钢筋混凝土结构静压试验在人行悬臂楼梯中的应用.pdf

第 3 7卷第 7期 2 0 1 0年 7月 建； 筑技术开发 Bui l d i ng Te c h n i q u e De v e l o pme il t Vo 1 ． 3 7， No． 7 J u 1 ． 2 01 0 钢 筋 混凝 土 结构静 压试 验 在 人 行悬臂楼梯 中的应 用 韦学英 ( 桂 林 市 市政 工程 总公 司 ， 广 西桂 林5 4 1 0 0 2) [ 摘要 ] 通过 对钢 筋混凝土结构人行悬臂楼梯静压试验 实例 ， 介绍 了在钢筋混凝 土结 构无法移 动及取样 的情况下 ， 如 何利用重 物荷载对钢筋混凝土 的承载质量进行试验 的方 法。 [ 关键词 ] 静压 试验 ； 均布荷载 ； 挠度 ； 裂缝 [ 中图分类号 ] T U 3 1 2 ． 1 [ 文献标 志码 ] B [ 文章编号 ] 1 0 0 1 — 5 2 3 X( 2 0 1 0 ) 0 7 — 0 0 0 9 - 0 3 2 0 0 1 年 ， 我 公 司承建 的桂林 市解 放桥 东侧 北端人 行 悬 臂楼梯验 收时 ， 局部 出现 蜂窝 及麻 面， 为确 保钢 筋混凝 土结 构 的质量 ， 正确评 价钢 筋混 凝 土结 构 的基本 性能 ， 根 据 《 混 凝土结构试验方法标 准》 ( G B 5 0 1 5 2 — 1 9 9 2 ) 的规定 ， 需进行 荷载 的静压试验 。本人 负责 该试验 任务 ， 经 过反 复分析 、 计 算 、 研究试验方案 ， 主持并完 成了该试验的实施及验证工作 。 1概 述 桂林市解放桥东侧 北端人 行悬臂楼 梯 为钢筋 混凝 土结 构 ， 全长 1 1 ． 3 5 m， 宽 2 m， 厚 0 ． 2 5 m， 用 0 ． 0 0 4 m厚 白色 岗岩 铺面 。楼梯的一侧 紧挨 挡 土墙 ， 另 一侧 设 有高 1 m的铁 栏 杆 ， 距边缘 0 ． 1 m。整个悬臂楼 梯 由两个 平 台和两个楼 梯段 组成 ， 两个平台长度分别为 2 ． 1 m和 1 ． 5 m， 楼梯段长度分别 为 3 ． 7 5 m和 4 m。其中 3 ． 7 5 m的楼梯段 由 1 5级 台阶组 成 ， 4 m 的楼 梯 段 由 1 6级 台 阶 组 成 。台 阶 尺 寸 0 ． 2 5 m 0．1 2 I l l 。 2试 验 目的 通过试验确定该人 行楼梯 在 5 ． 6 k N ／ m 的均 布荷载 作 用下发生的挠曲变形及裂缝是否符合设计 要求 。 3试验部位 由于作 为试验结构构件 的人 行楼梯 的单件性 、 特殊性 ， 无法进行取样作 混凝土立方体试件 ， 故根据实际情况采用 现 场全段楼梯均 匀布载。 4试 验 荷 载 由于人行楼梯 体积 巨大 ， 无 法移 动 ， 混凝 土结构 试验 用 的各种试验机无法 使用 ， 气压 和水压 荷载也 不现 实 ， 只能 采 用各种重物产生 的重力作试 验荷载 。可考虑 的重物 有铁块 、 混凝土块 、 沙袋及红砖 。因铁块 价格较 贵 ； 而 同一尺 寸混凝 土块在短 时间内制作 有一定 难度 ， 而且 不 可回收 利用 ， 也不 收 稿 日期 ： 2 0 1 0—0 4—1 5 作者简介 ： 韦学英 ( 1 9 7 7 - ) ， 女， 广 西桂林 人 ， 工程 师， 注册 二级 建造 师 ， 现从事市政工程建设施 工管理工作 。 予以考虑 ； 沙袋需反 复称 量 ， 且较麻烦 ； 而红砖尺寸大小基本 一 致 ， 无需反复称量 ， 可 以重复 利用 ， 故决 定采 用 2 4 0 m m 1 1 5 m m5 3 mm的标 准砖逐级加载。考虑到工作面宽度 ， 在 2 m宽的范围内按 5排布置 ， 详见 图 1 。 1 加 载 示 意 根据现场取样称量 ， 标准砖 的平均重量 为： 2 ． 2 k g ／ 块 每 平 方 米 标 准 砖 的 重 量 为 ： =8 0 k g ／ m 2 ：0． 8 kN／m 加 载 至 5 ． 6 k N ／ m 如 按 以下 加 载 示 意 图加 载 ， 共 需 7级 需标准砖数 ： 1 1 ． 3 5 m ／ 排 x 8块／ m= 9 0块／ 排 9 O块／ 排 5排 = 4 5 0块 。 5试验装置 、 材料及安装方法 用千分表观测挠度 、 刻度 放大镜 检查 裂缝 ， 千分 表分别 装在 平台及楼梯底部端 头上 ， 为 了避免上人 ， 用 望远镜 观察 挠度 与有 无裂缝产生 ， 若 裂缝再上人实测裂缝宽度。 1 ) 千分表 ： 3个 ； 2 ) 1 0 k g台称 ： 1台； 3 ) 有刻度放大镜 ： 1 个 ； 4 ) 望远镜 ： 1台； 9 第 7期 韦学英 ： 钢筋混凝 土结构静压试验在人行 悬臂楼梯 中的应用 第 3 7卷 5 ) 麻 袋 ： 2 0 0个 ； 6 ) 标 准砖 ： 4 5 0块 ， 避免雨淋 ， 如被淋湿 ， 则重 新称量 ， 计 算每级块数 ； 7 ) 小个子 民工 ： 4人 。 6 试 验 方 法 加载前 清洗楼梯 面层 ， 用刻度放大镜检查有无裂缝 。首 次加载从 1 ． 6 k N ／ m 开始， 每级递增 0 ． 8 k N ／ m ， 且应 相等 。 在每次持续 时间结束 时 ， 观察并 记录各 项试验数 据 ， 在加载 及荷载持续 时间内， 用 望远镜随时观察有无裂缝及挠 曲变形 值 。由于贴面材 料及砂 浆强 度不 一致 ， 反 映 出裂缝 比较 困 难 ， 本次试验 以观测挠 度为 主， 裂缝 为辅。如挠 度值小 于允 许值或 突变 ， 且无裂缝 ， 进行下一级加载 ； 如挠度值 大于允许 值 或有裂缝 产生 ， 停止 加载并 研究 处 理意 见。逐级 加 载至 5 ． 6 k N ／ m 止 ， 持续 4 5 m i n后仍 按 0 ． 8 k N ／ m 逐级 卸载 ， 每 级荷载卸载后持续 1 0 mi n ， 全部卸完后分别在 5 rai n 、 1 0 m i n 、 1 5 ra i n 、 3 0 m i n 、 4 5 ra i n时读一次恢复变形值 。 7 试验注意事项及试验前的准备工作 1 ) 试验期 间， 封 闭全段 楼梯 ， 保 证测 试人 员安 全 ， 除 加 载二人外 ， 禁止任何人进入。 2 ) 试验前对所有 民工进行技术 交底 。 3 ) 加载 前在 平 台及 楼梯 表 面均 匀覆 盖 一层 至 二层 麻 袋 ， 保护贴面不受损坏。 8 加载后允许挠度值 的计算 8 ． 1 平 台 自重 产 生 的允 许 挠 度 值 1 X10 ． 2 5 X2 5 0 0 110 ． 0 4 X2 7 0 0 g ☆ g 自 q — — — — — ] 广 — — — — 一 — — — — — 广 _ i — — ～ =7 3 3 0 N／m P # F=2 0 kg=2 0 0 N ，=b h ／1 2=1 X 0 ． 25 ／1 2=1 31 0一 N／m 查 表 得 ： E=2 ． 81 0 N／ ram =2 ． 8 X1 0 N ／ m y 平 自= q 自 f ／ ( 8 H)=( 7 3 3 0 2 ) ／ ( 82 ． 81 0 x I 3 1 0一 =0 ． 0 0 0 4 m =O． 4 mm l ， 栏 杆= p 栏 杆 ．f 3 ／ ( 3 E 1 )=( 2 o o 2 ) ／ ( 3 2 ． 81 0 。 1 3 1 0一 )=0． 0 0 0 01 5 n l：0． 01 5 mm Y 自 重：Y l +y 2 = 0 ． 4+ 0 ． 0 1 5= 0 ． 4 1 5 fi l m 8 ． 2平 台在各 级 荷 载作 用下 的允 许 挠 度 值 Y l 6 0：q I 6 0 f ／( 8 E 1 )=( 1 6 0 02 ) ／ ( 82 ． 81 0 。1 3 1 0 )=0 ． 0 9 mm y 4 0 = q 2 4 o ／ ( 8 H)=( 2 4 0 0 2 ) ／ ( 8 2 ． 81 0 。1 3 x 1 0 1=0．1 3 mm y ] 2 0 ： q 3 2 o Z ／ ( 8 E 1 )=( 3 2 0 0 2 ) ／ ( 82 ． 8 X 1 0 1 3 X 1 O =0．1 8 mm y 4 0 0 = g 4 0 0 Z ／ ( 8 E 1 )=( 4 0 0 02 ) ／ ( 82 ． 8 x 1 0 。 1 3 x 1 0一 )=0． 2 2 mm y 4 8 0 = q 4 8 o f ／ ( 8 E 1 ) ：( 4 8 0 0 X 2 ) ／ ( 82 ． 81 0 1 3 1 0一 )=0． 2 6 mm 6 0= g f ／ ( 8 E 1 ) =( 5 2 0 02 ) ／ ( 82 ． 81 0 1 3 1 O。)=0 ．31 mm 8 ． 3楼梯 自重产生的允许挠度值 楼梯剖 面见 图 2 。 4 L_ — — _ ． 1 图 2 楼梯剖面 单位： m m S =( 0 ． 2 50 ． 1 2 ) ／ 21 5 、 ， _ 1 5 0． 2 5 = 1 ． 2 6 m 1 ． 2 6 X2 0 ． 252 50 0 g g 自 口 — — — — _ _ ； _ i ～ ! ： ： ! 兰 2 ： ! 兰 ! ： 8 4 0 + 1 5 9 ．8 4 0 ．2 5 1 5 X2 ’ 。 =9 9 9． 8 4 kg=9 9 9 8． 4 N／m P # =2 0 kg=2 00 N ，= 1 4． 5 l 0 ～ m 求解 ， 的过程 ： ( ． 2 5 +0 ． 1 2 ) ／ 0 ． 1 2=0 ． 2 5 ／ h =0 ． 1 1 = o ． 2 5 + h = ／ 0 ． 2 5 + 0 ． 1 1 = 0 ． 2 2 G ／ h=( ． 2 5 。+0 ． 1 2 ) ／ x—} G=0 ． 1 6 A l =( v ／ 0 ． 2 5 + 0 ． 1 2 ) X 0 ． 2 5 = 0 ． 0 7 A 2=( 0 ． 2 5 X0 ． 1 2) ／ 2=0 ． 01 5 Yl= N／ 2 =0． 2 5／ 2 =0．1 25 y 2 =G ／ 2=0 ． 1 6 ／ 2：0 ． 0 8 Y ：( A l Y l 十 A 2 Y z ) ／ ( A l + A 2 )=(一 0 ． 0 7 X 0 ． 1 2 5+ 0 ． 0 1 50 ． 0 8 ) ／ ( 0 ． 0 7+ 0 ． 0 1 5 )： 0 ． 0 8 8 。l=N／ 2 一 Y c =0． 25 ／ 2 —0． 08 8 =0． 03 7 口2=N／ 2+ =0．1 6／ 2+0． 08 8=0．1 68 ， 1 = b h ／ 1 2=( ． 2 5 + 0 ． 1 2 ) 0 ． 2 5 3 ／ 1 2= 0 ． 0 0 0 3 6 1 2=b G ／ 1 2=( o ． 2 5 +0 ． 1 2 )0 ． 1 6 3 ／ 1 2=0 ． 0 0 0 0 9 I= 1 5 ( ， 1 + A l X 8 + ， 2 + A 2 X Ⅱ )= 1 5 ( 0 ． 0 0 0 3 6十 0 ． 0 7 x 0 ． 0 3 7 +0 ． 0 0 0 0 9+0 ． 0 1 50 ． 1 6 8 )=0 ． 0 4 1 5 m 查 表得 ： E=2 ． 81 0 N ／ ram =2 ． 81 0 ” N ／ m y 楼 梯：g 接 梯 z ／ ( 8 E t )=( 9 9 9 8 ． 4 2 ) ／ ( 82 ． 81 0 m 1 4． 51 0一 =0． 0 4 9 m!r rl l ，栏 杆= p 栏 杆 ／ ( 3 E 1 )=( 2 O O 2 ) ／ ( 3 2 ． 81 0 。 1 4 ． 5 1 O 一 )=0 ． 0 0 1 3 mm y自重 =l ， 楼梯 +y栏杆 ：0． 0 4 9+0． 0 01 3=0． 05 mm 8 ． 4 楼梯在各级荷载作用下的允许 挠度值 Y 1 6 0 = q l 6 0 l 4 ／ ( 8 E 1 )=( 1 6 0 0 X 2 ) ／ ( 82 ． 8 X 1 0 1 4． 5 X1 0一 1=0． 0 08 mil l 第 3 7卷 韦学英 ： 钢 筋混凝土结构静压试验在人行 悬臂楼梯 中的应用 第 7期 Y z 4 0=q 2 4 o l 4 ／ ( 8 E 1 )=( 2 4 0 0 2 ) ／ ( 8 2 ． 8 1 0 。 1 4． 51 0一 )=0． 01 2 mm 2 o=q m Z ／( 8 E1 )= ( 3 2 0 0 2 ) ／( 8 X 2 ． 8 X 1 0 X 1 4． 51 0一 1=0． 01 6 mm 0 0=q 4 0 o l 4 ／( 8 E1 )= ( 4 0 0 0 2 ) ／( 8 X 2 ． 8 x 1 0 X 1 4． 5 X1 0一 )=0． 0 2 l l l m 8 0=q 4 8 0 l 4 ／( 8 EI )= ( 4 8 0 0 X 2 ) ／( 8 X 2 ． 81 0 X 1 4． 5 X1 0 )=0． 0 2 4 m y 5 6 0=q 5 6 0 1 4 ／( 8 EI )=( 5 2 0 0 2 ) ／( 8 X 2 ． 81 0 加 X l 4． 5 X1 0 )=0 ． 02 8 mm 9试 验 现 场 实测 数 据 汇 总 试验当天天气 晴朗 ， 温度 、 风力适 宜 ， 试验按原计 划正常 进行 。试 验实测数据如表 1 ～表 3 表 1 在各级荷载 作用下允许挠度值计算汇总 荷 载／ ( k N ／ m ) 2 ． 1 m平台／ ra m 1 ． 5 m平台／ ra m 楼梯／ m m 自重 产生 的 各级荷载产 合计 自重产生的 各级荷载产 合计 自重产生 的 各级荷载产 合计 次数 每级 累计 挠度值 生 的挠度值 挠度值 挠度值 生 的挠度值 挠度值 挠度值 生 的挠度值 挠度值 O ． 8 0 ． 4 1 5 0 ． 4 l 5 O ． O 5 l 0 ． 8 1 ． 6 0 ． O9 0 ． 5 0 5 0 ． O 9 O ． 5 O 5 0 ． 00 8 0 ． 0 5 8 2 O ． 8 2 ． 4 O ． 1 3 0 ． 5 4 5 0 ． 1 3 0 ． 5 4 5 0 ． 0 1 2 0 ． 0 6 2 3 0 ． 8 3 ． 2 O ． 1 8 0 ． 5 9 5 0 ． 1 8 0 ． 5 9 5 0 ． O1 6 0 ． 0 6 6 4 O ． 8 4． 0 0 ． 2 2 0 ． 6 3 5 O ． 2 2 0． 6 3 5 O． 0 2 0 ． 0 7 5 0 ． 8 4 ． 8 O ． 2 6 0 ． 6 7 5 0． 2 6 0． 6 7 5 0 ． 0 2 4 0 ． 0 7 4 6 O ． 8 5 ． 6 0 ． 3l 0 ． 7 2 5 O． 3 0 ． 7 2 5 0 ， 0 2 8 0 ． 0 7 8 表 2在各 级荷载作用下实 际挠度值测量 汇总 荷载／ ( k N ／ m ) 2 ． 1 m平台 ( 千分表) 1 ． 5 m平台( 百分表) 楼梯 ( 千分表 ) 初读 初读 终读 终读 挠度 初 读 初读 终读 终读 挠度 初读 初 读 终读 终读 挠度 次数 每级 累计 数／ r am 时间 时间 数／ ram 值／ mm 数／ ram 时间 时间 数／ ram 值／ ram 数／ ra m 时间 时间 数／ ram 值／ ram O． 8 0． 0 0 0 1 1 ： 0 0 1 ： 0 0 l 1 ： 0 0 0 ． 0 8 l l ： 0 0 l 0． 8 1 ． 6 l l ： 2 0 l 1 ： 3 0 0 ． 0 O 0 0 l 1 ： 2 0 l l ： 3 0 1 ． 0 0 O l 1 ： 2 0 l 1 ： 3 0 0 ． O 95 0 ． 01 5 2 O． 8 2． 4 l l ： 4 0 l l ： 5 0 0． 0 0 0 0 l l ： 4 0 1 1 ： 5 0 1 ． O l 0 ． O 1 1 1 ： 4 0 1 l ： 5 0 0 ． 0 9 8 0． 0l 8 3 O． 8 3． 2 1 2： 0 0 l 2： l O 0 ． 0 0 3 0 ． 0 0 3 l 2： 0 0 l 2： 1 0 1 ． 0 2 0 ． 0 2 l 2： 0 0 l 2 ：l 0 0 ． 1 07 0 ． 0 2 7 4 O ． 8 4 ． 0 l 2： 2 0 l 2： 3 0 0 ． 0 2 9 0 ． 0 2 9 1 2 ： 2 0 l 2： 3 0 1 ． 0 4 0 ． 0 4 1 2 ： 2 0 1 2 ： 3 0 O ． 1 23 0 ． 0 4 3 5 O． 8 4． 8 1 2： 4 0 l 2： 5 0 0 ． 0 4 0 0 ． 0 4 0 l 2： 4 0 1 2： 5 0 1 ． 0 4 0 ． 0 4 l 2 ： 4 0 1 2 ： 5 0 0 ． 1 3 2 0 ． 0 5 2 6 O ． 8 5 ． 6 l ： 0 0 l ： 1 0 0 ． 0 5 7 0 ． 0 5 7 l ： 0 0 1 ： l O 1 ． O 6 0 ． O 6 l ： 0 0 1： 1 O 0 ． 1 48 0 ． 0 6 8 表 3 卸载后仪表测读数据记 录 时间 2 ． 1 m平 台( 千分表 ) 1 ． 5 m平台( 百分表 ) 楼梯 ( 千分表 ) ／ ra i n 残余变形值／ ra m 残余变形值／ m m 残余变形值／ ram 5 O ． O 3 1 0 ． 04 O． O 5 1 O 0 ． 0l 9 0 ． 0 3 0． 0 3 4 l 5 O ． 0 l 4 0 ． O3 0 ． O1 9 3 0 O ． O 0 5 O ． 0 2 O ． 01 4 4 5 0 ． 0 0 4 0 ． O2 0． Ol 2 1 0结 论 经现场 测量和 验证 ， 解 放 桥 东侧 北端 人 行悬 臂 楼梯 的 5 ． 6 k N ／ m 的均 布荷载作 用下发 生 的挠 曲变形 在 计算 允许 值 内， 在加载 过程 中未 发 现有 裂缝 的 产生 。该 钢筋 混 凝土 结 构的质 量及基本 性能 ， 符 合 《 混凝 土 结构 试验 方法 标准 》 ( G B 5 0 1 5 2 一 l 9 9 2 ) 的规 定 ， 获 得 了 业 主及 监 理 单 位 的 肯 定 。经过 8年 的验 证 ， 目前该 楼 梯 质 量 稳 定 ， 未 出现 质 量 问 题 。