對大跨度(預(yù)應(yīng)力)混凝土結(jié)構(gòu)工程撓度檢測技術(shù)的研究及應(yīng)用
2015-07-27
一、引言
近年來，混凝土結(jié)構(gòu)因其耐久耐火性能、可模性能和整體性能好而受到建筑業(yè)的廣泛青睞，房屋建筑數(shù)量和規(guī)模的不斷擴(kuò)大，房屋建筑結(jié)構(gòu)逐漸向大跨度大空間的方向發(fā)展，大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁因其獨特的優(yōu)點被廣泛地應(yīng)用于房屋建設(shè)之中，特別是橋梁、大型商場和地下空間的開發(fā)建設(shè)中應(yīng)用較廣泛。隨著對大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土工程應(yīng)用的逐漸增多，人們對其出現(xiàn)的質(zhì)量問題越來越關(guān)注。因此，對于大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土工程中梁體的質(zhì)量檢測就顯得尤為重要，特別是對其撓度重要參數(shù)的檢測。然而，現(xiàn)階段我國對大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁在橋梁方面應(yīng)用時的撓度檢測研究較多，對于其在房建方面應(yīng)用時的撓度檢測的研究則相對較少，但隨著我國建筑事業(yè)的飛速發(fā)展，大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁在房建方面的應(yīng)用越來越多，對于房建大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁體撓度檢測的必要性的研究和討論也應(yīng)該受到我們的重視。本文通過對某購物中心大廈中跨度較大的（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁的撓度進(jìn)行試驗檢測，對混凝土結(jié)構(gòu)工程撓度檢測技術(shù)進(jìn)行了初步的研究，并對其應(yīng)用進(jìn)行了探討。
二、大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁撓度檢測試驗研究過程：
2.1實例工況
某購物中心大廈位于河南鄭州市，框架結(jié)構(gòu)，地下三層，地上七層，建筑面積263000㎡。該工程于2012年02月開工，2013年底封頂。混凝土采用泵送方式施工。
2.2檢測項目及方法：
采用原位加載法，對某購物中心大廈五層(1-17)/(1-D)-(1-G)軸頂梁為預(yù)應(yīng)力混凝土梁體和六層(1-14)-(1-17)/(1-H+7000)軸頂梁為現(xiàn)澆混凝土梁體在正常使用極限狀態(tài)下梁體的撓度進(jìn)行檢測。
2.3主要檢測儀器：
靜力荷載測試儀（儀器型號JCQ-503A）、位移傳感器（儀器型號MS-50）及位移檢測輔助裝置。
2.4試驗數(shù)據(jù)及結(jié)果：
依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50152-2012和委托，采用原位加載法對該工程委托構(gòu)件進(jìn)行撓度檢測。五層(1-17)/(1-D)-(1-G)軸頂梁為預(yù)應(yīng)力混凝土梁體，最大加載限值取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，應(yīng)施加均布荷載320kN，現(xiàn)場采用二集中力三分點等效加載法施加荷載240kN，正常使用極限狀態(tài)下梁體撓度檢測結(jié)果見表1。百分表表位分布示意圖見圖1，荷載撓度曲線示意圖見圖2。六層(1-14)-(1-17)/(1-H+7000)軸頂梁為現(xiàn)澆混凝土梁體，最大加載限值取荷載的準(zhǔn)永久組合，現(xiàn)場施加均布荷載77kN，正常使用極限狀態(tài)下梁體撓度檢測。
2.5試驗結(jié)果分析：
按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010規(guī)定的撓度允許值進(jìn)行檢驗時，應(yīng)符合下式要求：
<=[]
式中：——在使用狀態(tài)試驗荷載作用下，構(gòu)件的撓度檢驗實測值
[]——撓度試驗允許值
撓度檢測允許值應(yīng)按下列公式計算：
對鋼筋混凝土受彎構(gòu)件
[]=[]/
對預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件
[]=[]/[]
[]——撓度檢驗允許值；
——按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合計算所得的彎矩，取計算區(qū)段內(nèi)的最大彎矩值；
——按荷載的準(zhǔn)永久組合計算所得的彎矩，取計算區(qū)段內(nèi)的最大彎矩值；
——考慮荷載長期效應(yīng)組合對撓度增大的影響系數(shù)，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50010的有關(guān)規(guī)定取用；
——構(gòu)件撓度設(shè)計的限值，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50010的有關(guān)規(guī)定取用。
在對購物中心大廈分級加載時，所監(jiān)測的數(shù)據(jù)變化正常，加載的過程中對梁體的裂縫開展情況也進(jìn)行了進(jìn)一步觀察，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)有異常裂縫出現(xiàn)。經(jīng)計算復(fù)核，在正常使用極限狀態(tài)下五層(1-17)/(1-D)-(1-G)軸頂梁、六層(1-14)-(1-17)/(1-H+7000)軸頂梁撓度值均在規(guī)范允許范圍內(nèi)通過該實例可以看出無論是對于混凝土梁還是預(yù)應(yīng)力混凝土梁在正常使用極限狀態(tài)下?lián)隙茸兓苄?，無法用肉眼觀測，只能通過實驗儀器進(jìn)行測量。其實，不僅是對于梁體，而且對于混凝土板的撓度檢測也是很有必要的。某商場樓面板的要求對其進(jìn)行撓度檢測，該商場為三層鋼框架結(jié)構(gòu)，樓面采用SP預(yù)應(yīng)力空心板（6m）。為進(jìn)一步了解預(yù)應(yīng)力空心板質(zhì)量，對其進(jìn)行了原位加載試驗。靜載試驗時加載按20%左右為一級，每級加載停留時間10—15min。檢測過程中未發(fā)現(xiàn)有異常裂縫出現(xiàn)，經(jīng)計算分析，實測撓度值均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，樓面板靜載合格。
三、應(yīng)用與研究：
在實際工程中對大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土構(gòu)件的撓度進(jìn)行檢測可以控制其裂縫的產(chǎn)生，而對于大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁裂縫的產(chǎn)生與其撓度息息相關(guān)。嚴(yán)格控制大跨度（預(yù)應(yīng)力）混凝土梁撓度，有利于早發(fā)現(xiàn)裂縫，控制裂縫進(jìn)一步發(fā)展，排除安全隱患。本文中檢測撓度的主要方法為原位加載試驗法，而規(guī)范中規(guī)定對于下列構(gòu)件可進(jìn)行原位加載試驗：
1、對懷疑有質(zhì)量問題的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能檢驗；
2、改建、擴(kuò)建在設(shè)計前，確定設(shè)計參數(shù)的系統(tǒng)檢驗；
3、對資料不全、情況復(fù)雜或存在明顯缺陷的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能評估；
4、采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的結(jié)構(gòu)或難以進(jìn)行理論分析的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，需通過試驗對計算模型或設(shè)計參數(shù)進(jìn)行復(fù)核、驗證或研究其結(jié)構(gòu)性能和設(shè)計方法；
5、需修復(fù)的受災(zāi)結(jié)構(gòu)或事故受損結(jié)構(gòu)。
從中可以看出混凝土結(jié)構(gòu)工程撓度檢測技術(shù)——原位試驗法，在工程現(xiàn)場進(jìn)行試驗，避免了對試樣的擾動，且具有經(jīng)濟(jì)、速度快、操作簡單方便準(zhǔn)確性高的優(yōu)點。隨著社會的迅速發(fā)展，原位試驗法檢測混凝土構(gòu)件撓度在工程中的應(yīng)用也越來越受到人們的重視，易于推廣應(yīng)用。因此，對于在一些現(xiàn)代新型或重要建筑設(shè)置有重要、大跨度、變形大、表觀質(zhì)量差或損傷嚴(yán)重、存在疑義的預(yù)應(yīng)力混凝土梁體現(xiàn)場撓度檢測很有必要。
結(jié)語：在建筑行業(yè)中，混凝土結(jié)構(gòu)工程撓度檢測對于及早發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全隱患和評估結(jié)構(gòu)質(zhì)量發(fā)揮著越來越重要的作用。本文中介紹的混凝土結(jié)構(gòu)工程撓度檢測技術(shù)的應(yīng)用因其可操作性、經(jīng)濟(jì)方便及精確性高，在工程中越來越多地被采納和接受，對于它的未來，編者認(rèn)為一定還會有極大的發(fā)展應(yīng)用空間。
