對大跨度(預應力)混凝土結構工程撓度檢測技術的研究及應用
2015-07-27
一、引言
近年來，混凝土結構因其耐久耐火性能、可模性能和整體性能好而受到建筑業(yè)的廣泛青睞，房屋建筑數量和規(guī)模的不斷擴大，房屋建筑結構逐漸向大跨度大空間的方向發(fā)展，大跨度（預應力）混凝土梁因其獨特的優(yōu)點被廣泛地應用于房屋建設之中，特別是橋梁、大型商場和地下空間的開發(fā)建設中應用較廣泛。隨著對大跨度（預應力）混凝土工程應用的逐漸增多，人們對其出現的質量問題越來越關注。因此，對于大跨度（預應力）混凝土工程中梁體的質量檢測就顯得尤為重要，特別是對其撓度重要參數的檢測。然而，現階段我國對大跨度（預應力）混凝土梁在橋梁方面應用時的撓度檢測研究較多，對于其在房建方面應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（預應力）混凝土梁在房建方面的應用越來越多，對于房建大跨度（預應力）混凝土梁體撓度檢測的必要性的研究和討論也應該受到我們的重視。本文通過對某購物中心大廈中跨度較大的（預應力）混凝土梁的撓度進行試驗檢測，對混凝土結構工程撓度檢測技術進行了初步的研究，并對其應用進行了探討。
二、大跨度（預應力）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，框架結構，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?；炷敛捎帽盟头绞绞┕?。
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)軸頂梁為預應力混凝土梁體和六層(1-14)-(1-17)/(1-H+7000)軸頂梁為現澆混凝土梁體在正常使用極限狀態(tài)下梁體的撓度進行檢測。
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試驗數據及結果：
依據《混凝土結構試驗方法標準》GB/T50152-2012和委托，采用原位加載法對該工程委托構件進行撓度檢測。五層(1-17)/(1-D)-(1-G)軸頂梁為預應力混凝土梁體，最大加載限值取荷載的標準組合，應施加均布荷載320kN，現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)軸頂梁為現澆混凝土梁體，最大加載限值取荷載的準永久組合，現場施加均布荷載77kN，正常使用極限狀態(tài)下梁體撓度檢測。
2.5試驗結果分析：
按照現行國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010規(guī)定的撓度允許值進行檢驗時，應符合下式要求：
<=[]
式中：——在使用狀態(tài)試驗荷載作用下，構件的撓度檢驗實測值
[]——撓度試驗允許值
撓度檢測允許值應按下列公式計算：
對鋼筋混凝土受彎構件
[]=[]/
對預應力混凝土受彎構件
[]=[]/[]
[]——撓度檢驗允許值；
——按荷載的標準組合計算所得的彎矩，取計算區(qū)段內的最大彎矩值；
——按荷載的準永久組合計算所得的彎矩，取計算區(qū)段內的最大彎矩值；
——考慮荷載長期效應組合對撓度增大的影響系數，按現行國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB 50010的有關規(guī)定取用；
——構件撓度設計的限值，按現行國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB 50010的有關規(guī)定取用。
在對購物中心大廈分級加載時，所監(jiān)測的數據變化正常，加載的過程中對梁體的裂縫開展情況也進行了進一步觀察，結果未發(fā)現有異常裂縫出現。經計算復核，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)范允許范圍內通過該實例可以看出無論是對于混凝土梁還是預應力混凝土梁在正常使用極限狀態(tài)下撓度變化很小，無法用肉眼觀測，只能通過實驗儀器進行測量。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行撓度檢測，該商場為三層鋼框架結構，樓面采用SP預應力空心板（6m）。為進一步了解預應力空心板質量，對其進行了原位加載試驗。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)現有異常裂縫出現，經計算分析，實測撓度值均在規(guī)范允許范圍內，樓面板靜載合格。
三、應用與研究：
在實際工程中對大跨度（預應力）混凝土構件的撓度進行檢測可以控制其裂縫的產生，而對于大跨度（預應力）混凝土梁裂縫的產生與其撓度息息相關。嚴格控制大跨度（預應力）混凝土梁撓度，有利于早發(fā)現裂縫，控制裂縫進一步發(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)定對于下列構件可進行原位加載試驗：
1、對懷疑有質量問題的結構或構件進行結構性能檢驗；
2、改建、擴建在設計前，確定設計參數的系統(tǒng)檢驗；
3、對資料不全、情況復雜或存在明顯缺陷的結構，進行結構性能評估；
4、采用新結構、新材料、新工藝的結構或難以進行理論分析的復雜結構，需通過試驗對計算模型或設計參數進行復核、驗證或研究其結構性能和設計方法；
5、需修復的受災結構或事故受損結構。
從中可以看出混凝土結構工程撓度檢測技術——原位試驗法，在工程現場進行試驗，避免了對試樣的擾動，且具有經濟、速度快、操作簡單方便準確性高的優(yōu)點。隨著社會的迅速發(fā)展，原位試驗法檢測混凝土構件撓度在工程中的應用也越來越受到人們的重視，易于推廣應用。因此，對于在一些現代新型或重要建筑設置有重要、大跨度、變形大、表觀質量差或損傷嚴重、存在疑義的預應力混凝土梁體現場撓度檢測很有必要。
結語：在建筑行業(yè)中，混凝土結構工程撓度檢測對于及早發(fā)現結構安全隱患和評估結構質量發(fā)揮著越來越重要的作用。本文中介紹的混凝土結構工程撓度檢測技術的應用因其可操作性、經濟方便及精確性高，在工程中越來越多地被采納和接受，對于它的未來，編者認為一定還會有極大的發(fā)展應用空間。
