某公交站候車亭靜載試驗檢測分析

楊善武

(合肥工大工程試驗檢測有限責任公司，安徽 合肥 230051)

1 工程概況

某公交站候車亭長度為7.11 m、頂棚寬度為1.2 m。根據(jù)圖紙設計規(guī)范和技術(shù)要求，對候車亭頂棚進行靜載荷試驗檢測。該候車亭正立面如圖1所示。

圖1 公交站候車亭立面圖

設計基本信息：結(jié)構(gòu)安全等級為二級，建筑抗震設防類別為丙類，建筑設計安全使用年限為主體結(jié)構(gòu)50年，圍護結(jié)構(gòu)設計使用年限為25年。

設計主材：鋼立柱采用120 mm×120 mm×6 mm方鋼管(外包鋁合金)，懸挑橫梁采用120 mm×60 mm×3 mm矩形鋼管(懸挑長度分別為0.38 m、0.82 m)，頂棚采用3 mm厚鋁板，鋼架構(gòu)件現(xiàn)場連接采用8.8級摩擦型高強螺栓。

設計荷載：計算風荷載取0.55 kN/m2，基本雪壓取0.70 kN/m2(100年一遇)。

2 試驗內(nèi)容及方法

主要檢測內(nèi)容包括：立柱頂水平位移測試；懸挑橫梁豎向位移測試；縱梁跨中豎向位移測試；梁柱節(jié)點外觀變化[1]。現(xiàn)場采用百分表測量位移，采用外觀勘測查看梁柱節(jié)點狀況。

3 儀器設備

靜載試驗檢測主要采用表1檢測儀器設備。

表1 主要檢測儀器設備及輔助設施

4 靜載試驗

4.1 靜載試驗取值

根據(jù)規(guī)范要求，選擇梁柱節(jié)點在正常使用極限狀態(tài)下的最大彎矩為主要工況，所考慮的活荷載標準值選取為100年一遇雪荷載，標準值為0.70 kN/m2以及計算風荷載，取值0.55 kN/m2。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009—2012)，采用正常使用極限狀態(tài)下由可變荷載控制的組合，永久荷載效應值作為結(jié)構(gòu)自重考慮[2]，由此可以得到最不利組合為標準組合Sd1=S自重+S雪+0.6S背風，具體計算過程如下：

(1) 雪荷載：

Sk=μrso=1.0×0.7=0.7 kN/m2

式中：μr為屋面積雪分布系數(shù)，當屋面坡度小于25°時取為1.0。

(2) 風荷載：

wk=βzμsμzwo

式中：βz為風振系數(shù)，取為1.0；μs為體型系數(shù)，其取值為μs1=±1.3、μs2=±0.5；μz為風壓高度變化系數(shù)，取為0.65。

故背風時：

wk1=0.465 kN/m2，wk2=0.179 kN/m2

迎風時：

wk1=-0.465 kN/m2，wk2=-0.179kN/m2

(3) 標準組合：

Sd1=S自重+S雪+0.6S背風；

Sd2=S自重+S背風+0.7S雪

(4) 頻遇組合：

Sd3=S自重+0.6S雪+0.4S風

(5)準永久組合：

Sd4=S自重+0.2S雪

綜上所述，可得出該候車亭在正常使用極限狀態(tài)下最不利組合為標準組合，試驗過程中采用在頂棚檐口處施加線性荷載等效模擬最不利組合工況，其等效荷載為f=0.5×(0.7+0.6×0.465)×0.82≈0.4 kN/m(不含自重)。

4.2 測點布置

現(xiàn)場選取三跨進行靜載試驗，并對選取的第三跨立柱頂點、懸挑橫梁及縱梁跨中5個測點進行位移測量，測點布置圖如圖2所示。

圖2 測點布置圖

4.3 加/卸載方法

參照計算結(jié)果，試驗加載方案采取2級加載，卸載方案采取2級卸載，每級加載量為0.2 kN/m，每級卸載量為0.2 kN/m。

現(xiàn)場采用平鋪沙袋模擬線荷載，沙袋重量為20 kg±0.5 kg，每米布置2袋。每級加載持荷15 min，然后讀取位移值，最后一級荷載加載完畢，讀數(shù)完成后，分級卸載，每級卸載持荷10 min，所有試驗荷載卸載完畢后，結(jié)構(gòu)零載保持30 min，再讀取殘余變形值[3，4]。

4.4 檢測結(jié)果

根據(jù)各級荷載作用下的現(xiàn)場記錄，整理出現(xiàn)場各測點位移變形實測值。具體結(jié)果見表2。

表2 測點位移變形實測值

5 結(jié) 論

(1) 根據(jù)靜載試驗結(jié)果，立柱、梁在短期荷載作用下變形撓度值均未超出《鋼結(jié)構(gòu)設計標準》(GB 50017—2017)中可變荷載撓度容許值，卸載后殘余變形未超過最大變形值的20%[5]；同時參考《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標準》(GB/T 50152—2012)中考慮長期效應組合對撓度增大的影響，取影響系數(shù)2.0，實測值也未超過限值[6]。

(2) 在加載、卸載過程未發(fā)現(xiàn)梁柱節(jié)點明顯松動、變形等異?，F(xiàn)象。

(3) 綜合以上可知該公交站候車亭承載性能滿足相關(guān)規(guī)范要求。

(4)本文通過線性荷載等效模擬最不利組合工況，對此類鋼結(jié)構(gòu)候車亭靜載試驗有一定借鑒意義。