現(xiàn)澆板跨中撓度的試驗研究
2017-08-21
1. 引言
靜載試驗是結(jié)構(gòu)試驗中最基本和最大量的試驗，它具有所需的技術(shù)與設(shè)備比較簡單，操作方便，加載過程易于控制，對所檢結(jié)構(gòu)構(gòu)件五破壞性，可實時觀測結(jié)構(gòu)的變形等優(yōu)點［1］［2］。在對現(xiàn)澆樓板結(jié)構(gòu)進行靜載試驗時，樓板裂縫的發(fā)展和撓度的變化是能較為直觀反映樓板結(jié)構(gòu)性能的實測指標(biāo)，但是樓板撓度實測值往往遠小于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010―2010）第3.3.2條受彎構(gòu)件的撓度限值，對于在工程中采用現(xiàn)澆板靜載試驗測得的樓板撓度來評判樓板的工作狀態(tài)是否科學(xué)的爭議，做為一線檢測人員，筆者感觸頗深。本文對某廠房現(xiàn)澆樓板的靜載試驗所測得的跨中撓度與理論計算值進行了對比，驗證了靜載試驗檢測樓板跨中撓度結(jié)果的可靠性。
2. 試驗概況
圖1 試驗樓板百分表布置圖
杭州市余杭區(qū)某廠房為兩層框架結(jié)構(gòu)，二層部分樓板在澆注完畢養(yǎng)護期間發(fā)現(xiàn)板面有不同程度的不規(guī)則裂縫，裂縫寬度約為0.1～0.3mm，裂縫最大深度約為30mm，因此選用靜載試驗來檢測樓板的工作狀況。該試驗為非破壞性結(jié)構(gòu)性能試驗，試驗?zāi)康氖菣z驗現(xiàn)澆樓板是否處于正常工作狀態(tài)，故試驗加載取荷載標(biāo)準值。試驗樓板厚度為120mm，尺寸為3750mm×3600mm，如圖1所示。由于試驗樓板尚未進行板面找平和板底粉刷處理，故試驗加載包括樓板活荷載、相關(guān)樓層結(jié)構(gòu)找平層及板底粉刷層作用的荷載，共計4.3KN/m�2。
板面共劃分為間距為100mm的16塊區(qū)格，在板底共安裝5只百分表以檢測樓板的撓度，見圖1。試驗采用多孔磚均布加載方式進行，荷載共分6級，首先每級荷載按試驗荷載的20%遞加，加載時間間隔為15min，百分表讀數(shù)完成后進行下一級試驗加載，加至80%后按試驗荷載的10%遞加，最后加載至100%，待荷載持續(xù)30min后讀取短期試驗荷載變形［3］。試驗過程中無可視性裂縫出現(xiàn)，各級外加荷載作用下百分表實測撓度見表1：
3. 試驗結(jié)果分析
3.1 荷載標(biāo)準組合下樓板撓度計算。
根據(jù)試驗結(jié)果，在外加荷載作用下實測現(xiàn)澆樓板跨中撓度為0.39mm，外加荷載為4.3KN/m�2，樓板自重3.0KN/m�2，則由（1）按線彈性分析方法［4］計算樓板在全部荷載標(biāo)準組合作用下的撓度為0.66mm。
f=q�s+q�gq�sf�s（1）
式中：f ――考慮樓板自重后折算撓度；
q�s――試驗外加均布荷載值；
q�g――樓板自重；
f�s――外加荷載產(chǎn)生的撓度值（即載荷試驗實測樓板跨中撓度值）。
根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010――2010）第3.3.2條，該樓板考慮荷載準永久組合的最大撓度限值為l�0/200=18mm，由（2）式計算該樓板在荷載標(biāo)準組合下?lián)隙仍试S值為11.90mm。
［a�s］=M�sM�s+M�l(θ-1)［a�l］（2）
式中： a�s――為樓板在荷載標(biāo)準組合下?lián)隙仍试S值；
a�l――準永久組合撓度允許值；
M�l――按荷載準永久組合計算的彎矩值（KN•m）；
M�s――按荷載標(biāo)準組合計算的彎矩值（KN•m）；
θ――考慮荷載長期作用對撓度增大的影響系數(shù)，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010―2010）的7.2.5條規(guī)定采用。
由以上分析得 f/ a�s=0.055，即載荷試驗下的樓板撓度遠小于規(guī)范規(guī)定的撓度限值。
圖2 樓板計算簡圖
3.2 樓板理論撓度值計算。
按彈性薄板小撓度理論計算試驗樓板撓度［5］，根據(jù)樓板結(jié)構(gòu)情況，樓板周邊按固結(jié)考慮，計算簡圖見圖2，由（3）、（4）式計算樓板在試驗荷載下的撓度值為0.54mm。
f=α×ql�4B�c（3）
B�c=Eh�312(1-μ�2)（4）
式中：α ――撓度系數(shù)，根據(jù)樓板周邊支撐情況由《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》查得；
q――樓面均布荷載，為樓板自重及試驗外加均布荷載；
l――樓板跨度，取兩方向跨度的較小值；
B�c――剛度；
E――彈性模量，計算時取混樓板混凝土彈性模量；
h――樓板厚度；
μ――材料泊松比，取1/6。
3.3 樓板撓度理論值與實測值分析。
靜載試驗結(jié)果實測現(xiàn)澆板跨中撓度為0.66mm，如按彈性薄板小撓度理論計算試驗樓板撓度并考慮樓板開裂后對剛度進行折減，取折減系數(shù)為0.85［4］，則理論計算跨中撓度為0.64，兩者相差約為3%，折減后的樓板跨中撓度理論計算值與規(guī)范限值相比為0.054，即理論計算值亦遠小于規(guī)范限值。
根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010―2010）3.4.3條：構(gòu)件變形撓度的限值應(yīng)以不影響結(jié)果使用功能、外觀及與其他構(gòu)件的連接等要求為目的，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的最大撓度應(yīng)按荷載的準永久組合，并應(yīng)考慮荷載長期作用的影響進行計算，其計算值不應(yīng)超過表3.4.3規(guī)定的撓度限值。
4. 結(jié)論
樓板靜載試驗實測撓度值與按彈性薄板小撓度理論計算并考慮樓板開裂后對剛度進行折減的樓板撓度相差約為3%，兩者均遠小于規(guī)范規(guī)定的樓板跨中撓度限值，靜載試驗實測撓度值能較好的反映樓板的工作性能。
參考文獻
［1］ 蔡中民等，《混凝土結(jié)構(gòu)試驗與檢測技術(shù)》機械工業(yè)出版社2005.8.
?。?］ 姚謙峰等，《土木工程結(jié)構(gòu)試驗》中國建筑工業(yè)出版社2001.
?。?］ 《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準》(GB50152-92).
?。?］ 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2010).
?。?］ 《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》中國建筑工業(yè)出版社1998.
［作者簡介］ 呂朝坤（1979年9-），男，學(xué)歷：碩士，職稱：工程師。
