某預應力混凝土雙T板靜力加載試驗研究

谷夏菲，張建鵬，谷加賀

（1.中鐵十局集團第八工程有限公司，天津 300380；2.山東省建筑科學研究院有限公司，山東 濟南 250031；3.中鐵十局集團建筑工程有限公司，山東 濟南 250101）

0 引言

預應力混凝土雙 T 板由兩根高窄的肋和寬大的面板組成，是一種梁板結合的預應力混凝土構件，其受壓區截面較大，中和軸基本接近面板，受拉主筋具有較大的力臂。因此，與普通鋼筋混凝土結構相比，具有剛度大、抗裂性好的結構力學性能，與鋼結構相比，具有節省用鋼量，防火防腐性能較好的優點［1］。由于預應力混凝土雙 T 板良好的結構受力性能，被廣泛應用于跨度較大、覆蓋面比較廣的廠房、禮堂和會議室等相關工程建設領域。預應力混凝土雙 T 板在施工安裝過程中需要較高的施工工藝，因此，過程中需對施工工藝進行控制，保證其順利安裝施工［2］。隨著工程實踐的發展，預應力雙 T 板在實際使用過程中也出現諸類問題，因此，有必要對預應力雙 T 板結構性能進行深入研究［3］。

本文為檢驗某中學餐廳工程中采用的 JSTB 27-2 型預應力混凝土雙 T 板（以下簡稱“雙 T 板”）是否滿足安全性使用要求，現場選取現齡期混凝土強度推定值最低的雙T板，建立雙 T 板支撐模型，分級加載，進行靜力加載試驗，通過測量雙 T 板的承載力、撓度、裂縫等指標，對試驗結果分析和研究，為工程實際提供借鑒。

1 工程概況

某中學餐廳為三層框架結構，樓面采用鋼筋混凝土現澆板，屋面采用預應力鋼筋混凝土雙 T 板。結構設計安全等級為二級，建筑抗震設防類別為重點設防類，抗震設防烈度為 8 度，設計基本地震加速度為 0.20 g，地震分組為第一組，框架抗震等級為一級。工程立面如圖 1 所示。屋面現已完成預應力鋼筋混凝土雙 T 板的吊裝，因懷疑預應力鋼筋混凝土雙 T 板的混凝土強度，為保證結構工程的安全使用，經有關部門檢測，選取其中混凝土強度推定值最低的雙 T 板進行安全性靜載檢驗。

圖1 立面圖

2 現場試驗

2.1 雙 T 板的選取

依據 JGJ/T 23－2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》，現場對雙 T 板 1、2、5、6、7、12、13 號采用回彈法對其混凝土強度進行檢測，并按單個構件推定其混凝土強度，經檢測，雙 T 板 5 號、12 號現齡期混凝土強度推定值滿足設計強度等級 C 50 的要求，其余所檢雙 T 板現齡期混凝土強度推定值達不到設計強度等級 C 50 的要求，其中雙 T 板 6 號現齡期混凝土強度推定值最低，為 41.3 MPa。具體檢測結果如表 1 所示。

表1 混凝土強度檢測結果

2.2 試驗準備和加載

根據混凝土強度檢測結果，選取混凝土強度推定值最低的雙 T 板 6 號進行安全性靜載檢驗，具體過程如下。

根據設計圖紙、圖集對屋面恒荷載進行統計，具體如表 2 所示；不上人屋面活荷載按 0.5 kN/m2取值。依據 GB/T 50784－2013《混凝土結構現場檢測技術標準》和 GB 50009－2012《建筑結構荷載規范》，采用安全性靜載的檢驗荷載進行加載，即：承載能力極限狀態荷載效應組合的設計值，經計算，為 7.99 kN/m2；本試驗采用沙袋作為加載重物，試驗前對加載重物進行稱重裝袋，并在雙T板上表面用墨線彈出區格，加載時沙袋堆共 11 個，沙袋堆之間的凈距為 200 mm；在雙 T 板的兩個腹板底面跨中位置設置百分表。加載分 5 級，第一級荷載為雙T板自重狀態，第六級荷載為加載試驗結束后進行卸載，每級荷載持荷時間嚴格按 GB/T 50152－2012《混凝土結構試驗方法標準》的規定執行。加載現場如圖 2～9 所示。

表2 屋面恒荷載統計

圖2 第一次加載

圖3 第二次加載

圖4 第三次加載

圖5 第四次加載

圖6 第五次加載

圖7 卸載

圖8 西腹板百分表撓度檢測

圖9 東腹板百分表撓度檢測

3 試驗結果

試驗結果表明，在構件安全性檢驗荷載作用下，整個加載過程中，雙 T 板 6 號未開裂，且構件無破壞現象；在各級荷載作用下，荷載和撓度基本呈直線關系，各級荷載與撓度實測值關系曲線如圖 10 所示。

圖10 荷載-撓度曲線

結構構件殘余變形是檢驗結構構件彈性恢復能力的重要指標，相對殘余撓度率 Sp越小，構件越接近于彈性狀態，彈性恢復能力越強，依據 GB/T 50784－2013《混凝土結構現場檢測技術標準》要求，相對殘余撓度率不大于 20 %［4］，該構件可按原設計使用功能安全使用，具體計算如式（1）～（2）所示。

式中：S′P為結構構件在試驗荷載下測點的相對殘余撓度率；SP為結構構件在試驗荷載下測點的相對殘余撓度；St為結構構件在試驗荷載下測點的實測總撓度；Se為結構構件在試驗荷載下測點的彈性撓度。

卸載一段時間后，對構件兩腹板殘余撓度進行讀數，西、東腹板百分表測得的構件殘余撓度分別為18.2 %、18.5 %，均不大于最大撓度的 20 %，西、東腹板百分表撓度實測值分別為 46.40 mm、43.84 mm。各級荷載作用下撓度實測值如表 3 所示。

表3 各級荷載作用下檢驗結果

4 試驗分析

4.1 測點撓度檢驗系數檢驗

依據 L06GT08《鋼絞線預應力混凝土雙 T 板》規定的結構性能的檢驗要求，西、東腹板百分表撓度實測值均小于撓度檢驗允許值［αs］=46.40mm，加載過程中，未發現構件存在開裂現象；為檢驗試驗荷載下構件測點的撓度實測與理論值，一般采用測點撓度檢驗系數 δ 如式（3）所示。

式中：Se為結構構件在試驗荷載下測點的彈性撓度；Ss為結構構件在試驗荷載下測點的理論計算撓度。

測點撓度檢驗系數是對結構構件工作情況的評估，確定構件承載力的重要指標，依據 GB 50784－2013《混凝土結構現場檢測技術標準》規定，測點撓度檢驗系數 δ 不大于 1.0，該工程試驗構件西、東腹板撓度實測值分別為46.40 mm、43.84 mm，理論計算值分別為 89.18 mm、83.31 mm，檢驗系數分別為 0.52、0.53，均小于 1.0，該構件在試驗荷載下豎向剛度滿足規范要求。

4.2 裂縫檢驗

該試驗構件為預應力混凝土構件，試驗前檢查構件實際情況，未發現裂縫現象，試驗過程中，未存在構件較大幅度變化的現象，構件未發現裂縫現象，符合預制構件的規范要求。

依據 GB 50784－2013《混凝土結構現場檢測技術標準》靜力加載試驗規范規定［5］：在結構構件安全性檢驗荷載試驗條件下，構件未產生明顯破壞現象，結構構件的實測的撓度各參數滿足以下三條（①構件測點實測撓度值小于理論撓度值，②構件的殘余撓度率不大于最大撓度的 20 %，③試驗過程中的撓度與試驗荷載呈直線關系）的任意一條，即可判定為為結構構件滿足結構使用功能的安全性要求。

5 結 語

本文結合實際工程，根據相關規范，采用分級加載方式對雙 T 板進行加載，試驗樓板在承載能力極限狀態荷載效應組合設計值的作用下，未發現開裂，無破壞跡象。構件測點實測撓度值小于理論撓度值，構件的殘余撓度率不大于最大撓度的 20 %，試驗過程中的撓度與試驗荷載呈直線關系。依據 GB 50784－2013《混凝土結構現場檢測技術標準》靜力加載試驗規范規定，該工程所檢雙 T 板 6 號安全性滿足規范要求，可按原設計功能安全使用，試驗結果與理論基本相吻合，為后續類似工程提供借鑒作用。