某糧食儲備庫預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土拱板屋蓋荷載試驗(yàn)

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為檢驗(yàn)預(yù)制拱板將來投入使用后滿足正常使用荷載的工作狀況，完成后續(xù)的質(zhì)量驗(yàn)收，本文主要對某糧食儲備庫搬遷項(xiàng)目拱板結(jié)構(gòu)進(jìn)行荷載試驗(yàn)，以試驗(yàn)結(jié)果分析評價(jià)該拱板屋面的施工質(zhì)量[1]。

1.工程概況

某糧食購銷有限公司糧食儲備庫搬遷建設(shè)項(xiàng)目由4 個(gè)平房倉組成，每個(gè)平房倉建筑平面尺寸均為24m×72m，其屋蓋均由60 榀預(yù)制先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土拱板屋面組成。上弦板、下弦板均為帶肋預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板（見圖1），上弦板與下弦板之間由多片帶孔鋼筋混凝土KB 板相連。

圖1 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土鋼板結(jié)構(gòu)簡圖

2.試驗(yàn)荷載及要求

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，質(zhì)量檢測要求如下：

2.1 檢測荷載（不計(jì)拱板自重）

（1）上弦荷載為1.35kN/m2（恒載）+0.50kN/m2（活載）；（2）下弦荷載為0.30kN/m2（恒載）+0.50kN/m2（活載）。

2.2 荷載作用方式

（1）工況1：恒載全跨均布+活載全跨均布；（2）工況2：恒載全跨均布+活載半跨均布。

2.3 終止檢驗(yàn)時(shí)的荷載

當(dāng)達(dá)到上述荷載的135%時(shí)，可以終止加荷。

2.4 檢驗(yàn)要求

（1）拱板跨中在預(yù)加力作用下的反拱值不得大于45mm。（2）在各級荷載作用下拱板跨中的撓度不得大于45mm，拱板裂縫控制等級為二級。（3）在半跨均布活載作用下，隔板的受力情況（如裂縫、彎曲等）。

3.試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作

3.1 設(shè)備及工具

百分表、裂縫觀測儀、0kg～50kg 磅秤、全站儀。

3.2 加載方法

試驗(yàn)加載方法按照規(guī)范[4]中相關(guān)要求進(jìn)行。

3.3 初始起拱值及預(yù)加載

采用全站儀測量拱板跨中觀測點(diǎn)13 和14 在自重作用下的起拱值。為了消除拱板與支座連接不緊密造成的試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差，必須對拱板進(jìn)行預(yù)加載，預(yù)加載值取計(jì)算荷載值的35%[2]。

3.4 提前終止加載條件

各級荷載加載應(yīng)持續(xù)15min 方可讀取撓度值，并在過程中觀察下弦板和KB板是否有異?，F(xiàn)象或者出現(xiàn)裂縫，根據(jù)設(shè)計(jì)文件檢驗(yàn)要求，若出現(xiàn)以下情況，應(yīng)立即停止加載：（1）預(yù)制屋面拱板出現(xiàn)裂縫；（2）在各級荷載作用下拱板跨中的撓度大于45mm ；（3）其他異常情況。

3.5 確定試驗(yàn)荷載

按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行計(jì)算試驗(yàn)荷載，預(yù)應(yīng)力拱板上下弦均為薄板，考慮采用現(xiàn)場砌筑用燒結(jié)普通磚作為加載重物。在現(xiàn)場抽取適量同一批進(jìn)場并在自然干燥狀態(tài)下的磚進(jìn)行稱重，計(jì)算出平均每片磚的重量，此平均值作為計(jì)算加荷載時(shí)單塊磚的重量[3]。

按照規(guī)范[4]中相關(guān)加載方法的要求，分6 級加載。

（1）工況1 加載：上弦恒載及活載均按照拱板上弦拋物面表面均勻布置，加載方式為1 極級～3 級進(jìn)行恒載加載，4 級～6 級進(jìn)行活載加載。為了便于現(xiàn)場進(jìn)行加載及盡可能使荷載均勻分布，對拱板上弦進(jìn)行分區(qū)，按每個(gè)區(qū)面積1m2進(jìn)行劃分，下弦加載以兩塊KB板間段一個(gè)加載區(qū)域。

（2）工況2 加載：工況2 于工況1 的不同之處在于工況2 為活載半跨分布，因此恒載加載方式同工況1，活載只需在半跨內(nèi)分布。

4.試驗(yàn)結(jié)果整理

4.1 預(yù)制屋面拱板在自重荷載下的起拱值

在自重作用下，拱板下弦板中的預(yù)應(yīng)力鋼筋處于放張狀態(tài)，在正式加載以前，應(yīng)測量拱板跨中的起拱值。

表1 上弦板各級加載荷重

表2 下弦板各級加載荷重

4.2 撓度實(shí)測值

根據(jù)24 個(gè)觀測點(diǎn)在各級荷載作用下的現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行整理，在計(jì)算撓度實(shí)測值時(shí)，應(yīng)扣除預(yù)制屋面拱板支座處變形（現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)從略）。

5.試驗(yàn)結(jié)果分析評價(jià)

根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)繪制荷載-撓度曲線圖并分析，拱板在工況1 荷載作用下的荷載-撓度曲線呈“馬鞍”型，工況2荷載作用下，隨著板跨活載的不斷增加，活載所在半跨一側(cè)的撓度不斷增大，未布置活載半跨則往上翹，反彎點(diǎn)位置稍偏活載半跨一側(cè)。預(yù)制屋面拱板在工況1、工況2 荷載作用下的撓度均未超出規(guī)范[5]規(guī)定的限值要求。

試驗(yàn)過程中，按照設(shè)計(jì)要求對試驗(yàn)荷載進(jìn)行分級加載，并對所檢測的拱板上、下弦板和KB 板進(jìn)行監(jiān)測，并未發(fā)現(xiàn)有明顯裂縫。

綜合分析，本次所檢測預(yù)應(yīng)力混凝土屋面拱板滿足在設(shè)計(jì)荷載作用下正常使用的要求。

6.試驗(yàn)總結(jié)

從受力角度分析，上弦板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，起到受壓作用，下弦板受拉，連接上、下弦板的KB 板在整個(gè)結(jié)構(gòu)中起到拉桿的作用，該預(yù)制屋面拱板將非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土相結(jié)合受力，充分發(fā)揮了材料的作用，在預(yù)應(yīng)力混凝土中，需要特別控制變形和裂縫，因此在試驗(yàn)過程中應(yīng)著重觀察分析[6]。

本文以現(xiàn)場試驗(yàn)為主要點(diǎn)進(jìn)行論述，有必要時(shí)應(yīng)采用結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件進(jìn)行理論分析，并與現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，綜合分析預(yù)制屋面拱板的施工質(zhì)量和受力情況。