某景觀工程玻璃觀景挑臺(tái)荷載試驗(yàn)研究

葉志誠(chéng) （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031）

1 工程設(shè)計(jì)概況

該工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為人工挖孔樁，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（部分鋼結(jié)構(gòu)）。1～3/A～C軸區(qū)域?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)，1～3/C～D軸區(qū)域?yàn)閼姨艋炷两Y(jié)構(gòu)，1～3/D～F軸區(qū)域?yàn)閼姨翡摻Y(jié)構(gòu)。本次試驗(yàn)區(qū)域?yàn)?～3/C～F軸區(qū)域。上部結(jié)構(gòu)采用抗拔錨桿與巖體連接，鋼梁與混凝土梁采用預(yù)埋件連接。墩端支撐于第②層微風(fēng)化花崗巖，樁身混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)為C30；框架柱截面尺寸為600mm×600mm，斜撐桿直徑為500mm，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)均為C35；主梁的截面尺寸分別為300mm×500mm、350mm ×700mm、350mm ×800mm，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)為C35。

圖1 建筑物現(xiàn)狀

2 試驗(yàn)方法

2.1 加載方式

因該工程建設(shè)在半山腰，如采取重物堆載的方式，需大量的人力、物力，不是最經(jīng)濟(jì)合理的加載方式。本次利用建筑周邊天然瀑布的優(yōu)勢(shì)，采用四周鋪設(shè)沙袋，中部注水的方式（即靜水壓力法）進(jìn)行加載。

2.2 最大試驗(yàn)荷載

正常使用極限狀態(tài)試驗(yàn)荷載值：荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合Q=Gz+γQi（其中Q為試驗(yàn)總荷載標(biāo)準(zhǔn)值，Gz為結(jié)構(gòu)自重，Qi為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值，γ為檢驗(yàn)放大系數(shù)）。根據(jù)相關(guān)文件及建設(shè)方要求：γ=1.20，Qi=3.5kN/m2。正常使用極限狀態(tài)試驗(yàn)荷載值為 Qs=1.20×3.5kN/m2=4.20 kN/m2。

本次試驗(yàn)面積約為A=145m2，加載重量W=Qs×A=609 kN，約為60.9t，為方便加載取60t。沙袋重量按40kg/袋，沙袋規(guī)格為600mm×400mm，約需500個(gè)沙袋，沙袋總重量約為20000kg，即20t。注水重量為40t，注水面積約為100m2（去除沙袋及通道面積），注水深度約為0.4m。試驗(yàn)采用注水加載，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量水深，來(lái)控制加載步驟。

2.3 加載制度

本試驗(yàn)采取分組加載方式，試驗(yàn)加載共分9級(jí)，每級(jí)加載間隔15min，待結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形穩(wěn)定后，測(cè)量測(cè)點(diǎn)變形值，并檢查構(gòu)件是否有裂縫及損傷的現(xiàn)象，然后進(jìn)行下一級(jí)加載。達(dá)到檢驗(yàn)荷載后，應(yīng)持荷24h，每隔30min讀取一次變形值，直到變形值在30min內(nèi)不再明顯增加為止。然后應(yīng)分組卸荷，卸載分3級(jí)，每級(jí)卸除荷載20t，每級(jí)卸完持荷30min，在每一級(jí)荷載和卸荷全部完成后測(cè)取變形值，加/卸載制度見(jiàn)表1。

為了消除試驗(yàn)裝置對(duì)試驗(yàn)的影響，在進(jìn)行正式試驗(yàn)前，按0-20%-40%-0的順序反復(fù)加、卸荷，每級(jí)加載間隔10min～15min，并實(shí)測(cè)布置測(cè)點(diǎn)變形值，直到最后兩次量測(cè)變形值基本相等時(shí)，再進(jìn)行正式試驗(yàn)。

加/卸載制度 表1

2.4 測(cè)量?jī)x器及測(cè)點(diǎn)布置

2.4.1 磁致式靜力水準(zhǔn)儀測(cè)量原理

磁致式靜力水準(zhǔn)儀主要由測(cè)桿、電子倉(cāng)和套在測(cè)桿上非接觸的浮球（磁環(huán)）組成。測(cè)桿內(nèi)裝有磁致伸縮線(xiàn)（波導(dǎo)絲），測(cè)桿由不導(dǎo)磁的不銹鋼管制成，可靠地保護(hù)了波導(dǎo)絲。工作時(shí)，由電子倉(cāng)內(nèi)電子電路產(chǎn)生一個(gè)起始脈沖，此起始脈沖在波導(dǎo)絲中傳輸時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生了一沿波導(dǎo)絲方向前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)這個(gè)磁場(chǎng)與磁環(huán)中的永久磁場(chǎng)相遇時(shí)，產(chǎn)生磁致伸縮效應(yīng)，使波導(dǎo)絲發(fā)生扭動(dòng)，這一扭動(dòng)被安裝在電子倉(cāng)內(nèi)的拾能機(jī)構(gòu)所接收并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流脈沖，通過(guò)電子電路計(jì)算出兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間差，即可精確地測(cè)出被測(cè)介質(zhì)的液位高度，儀器見(jiàn)圖2。

2.4.2 測(cè)點(diǎn)布置

為精確讀取測(cè)量值，本次采用磁致式靜力水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量。本次試驗(yàn)共布置4個(gè)測(cè)點(diǎn)和1個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，4個(gè)測(cè)點(diǎn)分別布置于懸挑端最外側(cè)鋼梁、懸挑端最外側(cè)混凝土梁及側(cè)面懸挑端最外側(cè)鋼梁。測(cè)點(diǎn)位置布置見(jiàn)圖3。

圖2 測(cè)點(diǎn)布置示意圖

圖3 測(cè)點(diǎn)布置示意圖

3 測(cè)試結(jié)果

加載完成后，持荷24h后，各測(cè)點(diǎn)變化穩(wěn)定。1#測(cè)點(diǎn)最大下沉量為8.680mm，2#測(cè)點(diǎn)最大下沉量為8.279mm，3#測(cè)點(diǎn)最大下沉量為5.797mm，4#測(cè)點(diǎn)最大下沉量為2.294mm；卸載完畢后，1#測(cè)點(diǎn)最大殘余變形為0.012mm，2#測(cè)點(diǎn)最大殘余變形為0.013mm，3#測(cè)點(diǎn)最大殘余變形為 0.078mm，4#測(cè)點(diǎn)殘余變形為0.013mm。變形隨荷載變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。

圖4 變形隨荷載變化曲線(xiàn)圖

4 檢驗(yàn)結(jié)論

①本次加載區(qū)域?yàn)?～3/C～F軸區(qū)域，試驗(yàn)最大試驗(yàn)荷載為4.2kN/m2，加載分9級(jí)，持荷24h，卸載分3級(jí)。1#測(cè)點(diǎn)最大下沉量為8.680mm，2#測(cè)點(diǎn)最大下沉量為8.279mm，3#測(cè)點(diǎn)最大下沉量為5.797mm，4#測(cè)點(diǎn)最大下沉量為2.294mm；卸載完畢后，1#測(cè)點(diǎn)最大殘余變形為0.012mm，2#測(cè)點(diǎn)最大殘余變形為0.013mm，3#測(cè)點(diǎn)最大殘余變形為 0.078mm，4#測(cè)點(diǎn)殘余變形為0.013mm。加載過(guò)程中混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)均未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫及損傷。

②本次試驗(yàn)實(shí)測(cè)梁底最大撓度與理論計(jì)算值較為接近，殘余百分比均未超過(guò)規(guī)范規(guī)定的限值。

③從檢驗(yàn)結(jié)果分析：該結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)下承載能力滿(mǎn)足要求。

5 結(jié)語(yǔ)

①荷載試驗(yàn)是在結(jié)構(gòu)投入使用前的最后一次體檢，最重要的是施工過(guò)程中的檢測(cè)，對(duì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的施工質(zhì)量、上部結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量以及各分項(xiàng)工程的檢驗(yàn)?zāi)茏畲笙薅缺ＷC結(jié)構(gòu)的安全。

②由于玻璃觀景平臺(tái)處在較險(xiǎn)較高處，常用撓度測(cè)量?jī)x器不便觀測(cè)，且精度不夠，采用磁致式靜力水準(zhǔn)儀，既方便觀測(cè)，且精度較高，對(duì)于類(lèi)似撓度測(cè)量有較高的參考價(jià)值。

③類(lèi)似建筑在投入使用過(guò)程中需嚴(yán)格控制上人數(shù)量，并應(yīng)定期進(jìn)行檢查及養(yǎng)護(hù)。

④由于該類(lèi)建筑為人流集中區(qū)域，且結(jié)構(gòu)懸挑較大，建議后續(xù)使用過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，確保結(jié)構(gòu)安全使用。