定。滾軸荷載為板自重和其上試驗(yàn)荷載的和。例如YTSa243-2板(以下均以這種規(guī)格為例)，查08SG432-3圖集第17頁(yè)得Qd=9.56 kN/m2(含自重)。假定該板承載力檢驗(yàn)系數(shù)實(shí)測(cè)值等于1.60，檢測(cè)到最后，該板上的試驗(yàn)荷載和自重為9.56×1.60×3×23.8=1092.13.3 kN，雙T板板肋寬120mm，每個(gè)滾軸長(zhǎng)也取120 mm，滾軸荷載為1101.3/480=2.29 kN/mm，選直徑60mm-80 mm的圓鋼即可。同一端的支座形式必須相同。

4）滾動(dòng)支座和鉸支座的高差不能超過(guò)試件跨度的1/200，這一點(diǎn)很重要，高差超過(guò)上述規(guī)定很可能引起試件縱向滾動(dòng)，引發(fā)安全事故。

5）要有起吊重量足夠的吊裝設(shè)備。雙T 板單塊重量大，24米長(zhǎng)3米寬的雙T板自重達(dá)24.20t,將試件架在支座上需要足夠大的吊裝設(shè)備。

6）要準(zhǔn)備足夠的荷重塊，推薦使用實(shí)心磚。假定使用燒結(jié)普通磚，每塊磚重約2.2kg，YTSa243-2雙T板承載力檢驗(yàn)需要燒結(jié)普通磚40000塊左右。試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行估算并告知委托方讓其做好準(zhǔn)備。

7）要準(zhǔn)備足夠的輔助人員。要將用作檢驗(yàn)荷載的紅磚加到試驗(yàn)構(gòu)件上需要足夠的輔助人員。

8）雙T板結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)需要一天時(shí)間，安排檢驗(yàn)工作時(shí)要留足時(shí)間。

9）檢測(cè)機(jī)構(gòu)要準(zhǔn)備好量程為100mm的百分表等。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)過(guò)程

預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)過(guò)程如下：

1）按照規(guī)范的要求，將試驗(yàn)構(gòu)件吊裝到支座上并安裝位移測(cè)量?jī)x表。因雙T板屬于簡(jiǎn)支構(gòu)件，試件的支承方式按照規(guī)范要求一端采用滾動(dòng)支承，另一端采用鉸支承。圖集要求支點(diǎn)的距離為構(gòu)件長(zhǎng)度減200mm。我們將支點(diǎn)調(diào)整到離其靠近的板端100mm。按照規(guī)范要求，受彎構(gòu)件的撓度測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在跨中，寬度大于600 mm的受彎構(gòu)件，撓度測(cè)點(diǎn)應(yīng)沿構(gòu)件兩側(cè)對(duì)稱布置。我們?cè)跇?gòu)件跨中兩側(cè)布置了兩個(gè)撓度測(cè)點(diǎn)。我們測(cè)量了試件長(zhǎng)度，找出試件中點(diǎn)并標(biāo)出。我們?cè)跇?gòu)件長(zhǎng)度方向中部外側(cè)砌了兩個(gè)240mm見(jiàn)方的磚垛。磚垛的高度和離板的距離要適宜。在每個(gè)磚垛頂面鋪上砂漿，然后放一塊鋼板并用砂漿粘牢，在每一塊鋼板上放一個(gè)磁力表架并打開(kāi)磁力開(kāi)關(guān)使其吸附在鋼板上。在板中點(diǎn)處用水泥漿各粘上一塊玻璃片。將兩只百分表固定在磁力表架上并使其表?xiàng)U抵住玻璃片。百分表的表?xiàng)U要垂直于水平面。在試件兩端支座處也按照上述方法各架設(shè)兩個(gè)百分表。為避免支座沉陷影響百分表讀數(shù)，應(yīng)選用加長(zhǎng)桿表座。給百分表編號(hào)。

2）荷載布置按照?qǐng)D集要求，采用均勻布置。加載方式采用重物加載。我們按照規(guī)范的要求，將板面劃分為8個(gè)區(qū)格。區(qū)格之間留有200mm間隙。

3）按照?qǐng)D集的要求確定檢驗(yàn)內(nèi)容。08SG432-3圖集要求進(jìn)行承載力、抗裂系數(shù)和撓度檢驗(yàn)。

4）確定試驗(yàn)構(gòu)件的編號(hào)，查圖集17頁(yè)螺旋肋鋼絲雙T板荷載檢驗(yàn)表，確定標(biāo)準(zhǔn)荷載檢驗(yàn)值Qk=6.57Kn/m2、撓度允許值[as]=48.14mm、抗裂檢驗(yàn)系數(shù)允許值[γcr]=1.03、承載力檢驗(yàn)荷載設(shè)計(jì)值Qd=9.56Kn/m2等。注意圖集17頁(yè)表下注2，所有檢驗(yàn)荷載均包括雙T板自重。結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)總加載重量W應(yīng)扣除自中G，W按圖集13頁(yè)10.2.8條里公式W=Q×lt×b－G計(jì)算,式中Q—荷載檢驗(yàn)值；lt—雙T板的檢驗(yàn)跨度；b—雙T板的標(biāo)志寬度；G—板自重。查圖集15頁(yè)得YTSa243-2板自重24.20t。

5）確定加載程序。構(gòu)件應(yīng)分級(jí)加載。當(dāng)荷載小于檢驗(yàn)荷載標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，每級(jí)荷載不應(yīng)大于檢驗(yàn)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的20%；當(dāng)荷載大于檢驗(yàn)荷載標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，每級(jí)荷載不應(yīng)大于檢驗(yàn)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的10%，當(dāng)荷載接近抗裂檢驗(yàn)荷載值時(shí)，每級(jí)荷載不應(yīng)大于檢驗(yàn)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的5%；當(dāng)荷載接近承載力檢驗(yàn)值時(shí)，每級(jí)荷載不應(yīng)大于承載力檢驗(yàn)值的5%。

6）對(duì)試件進(jìn)行預(yù)壓，檢查試驗(yàn)裝置的工作是否正常。

7）按程序加載。第一次加載前先要抄記各百分表的讀數(shù)。構(gòu)件自重應(yīng)作為第一次加載的一部分。輔助人員上下試件動(dòng)作要輕。每級(jí)加載完成后，應(yīng)持續(xù)10-15min；在持續(xù)時(shí)間結(jié)束時(shí)，應(yīng)觀察并記錄百分表讀數(shù)。

8）先進(jìn)行撓度檢驗(yàn)。按照程序加載荷載標(biāo)準(zhǔn)值。在荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，應(yīng)持續(xù)30min。在持續(xù)時(shí)間結(jié)束時(shí)，應(yīng)觀察并記錄百分表讀數(shù)。

9）再進(jìn)行抗裂檢驗(yàn)。按照程序加載抗裂荷載檢驗(yàn)值。每級(jí)加載完成后，應(yīng)持續(xù)10-15min；在持續(xù)時(shí)間內(nèi)，應(yīng)觀察裂縫的出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)以后，可以拆掉百分表，停止觀測(cè)構(gòu)件跨中位移。

10）最后進(jìn)行承載力檢驗(yàn)。按照程序加載至構(gòu)件出現(xiàn)圖集所列承載能力極限狀態(tài)的檢驗(yàn)標(biāo)志。接近破壞階段的撓度，可用水平儀或拉線、鋼尺等測(cè)量。裂縫寬度可采用精度為0.05mm的刻度放大鏡等儀器進(jìn)行觀測(cè)。正截面裂縫寬度應(yīng)在受拉主筋處量測(cè)。腹部斜裂縫的寬度應(yīng)在其最大裂縫寬度處測(cè)量。

4 預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

1）在荷載標(biāo)準(zhǔn)值（不包括板自重）下構(gòu)件跨中撓度實(shí)測(cè)值的確定：撓度實(shí)測(cè)值按GB50204-2015附錄B中的B.2.8-2公式計(jì)算，即跨中撓度等于外加試驗(yàn)荷載作用下構(gòu)件跨中位移實(shí)測(cè)值減去外加試驗(yàn)荷載作用下構(gòu)件左、右端支座沉陷值的平均值。左、右端支座的沉陷值應(yīng)分別取兩個(gè)肋處支座沉陷實(shí)測(cè)值的平均值。

2）抗裂荷載的確定：當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)取本級(jí)荷載值與前一級(jí)荷載值的平均值作為開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值；當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時(shí)間結(jié)束后出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)取本級(jí)荷載作為其開(kāi)裂荷載。若試驗(yàn)中未能及時(shí)觀察到正截面裂縫的出現(xiàn)，可取荷載—撓度曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的荷載值作為構(gòu)件的開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值。

3）承載力檢驗(yàn)荷載實(shí)測(cè)值的確定：當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)承載能力極限狀態(tài)檢驗(yàn)標(biāo)志之一時(shí)，應(yīng)取本級(jí)荷載值與前一級(jí)荷載值的平均值作為其承載力檢驗(yàn)荷載實(shí)測(cè)值；當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時(shí)間結(jié)束后出現(xiàn)承載能力極限狀態(tài)檢驗(yàn)標(biāo)志之一時(shí)，應(yīng)取本級(jí)荷載作為其承載力檢驗(yàn)荷載實(shí)測(cè)值。

5 預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)結(jié)果判定

按08SG432-3圖集的要求進(jìn)行。圖集要求γ0u≥[γu]、γ0cr≥[γcr]、和 a0s≤[as]。[γu]取加載過(guò)程中首先達(dá)到的檢驗(yàn)標(biāo)志所對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)系數(shù)允許值。

γ0u-板的承載力檢驗(yàn)系數(shù)實(shí)測(cè)值，即試件的承載力檢驗(yàn)荷載實(shí)測(cè)值與承載力檢驗(yàn)荷載設(shè)計(jì)值（均包括板自重）的比值，γ0cr-板的抗裂系數(shù)實(shí)測(cè)值，即試件的開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值與荷載標(biāo)準(zhǔn)值（均包括板自重）的比值，a0s-在荷載標(biāo)準(zhǔn)值（不包括板自重）下構(gòu)件跨中撓度實(shí)測(cè)值。

6 結(jié) 論

預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板跨度長(zhǎng)，自重大，結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)要注意其特點(diǎn)，做好充分準(zhǔn)備。要準(zhǔn)備足夠的輔助人員、場(chǎng)地、支墩、四個(gè)支座、吊裝機(jī)械、足夠的荷重塊、大量程百分表、加長(zhǎng)桿表座。四個(gè)支座的圓鋼直徑和鋼墊板的厚度要足夠，圓鋼的長(zhǎng)度要等于試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件肋寬。

[1]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-2015,中國(guó)建筑工業(yè)出版社

[2]《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50152-2012

[3]《預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板》08SG432-3圖集