对大跨度(预应力)混凝土结构工程挠度检测技术的研究及应用
2015-07-27
一、引言
近年来，混凝土结构因其耐久耐火性能、可模性能和整体性能好而受到建筑业的广泛青睐，房屋建筑数量和规模的不断扩大，房屋建筑结构逐渐向大跨度大空间的方向发展，大跨度（预应力）混凝土梁因其独特的优点被广泛地应用于房屋建设之中，特别是桥梁、大型商场和地下空间的开发建设中应用较广泛。随着对大跨度（预应力）混凝土工程应用的逐渐增多，人们对其出现的质量问题越来越关注。因此，对于大跨度（预应力）混凝土工程中梁体的质量检测就显得尤为重要，特别是对其挠度重要参数的检测。然而，现阶段我国对大跨度（预应力）混凝土梁在桥梁方面应用时的挠度检测研究较多，对于其在房建方面应用时的挠度检测的研究则相对较少，但随着我国建筑事业的飞速发展，大跨度（预应力）混凝土梁在房建方面的应用越来越多，对于房建大跨度（预应力）混凝土梁体挠度检测的必要性的研究和讨论也应该受到我们的重视。本文通过对某购物中心大厦中跨度较大的（预应力）混凝土梁的挠度进行试验检测，对混凝土结构工程挠度检测技术进行了初步的研究，并对其应用进行了探讨。
二、大跨度（预应力）混凝土梁挠度检测试验研究过程：
2.1实例工况
某购物中心大厦位于河南郑州市，框架结构，地下三层，地上七层，建筑面积263000㎡。该工程于2012年02月开工，2013年底封顶。混凝土采用泵送方式施工。
2.2检测项目及方法：
采用原位加载法，对某购物中心大厦五层(1-17)/(1-D)-(1-G)轴顶梁为预应力混凝土梁体和六层(1-14)-(1-17)/(1-H+7000)轴顶梁为现浇混凝土梁体在正常使用极限状态下梁体的挠度进行检测。
2.3主要检测仪器：
静力荷载测试仪（仪器型号JCQ-503A）、位移传感器（仪器型号MS-50）及位移检测辅助装置。
2.4试验数据及结果：
依据《混凝土结构试验方法标准》GB/T50152-2012和委托，采用原位加载法对该工程委托构件进行挠度检测。五层(1-17)/(1-D)-(1-G)轴顶梁为预应力混凝土梁体，最大加载限值取荷载的标准组合，应施加均布荷载320kN，现场采用二集中力三分点等效加载法施加荷载240kN，正常使用极限状态下梁体挠度检测结果见表1。百分表表位分布示意图见图1，荷载挠度曲线示意图见图2。六层(1-14)-(1-17)/(1-H+7000)轴顶梁为现浇混凝土梁体，最大加载限值取荷载的准永久组合，现场施加均布荷载77kN，正常使用极限状态下梁体挠度检测。
2.5试验结果分析：
按照现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010规定的挠度允许值进行检验时，应符合下式要求：
<=[]
式中：——在使用状态试验荷载作用下，构件的挠度检验实测值
[]——挠度试验允许值
挠度检测允许值应按下列公式计算：
对钢筋混凝土受弯构件
[]=[]/
对预应力混凝土受弯构件
[]=[]/[]
[]——挠度检验允许值；
——按荷载的标准组合计算所得的弯矩，取计算区段内的最大弯矩值；
——按荷载的准永久组合计算所得的弯矩，取计算区段内的最大弯矩值；
——考虑荷载长期效应组合对挠度增大的影响系数，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定取用；
——构件挠度设计的限值，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定取用。
在对购物中心大厦分级加载时，所监测的数据变化正常，加载的过程中对梁体的裂缝开展情况也进行了进一步观察，结果未发现有异常裂缝出现。经计算复核，在正常使用极限状态下五层(1-17)/(1-D)-(1-G)轴顶梁、六层(1-14)-(1-17)/(1-H+7000)轴顶梁挠度值均在规范允许范围内通过该实例可以看出无论是对于混凝土梁还是预应力混凝土梁在正常使用极限状态下挠度变化很小，无法用肉眼观测，只能通过实验仪器进行测量。其实，不仅是对于梁体，而且对于混凝土板的挠度检测也是很有必要的。某商场楼面板的要求对其进行挠度检测，该商场为三层钢框架结构，楼面采用SP预应力空心板（6m）。为进一步了解预应力空心板质量，对其进行了原位加载试验。静载试验时加载按20%左右为一级，每级加载停留时间10—15min。检测过程中未发现有异常裂缝出现，经计算分析，实测挠度值均在规范允许范围内，楼面板静载合格。
三、应用与研究：
在实际工程中对大跨度（预应力）混凝土构件的挠度进行检测可以控制其裂缝的产生，而对于大跨度（预应力）混凝土梁裂缝的产生与其挠度息息相关。严格控制大跨度（预应力）混凝土梁挠度，有利于早发现裂缝，控制裂缝进一步发展，排除安全隐患。本文中检测挠度的主要方法为原位加载试验法，而规范中规定对于下列构件可进行原位加载试验：
1、对怀疑有质量问题的结构或构件进行结构性能检验；
2、改建、扩建在设计前，确定设计参数的系统检验；
3、对资料不全、情况复杂或存在明显缺陷的结构，进行结构性能评估；
4、采用新结构、新材料、新工艺的结构或难以进行理论分析的复杂结构，需通过试验对计算模型或设计参数进行复核、验证或研究其结构性能和设计方法；
5、需修复的受灾结构或事故受损结构。
从中可以看出混凝土结构工程挠度检测技术——原位试验法，在工程现场进行试验，避免了对试样的扰动，且具有经济、速度快、操作简单方便准确性高的优点。随着社会的迅速发展，原位试验法检测混凝土构件挠度在工程中的应用也越来越受到人们的重视，易于推广应用。因此，对于在一些现代新型或重要建筑设置有重要、大跨度、变形大、表观质量差或损伤严重、存在疑义的预应力混凝土梁体现场挠度检测很有必要。
结语：在建筑行业中，混凝土结构工程挠度检测对于及早发现结构安全隐患和评估结构质量发挥着越来越重要的作用。本文中介绍的混凝土结构工程挠度检测技术的应用因其可操作性、经济方便及精确性高，在工程中越来越多地被采纳和接受，对于它的未来，编者认为一定还会有极大的发展应用空间。
