大跨現(xiàn)澆混凝土GBL密肋空心樓蓋施工監(jiān)測(cè)與分析

王 良，邱建忠

(1.中交二航局第三工程有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000； 2.中交第二航務(wù)工程局有限公司，武漢 430000)

混凝土樓蓋形式多樣，其中GBL密肋空心樓蓋是一種新型結(jié)構(gòu)形式[1-2]，適用于大跨度、大柱距、大開(kāi)間等空間結(jié)構(gòu)[3-4]，因其具有節(jié)省材料、節(jié)約造價(jià)、降低自重、提高隔音性能等優(yōu)點(diǎn)備受重視[5-7]。

方旭明等[8]以溫州國(guó)際會(huì)展中心三期展館工程為例，分析了對(duì)空心無(wú)梁樓蓋支撐體系各工況的全過(guò)程監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，承載力及變形滿足設(shè)計(jì)要求。岳蕓[9]結(jié)合某鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目，通過(guò)數(shù)字模擬與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)應(yīng)力和位移做對(duì)比，給出了施工質(zhì)量控制要點(diǎn)。邱帥[10]等基于某工程實(shí)例，采用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了施工過(guò)程的可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。徐強(qiáng)[11]等以西咸青年創(chuàng)業(yè)園項(xiàng)目為例，介紹了一種監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，通過(guò)預(yù)警模塊第一時(shí)間解決了施工風(fēng)險(xiǎn)。王斌[12]指出了建筑工程施工監(jiān)測(cè)中存在的問(wèn)題，提出了適用于超高層施工的監(jiān)測(cè)技術(shù)。

依托寶清縣某工程項(xiàng)目，對(duì)大跨現(xiàn)澆混凝土GBL密肋空心樓蓋及其支架體系進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)與分析，以期為類似工程提供參考。

1 工程概況

本工程項(xiàng)目包括報(bào)告廳、文化館及圖書館、博物館、消防泵房等，總建筑面積為22 949.56 m2，地下建筑面積為1 100 m2。該地區(qū)最大凍結(jié)深度為2.6 m，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)凍深度為2.2 m。

2 GBL密肋空心樓蓋監(jiān)測(cè)

2.1 監(jiān)測(cè)方案

施工過(guò)程中，GBL密肋空心樓蓋主要承受豎向壓力作用，在關(guān)鍵控制截面設(shè)置應(yīng)力傳感器，各施工階段進(jìn)行應(yīng)力、溫度、變形監(jiān)測(cè)，對(duì)于重要的施工階段進(jìn)行加密監(jiān)測(cè)。

2.1.1 應(yīng)力監(jiān)測(cè)

應(yīng)力監(jiān)測(cè)位置主要選擇應(yīng)力較大的寬扁明梁或暗梁的兩個(gè)方向框架梁及F軸上跨度較大的密肋梁。應(yīng)力監(jiān)測(cè)布點(diǎn)如圖1所示。

圖1 應(yīng)力監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖Fig.1 Layout of stress monitoring points

內(nèi)埋式智能應(yīng)變計(jì)總共布置12個(gè)，均勻布置在跨中梁底，監(jiān)測(cè)空心樓蓋結(jié)構(gòu)的應(yīng)變。應(yīng)變計(jì)埋設(shè)布置如圖2所示。應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用具有溫度傳感功能的混凝土應(yīng)變計(jì)，測(cè)量截面應(yīng)力分布的同時(shí)測(cè)出溫度分布，方便對(duì)截面應(yīng)變進(jìn)行溫度修正。

圖2 應(yīng)力監(jiān)測(cè)安裝圖Fig.2 Stress monitoring installation drawing

2.1.2 溫度監(jiān)測(cè)

對(duì)大面積板混凝土板澆筑及養(yǎng)護(hù)過(guò)程溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)方便對(duì)截面應(yīng)變監(jiān)測(cè)進(jìn)行溫度修正。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置同應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

2.1.3 變形監(jiān)測(cè)

如圖3所示，變形位置主要選擇變形較大的F軸上跨度較大的密肋梁區(qū)域?qū)?yīng)的密肋梁跨中及6軸寬扁明梁或暗梁跨中，共計(jì)11點(diǎn)。澆筑前、澆筑后、張拉后及落架后分別測(cè)量其標(biāo)高變化值。

圖3 變形監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖Fig.3 Layout of deformation monitoring points

2.2 監(jiān)測(cè)工況

綁扎/粘貼(12 h后)牢固后、澆筑前測(cè)量初始值，取3次平均值。

澆筑后，固定時(shí)間連測(cè)7 d，每天至少1次；第14 d、28 d固定時(shí)間各測(cè)至少1次。

荷載發(fā)生變化工況均測(cè)。

2.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果

如圖4所示，底板澆筑過(guò)程中，所有應(yīng)力測(cè)點(diǎn)總體趨勢(shì)大致相同，應(yīng)變隨著底板澆筑時(shí)間先增大后減??；距離澆筑中心點(diǎn)越遠(yuǎn)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)變變化值越大；大多數(shù)測(cè)點(diǎn)在第5～6 d應(yīng)變變化值達(dá)到最大，與理論計(jì)算結(jié)果基本一致。測(cè)點(diǎn)8(軸線F與軸線8交點(diǎn)8軸向框架梁)在第6 d達(dá)到最大應(yīng)變變化值-149 με，而后因施工荷載、溫度影響產(chǎn)生應(yīng)變起伏較大的情況，但最大應(yīng)力均未超出限值，且監(jiān)測(cè)最大應(yīng)力與理論計(jì)算最大應(yīng)力相差不大。

圖4 底板澆筑過(guò)程應(yīng)力變化Fig.4 Stress change during bottom slab pouring

如圖5所示，梁澆筑過(guò)程中，所有應(yīng)力測(cè)點(diǎn)應(yīng)變變化值總體變化趨勢(shì)大致相同，應(yīng)變先隨著澆筑時(shí)間增大，而后趨于平緩，與理論計(jì)算結(jié)果基本一致。所有測(cè)點(diǎn)在第3 d出現(xiàn)峰值應(yīng)變，僅有8號(hào)測(cè)點(diǎn)(軸線F與軸線8交點(diǎn)8軸向框架梁)出現(xiàn)趨勢(shì)相反的情況，可能是出現(xiàn)施工荷載原因?qū)е碌模畲髴?yīng)力仍未超出限值。

如圖6所示，頂板澆筑過(guò)程中，所有應(yīng)力測(cè)點(diǎn)應(yīng)變變化值總體變化趨勢(shì)大致相同，應(yīng)變變化值隨澆筑時(shí)間變化幅值很小，監(jiān)測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果基本一致，豎向框架梁應(yīng)變大于水平向框架梁。僅有11號(hào)測(cè)點(diǎn)(軸線E與軸線6交點(diǎn)E軸向框架梁)在第3 d出現(xiàn)應(yīng)變變化較大的情況，其測(cè)點(diǎn)峰值應(yīng)變?yōu)?140 με，8號(hào)測(cè)點(diǎn)(軸線F與軸線8交點(diǎn)8軸向框架梁)應(yīng)變變化值最大，維持在-160～-180 με，出現(xiàn)趨勢(shì)相反的情況，可能是出現(xiàn)施工荷載原因?qū)е碌模畲髴?yīng)力仍未超出限值。

圖6 頂板澆筑過(guò)程應(yīng)力變化Fig.6 Stress change during roof pouring

如圖7所示，分析張拉前/后應(yīng)力變化，發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)線性變化。張拉后，測(cè)點(diǎn)8(軸線F與軸線8交點(diǎn)8軸向框架梁)與測(cè)點(diǎn)11(軸線E與軸線6交點(diǎn)E軸向框架梁)應(yīng)變變化值出現(xiàn)下降，其余應(yīng)力測(cè)點(diǎn)應(yīng)變變化值均提高，多數(shù)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果基本一致，最大應(yīng)力均未超出限值。

圖7 張拉前/后應(yīng)力變化Fig.7 Stress change before/after tensioning

由圖4～圖7可知，通過(guò)統(tǒng)計(jì)近一周的底板澆筑過(guò)程、梁澆筑過(guò)程、頂板澆筑過(guò)程及張拉前/后的應(yīng)力變化情況，結(jié)果表明：在混凝土澆筑全過(guò)程及張拉過(guò)程的監(jiān)測(cè)中，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)與理論計(jì)算結(jié)果基本一致，應(yīng)力數(shù)值相差不大。部分測(cè)點(diǎn)因施工荷載、溫度影響造成監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)有所波動(dòng)，但所有測(cè)點(diǎn)最大應(yīng)力均未超出限值，因此在整個(gè)施工過(guò)程中架體處于安全狀態(tài)。監(jiān)測(cè)獲得最大應(yīng)力與計(jì)算得出的最大應(yīng)力相近，表明監(jiān)測(cè)結(jié)果符合計(jì)算結(jié)果。

3 GBL密肋空心樓蓋支架體系監(jiān)測(cè)

3.1 監(jiān)測(cè)方案

應(yīng)力位置主要選擇應(yīng)力較大的寬扁明梁或暗梁的兩個(gè)方向框架梁，以及F軸上跨度較大的密肋梁位置對(duì)應(yīng)的模板支架。

如圖8所示，平面共布置9個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，立面布置兩層，共18個(gè)測(cè)點(diǎn)。立面布置在支架頂層和底層，即底模下可調(diào)頂托下部位置和可調(diào)底托上部位置。采用表貼式智能應(yīng)變計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變，應(yīng)變計(jì)布置如圖9所示。應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用具有溫度傳感功能的表貼式應(yīng)變計(jì)，在測(cè)量截面應(yīng)力分布的同時(shí)測(cè)出截面的溫度分布，便于對(duì)截面應(yīng)變進(jìn)行溫度修正。

圖8 應(yīng)力監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖Fig.8 Layout of stress monitoring points

圖9 應(yīng)力監(jiān)測(cè)安裝圖Fig.9 Drawing of stress monitoring installation

3.2 監(jiān)測(cè)工況

綁扎/粘貼(12 h后)牢固后、澆筑前測(cè)量初始值，取3次平均值。

澆筑后，固定時(shí)間連測(cè)7 d，每天至少1次；第14 d、28 d固定時(shí)間各測(cè)至少1次。

荷載發(fā)生變化工況均測(cè)。

3.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果

由圖10可知，頂部混凝土澆筑全過(guò)程及澆筑后的監(jiān)測(cè)中，支架頂部所有測(cè)點(diǎn)應(yīng)變數(shù)值變化趨勢(shì)為先增大后隨著澆筑完成逐漸趨于平緩。最大正值應(yīng)變變化值出現(xiàn)在測(cè)點(diǎn)4，最大負(fù)值應(yīng)變變化值出現(xiàn)在測(cè)點(diǎn)8，測(cè)點(diǎn)6、7與測(cè)點(diǎn)8、9應(yīng)變變化值呈對(duì)稱分布，測(cè)點(diǎn)1～5從6～8軸整體應(yīng)變大小先增后減，在測(cè)點(diǎn)4出現(xiàn)最大應(yīng)變變化值147.7 με，但均未超出限值。

圖10 頂部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)圖Fig.10 Map of top monitoring data

由圖11可知，底部混凝土澆筑全過(guò)程及澆筑后的監(jiān)測(cè)中，支架底部所有測(cè)點(diǎn)應(yīng)變變化值較為穩(wěn)定，測(cè)點(diǎn)2在澆筑底板混凝土?xí)r應(yīng)力較大，峰值應(yīng)變變化值為181.3 με。測(cè)點(diǎn)8和測(cè)點(diǎn)9在澆筑梁混凝土?xí)r應(yīng)力出現(xiàn)起伏變化，測(cè)點(diǎn)1在澆筑梁混凝土一周后應(yīng)力出現(xiàn)較大起伏變化，變化幅值最大達(dá)到165.6 με。測(cè)點(diǎn)6、7與測(cè)點(diǎn)8、9應(yīng)變變化值呈對(duì)稱分布，與支架頂部測(cè)點(diǎn)相比，底部整體測(cè)點(diǎn)應(yīng)變大于頂部測(cè)點(diǎn)應(yīng)變。

圖11 底部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)圖Fig.11 Map of bottom monitoring data

通過(guò)統(tǒng)計(jì)7月19日至張拉前8月15日的支架底部和頂部的模板支架鋼管應(yīng)力變化情況。結(jié)果表明：在混凝土澆筑過(guò)程及澆筑后的監(jiān)測(cè)中，整體上支架底部的測(cè)點(diǎn)應(yīng)變大于頂部測(cè)點(diǎn)應(yīng)變，但支架頂部及底部整體應(yīng)變數(shù)值波動(dòng)較小。部分測(cè)點(diǎn)因施工荷載、溫度影響造成監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)不按規(guī)律波動(dòng)，但最大應(yīng)力均未超出限值，因此在整個(gè)施工過(guò)程中架體處于安全狀態(tài)。通過(guò)監(jiān)測(cè)獲得的最大應(yīng)力與計(jì)算得出的最大應(yīng)力相近，表明監(jiān)測(cè)結(jié)果符合計(jì)算結(jié)果。

4 結(jié)束語(yǔ)

以寶清縣某工程為例，介紹了大跨現(xiàn)澆混凝土GBL密肋空心樓蓋及其支架體系施工監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制要點(diǎn)，主要內(nèi)容如下：在混凝土澆筑全過(guò)程及張拉過(guò)程監(jiān)測(cè)中，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)與理論計(jì)算結(jié)果基本一致，應(yīng)力數(shù)值相差不大。在混凝土澆筑過(guò)程及澆筑后的監(jiān)測(cè)中，整體上支架底部的測(cè)點(diǎn)應(yīng)變大于頂部測(cè)點(diǎn)應(yīng)變，但支架頂部及底部整體應(yīng)變數(shù)值波動(dòng)較小。部分測(cè)點(diǎn)因施工荷載、溫度影響造成監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)有所波動(dòng)，但所有測(cè)點(diǎn)最大應(yīng)力均未超出限值，因此在整個(gè)施工過(guò)程中架體處于安全狀態(tài)。通過(guò)監(jiān)測(cè)獲得的最大應(yīng)力與計(jì)算得出的最大應(yīng)力相近，表明監(jiān)測(cè)結(jié)果符合計(jì)算結(jié)果。