施工道路下頂板加固計(jì)算研究

金鷹 夏清準(zhǔn) 高東霞

中天建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江 杭州 310008

1 工程概述

某項(xiàng)目位于杭州市錢江新城核心區(qū)地塊，地上部分為鋼框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu)；地下四層，底板面結(jié)構(gòu)標(biāo)高為-20.1m。地下室施工完成后，受場地限制，主體結(jié)構(gòu)施工期間擬利用地下室頂板消防通道作為主要施工通道進(jìn)行施工。

2 存在問題

①地上結(jié)構(gòu)開展施工時(shí)，需在地下室頂板上走汽車吊、鋼筋車、混凝土車等，如若僅僅在頂板上部鋪設(shè)一層鋼板，將出現(xiàn)較多施工裂縫。②回頂需地下一層到地下四層全部設(shè)置，若采用鋼管回頂，成本極大。

3 頂板加固

3.1 計(jì)算思路

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（以下簡稱《荷載規(guī)范》）附錄C.0.6中所述“雙向板的等效均布荷載可按與單向板相同的原則，按四邊簡支的絕對最大彎矩等值來確定”[1]，計(jì)算思路如下：

①選取頂板在車輪荷載下的最不利工況，]計(jì)算單側(cè)車輪作用在板上產(chǎn)生的彎矩n×Mx；（n為作用在板上的單側(cè)車輪數(shù)）；②根據(jù)上一步計(jì)算所得的彎矩進(jìn)行最不利布置，組合求得兩排車輪作用下產(chǎn)生的彎矩Mmax；③依據(jù)《荷載規(guī)范》附錄C.0.4與C.0.5條，由Mmax計(jì)算等效均布荷載；④將設(shè)計(jì)階段的荷載值與施工階段的荷載值分別組合并比較組合值，即可得出相應(yīng)的結(jié)論。

3.2 荷載選取及車輛軸重分配

將施工現(xiàn)場的主要重車進(jìn)行逐一考慮，根據(jù)車輛統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，混凝土運(yùn)輸車（三軸貨車）與鋼筋運(yùn)輸車（六軸貨車）后輪承受荷載比其他車輛要大。因此本文選取該兩種車型進(jìn)行等效荷載的計(jì)算?；炷凉捃嚭髢奢S（共4組輪）每個(gè)輪印下的荷載為450×0.4/2=90kN，鋼筋運(yùn)輸車后三軸（共6組輪）每個(gè)輪印下荷載為800×0.18/2=72kN。由此可知，混凝土罐車后兩軸的荷載比鋼筋運(yùn)輸車小，故本文以鋼筋運(yùn)輸車為例進(jìn)行計(jì)算[2]。

3.3 等效均布荷載計(jì)算

根據(jù)《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》，雙排輪的局部荷載的作用面尺寸為0.6m×0.25m，道路路面結(jié)構(gòu)由素土與混凝土組成，擴(kuò)散角度取這兩者的最小值35°。

根據(jù)《荷載規(guī)范》附錄B.0.2條，θ=35°，則板頂折算覆土厚度s’=1.43s×tanθ=1.001s。

因此，覆土厚度按實(shí)際仍取s（活載不折減），局部荷載作用面0.6m×0.25m經(jīng)600厚路面擴(kuò)散后形成0.84m×1.20m的荷載作用面。 根據(jù)《荷載規(guī)范》附錄C.0.5條計(jì)算如下：

①當(dāng)荷載作用面的長邊平行于板跨，（雙向板跨度為3.6m）：

bcx=btx+2s+h=1.2+2×0.6+0.25=2.65；bcy=bty+2s+h=0.84+2×0.6+0.25=2.29；bcx＞bcy，0.6l≤bcy≤l，bcx≤l；b=0.6×bcy+0.94×l=4.785m≥4.5m；此處取b=4.5m；

②當(dāng)荷載作用面的長邊垂直于板跨：

bcx=btx+2s+h=0.84+2×0.6+0.25=2.29；bcy=bty+2s+h=1.2+2×0.6+0.25=2.65；bcx≤bcy，bcy≤2.2×l，bcx≤l；b=（2/3）bcy+0.73×l=4.395m≤4.5m；以上各參數(shù)的含義詳見《荷載規(guī)范》；

鋼筋運(yùn)輸車后三軸可能同處與一個(gè)板內(nèi)，簡化計(jì)算，以車輛一側(cè)3個(gè)輪印一起作用在板中情況下進(jìn)行考慮，產(chǎn)生的彎矩如下：

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊》表4-29局部均布荷載作用的彎矩系數(shù)表可知：

ly/lx=4.5/3.6=1.25；ax/lx=0.84/3.6=0.233；ay/lx=1.2/3.6=0.333；ax、ay為局部荷載作用面尺寸，lx、ly為板尺寸；

得板跨方向的跨中彎矩系數(shù)最大為0.1954，同時(shí)后軸一側(cè)共有3個(gè)輪子同時(shí)作用在板上，另考慮動(dòng)力系數(shù)1.3，可得：q=72 /(ax×ay)；Mmax=3×1.3Mx=3×1.3×0.1954×q×ax×ay=3×1.3×0.1954×72=54.87kN·m。

根據(jù)李廉錕主編的《結(jié)構(gòu)力學(xué)》影響線計(jì)算原理，兩個(gè)集中力作用的最大彎矩計(jì)算可等同視為兩個(gè)彎矩下的計(jì)算，則相應(yīng)的最大彎矩為：1.8/3.6×2×54.87=54.87 kN·m/m

根據(jù)《荷載規(guī)范》附錄C.0.4，鋼筋運(yùn)輸車作用在樓板上的等效均布荷載如下：

根據(jù)前面計(jì)算的兩個(gè)b值，取b=4.395m（均布荷載計(jì)算結(jié)果取大值）；則：

qe=8×Mmax/(b×l2)=8×54.87/(4.395×3.62) ×3.6=27.74kN/m2。

加固措施

①本工程實(shí)際應(yīng)用中通過提請甲方及設(shè)計(jì)方，對地下室頂板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)的加強(qiáng)措施如下：

主梁截面尺寸600mm×1000mm，原梁底配筋為18D25（8/10）改為19 D25（9/10）；

次梁截面尺寸400mm×750mm，原梁底配筋為5D25改為6 D25；

②此外，為保護(hù)頂板結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，需鋪設(shè)防水卷材，嚴(yán)格控制施工期間頂板施工道路通行的重車，其中鋼筋運(yùn)輸車控制在60t以內(nèi)；

③地磅處的頂板加固：地磅為矩形，總尺寸為3m×18m（分四節(jié)拼裝，每節(jié)在四個(gè)角部與地面接觸傳力，自重10t，最大可稱重量120t。

頂板路面施工

根據(jù)計(jì)算所得結(jié)果制定頂板結(jié)構(gòu)加固施工方案，擬定主要措施如下：

①設(shè)計(jì)變更，對頂板結(jié)構(gòu)梁板配筋適當(dāng)加強(qiáng)；②頂板鋪設(shè)防水卷材后進(jìn)行道路的施工，施工通道由400厚覆土及200厚砼路面（內(nèi)配一層雙向鋼筋網(wǎng)片）組成；③限制80T以上的車輛駛?cè)搿?/p>

4 結(jié)束語

本工程通過利用路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力擴(kuò)散原理，將局部荷載（重車荷載）進(jìn)行擴(kuò)散并傳至地下室頂板面，有效降低了等效荷載效應(yīng)。同時(shí)，依據(jù)《荷載規(guī)范》附錄B、C提供的計(jì)算方法進(jìn)行系統(tǒng)計(jì)算，結(jié)果表明理論是可靠的，能夠指導(dǎo)實(shí)際施工，通過此方法的應(yīng)用順利地解決了采用傳統(tǒng)模式加固造成的各類缺陷，為以后的項(xiàng)目提供了一個(gè)非常典型的成功做法。

[1]GB50009-2012. 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[2]《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊》編寫組編.建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998:54.