預制吊車梁受力性能靜載試驗研究

趙海

（西寧城市建設開發(fā)有限責任公司,青海 西寧 810000）

預制吊車梁受力性能靜載試驗研究

趙海

（西寧城市建設開發(fā)有限責任公司,青海 西寧 810000）

在大型廠房設計和建設中,裝備吊裝設備使得廠房今后運營時貨物的裝卸更加便利。大型廠房跨度較大時,通常采用大型的天車作為起吊設備,天車通過廠房兩側的牛腿柱上的吊車梁支撐。在通常工程中,為了施工的便利,吊車梁采用預制構件,為確保預制吊車梁的承載能力能夠滿足設計和運營需要,采用靜載試驗對預制吊車梁進行承載能力的檢驗是一種比較有效的方法和手段。

大型廠房；吊裝設備；吊車梁；靜載試驗；承載能力

1 試驗概況

某工程（01a）的吊車梁,在圖紙中設計編號為DL-6Z。該梁為T型截面梁,梁底寬為160 mm,梁高為90 mm,其中翼緣后為100 mm,梁上表面寬為500 mm。設計梁的允許內力Mmax=341.9 kN·m, Va=228.4 kN（端部擴大端面允許剪力）,Vz=114.7 kN（中跨正常端面允許剪力）。根據(jù)設計資料提供的允許最大內力核算荷載值并制定吊車梁加載方案,在試驗荷載作用下,檢測該預制梁的內力響應和工作狀態(tài),評估預制吊車梁的受力性能。

2 試驗目的

通過對吊車梁控制部位在靜載作用下的內力（應力）、應變（位移）及裂縫的觀測、記錄及分析,完成如下檢測內容:

（1）吊車梁在試驗荷載作用下內力響應——在靜載試驗荷載作用下典型截面處混凝土的應變；

（2）吊車梁的剛度檢測——在靜載試驗荷載作用下典型位置處的撓度/變形；

（3）吊車梁的裂縫檢測——在靜載試驗荷載作用下吊車梁的裂縫發(fā)展情況。

通過對吊車梁在靜載作用下,上述檢測內容的實時觀測、記錄和理論計算分析,觀測吊車梁在試驗荷載作用下（內力響應達到最大設計允許內力時）是否滿足正常使用狀態(tài)。

3 試驗方案

為了解吊車梁在試驗荷載作用下的實際受力狀態(tài),檢測其剛度、強度和整體受力性能,其檢測試驗包括如下項目:

（1）資料收集與外觀檢查:

a.收集吊車梁的設計文件（如設計圖紙、允許內力等）；

b.收集吊車梁的設計最大內力值；

c.量測吊車梁的實際尺寸。

（2）結構靜力響應測試:

評估梁式構件在豎向荷載作用下的結構行為從如下三個方面進行:一、抗彎能力；二、抗剪能力；三、變形能力。根據(jù)梁式構件最不利截面處的上述行為表現(xiàn)可以安全地評價吊車梁的結構行為。

在試驗荷載作用下,測定吊車梁在最不利截面處的結構響應:

a.吊車梁典型位置處的撓度；

b.吊車梁典型截面位置處混凝土的應力分布；

c.吊車梁在試驗荷載作用下混凝土的裂縫發(fā)展情況。

（3）檢測截面及測點布置:

根據(jù)擬定的檢測項目及檢測任務要求,檢測控制截面為吊車梁的跨中截面（B-B）和1/4跨截面（A-A）處。圖1為吊車梁控制截面示意圖。

a.靜態(tài)應變測點布置在吊車梁的跨中截面（B-B）和1/4跨截面（A-A）處。圖2、圖3分別為吊車梁A-A、B-B截面應變片布置圖。

圖1 吊車梁控制截面圖（單位:mm）

圖2 A-A截面應變片布置圖（單位:mm）

圖3 B-B截面應變片布置圖（單位:mm）

b.靜態(tài)撓度測點布置為跨中截面和支座兩端位置處。如圖4所示。

圖4 吊車梁位移計布置圖

（4）試驗儀器:

該項實驗所用的儀器有:靜態(tài)應變測試系統(tǒng)、裂縫測寬儀、位移傳感器、筆記本電腦、液壓千斤頂、力傳感器等。

（5）試驗荷載:

根據(jù)相關規(guī)范,檢驗吊車梁按最不利抗彎和最不利抗剪截面來復核,從而確定吊車梁試驗時的加載方案和加載大小。根據(jù)荷載類型,采用液壓千斤頂加載。采用允許最大剪力Vz作為加載的控制值,試驗時采用單分點集中加載力加載,從而跨中截面的彎矩達到允許最大內力值。該項試驗采用的加載方案既能達到設計資料里提供的最大允許剪力值又能達到允許最大彎矩值,所以具有可靠性。加載值大小:P=2×114.7 kN=229.4 kN,此時跨中最大彎矩Mmax=114.7 kN×2.8 m=321.16 kN·m。加載布置簡圖如圖5～圖7所示。

圖5 吊車梁加載布置圖

圖6 試驗加載實景

圖7 試驗應變片及位移計布置實景

4 荷載試驗程序

（1）預加載階段:設備校驗、檢測儀器、設備的靈敏度和可靠性。

預加載荷載的大小為加載值的20%,觀察儀器是否正常工作,10 min后卸至空載。

（2）正式加載階段

a.按照結構試驗相關規(guī)范采用分級加載。每級加載大小為加載值的20%,分五級加至加載值。

b.為了保證在分級荷載下所有量測內容的儀表讀數(shù)準確和避免不必要的誤差,考慮到混凝土的響應時間,使結構在荷載作用下的變形得到充分發(fā)揮和達到基本穩(wěn)定后再測量。該吊車梁試驗兩級加載時間間隔為10 min。

c.數(shù)據(jù)采集:各級荷載的施加或卸載后,裂縫、應變、位移觀測點對典型部位監(jiān)控,待所有數(shù)據(jù)穩(wěn)定后完成數(shù)據(jù)采集工作。

（3）卸載階段:卸載分兩級卸完,第一次卸至60%的加載值,10 min后卸至空載。

5 試驗結果分析

靜載試驗檢測了吊車梁在試驗荷載作用下的如下響應:

（1）結構撓度、吊車梁的荷載變形反應,見表1所列。

表1 測點位移觀測值、計算值及校驗一覽表

在試驗荷載作用下,吊車梁的實測撓度均小于理論計算值,結構撓度的校驗系數(shù)均小于1.0。實測撓度最大值為4.41 mm,按照規(guī)范,a級吊車梁容許最大撓度「f」=L/600,所以「f」=5600/600= 9.33（mm）,f=4.41 mm＜「f」。靜載作用下吊車梁跨中的荷載—撓度曲線如圖8、圖9所示。

圖8 A-A截面撓度曲線圖

圖9 B-B截面撓度曲線圖

（2）結構應力在試驗加載過程中,梁截面各部分應力響應正常,未出現(xiàn)強度破壞征兆。

（3）結構裂縫

在試驗加載過程中,加載至加載值的40%時,梁底部開始出現(xiàn)裂縫寬度最大為0.09 mm,高度為100 mm,加載至80%加載值時,最大裂縫寬度增大至0.17 mm,加載至100%加載值時,最大裂縫寬度增大至0.21 mm,高度為350 mm,裂縫寬度略大于規(guī)范限值0.2 mm,基本滿足規(guī)范要求。裂縫分布情況見圖10所示。

圖10 裂縫分布之實景

6 試驗結論

通過對吊車梁的靜載試驗,得到該吊車梁試驗結論如下:

吊車梁的承載能力基本滿足設計時的最大允許內力值,吊車梁在靜載作用下的變形特征、混凝土裂縫寬度及結構剛度滿足設計條件下的要求。

TU375.1

A

1009-7716（2017）07-0222-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.069

2017-03-20

趙海（1974-）,男,四川南充人,工程師,從事公路工程管理工作。