内框架箱型混凝土结构施工活荷载实测分析.pdf

第 3 7卷第 6期 2 0 1 5年 1 2月 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 J o u r n a l o f Ci v i l 。 Ar c h i t e c t u r a l& En v i r o n me n t a l En g i n e e r i n g Vo L 3 7 No 6 De c 20 15 d o i ： 1 0 1 1 8 3 5 j i s s n 1 6 7 4 4 7 6 4 2 0 1 5 0 6 0 0 6 内框架箱型混凝土结构施工 活荷载 实测 分析 郭 艳 ， 胡长 明 ， 汪 杰 ， 张延 杰 ( 1 西安建筑科技 大学 土木 工程 学院 ， 西安 7 1 0 0 5 5 ； 2 成都 市 C C DI悉地 国际设 计有限公司 ， 成都 6 1 0 0 4 1 ) 摘 要 ： 施 工期 早龄 期 钢筋 混凝 土 结构与 模板 支撑 系统组成 临 时承载 体 系为 时变 结构 ， 其 承担 的荷 载主要有新浇筑混凝土 自重与包括施工人 员和设备荷载 以及混凝土浇筑时产生的冲击和振捣荷载 在 内的施 工活荷 载 。将 多层 连续 施 工 时 变结 构体 系模 拟 成一 组 弹 性 支撑 连 续 板 ， 根据 该 模 型 分析 了施工期现浇钢筋混凝土结构的受力特性 。根据现场 实测数据 ， 以构件有效承载面积为统计对象， 计 算 了混 凝 土施 工荷栽 的 统计 参量 ， 并参 考相 关研 究成 果 ， 以 9 5 的置信 度 对施 X - 期 活荷 载 标准值 进 行反 演 ， 建议 施 工活 荷载标 准 值取 2 5 k N m 。 关 键 词 ： 临 时承载 体 系 ； 时变结构 ； 弹性 支撑连 续板 ； 施 工活荷 栽 ； 反 演 中图分 类 号 ： TU3 1 2 文献标 志码 ： A 文 章编 号 ： 1 6 7 4 4 7 6 4 ( 2 O 1 5 ) 0 6 0 0 3 9 0 8 Li v e c 0 n s t r u c t i 0 n l o a d o f a bu s s t a t i o n b a s e d o n t he ma t h e ma t i c a l s t a t i s t i c s Gu o Y a n ，H u Ch a n g mi n g ，Wa n g J i e ，Z h a n g Y a n j i e ( 1Sc h ool o f Ci v i l En gi ne e r i n g，Xi a n Uni ve r s i t y o f Ar c hi t e c t ur e a nd Te c hno l o gy，Xi a n 7 1 00 55， P RCh i n a； 2 Co n s t r u c t i o n I n t e r n a t i o n a l( Ch e n g d u )De s i g n Co n s u l t a n t C o ，I t d ，C h e n g d u 6 1 0 0 4 1。 P RCh i n a ) Ab s t r a c t ：The t e m p or a r y s up p or t i n g s y s t e m a l s o r e f e r r e d a s t i me de pe n de nt s t r u c t u r a l s y s t e m d ur i n g c o ns t r u c t i on，c ons i s t of e a r l y a ge r e i n f o r c e d c o nc r e t e s t r uc t ur e s a nd f or mwo r k s up po r t i ng s y s t e m I t be a r s t h e l o a d i n c l ud i ng t h e ne w c o nc r e t e we i g ht a nd t he l i ve c o ns t r uc t i o n l o a d A m o de l o f c on t i nu ou s be a m wi t h s pr i n g s u pp o r t s i s put f o r wa r d t o a n a l yz e t he me c ha n i c a l c ha r a c t e r i s t i c s o f t he r e i nf o r c e d c o ne r e t e s t r uc t u r e s d ur i n g c on s t r uc t i o n Ba s e d on s i t e me a s ur i n g d a t a， e f f e c t i v e be a r i n g a r e a o f me mbe r s we r e us e d a s s t a t i s t i c a l o b j e c t s t o c a l c u l a t e s t a t i s t i c a l p a r a me t e r s o f l i v e c o n s t r u c t i o n l o a d o f c o n c r e t e b u i l d i n g s B y r e f e r r i n g t o d o me s t i c a n d f o r e i g n a c h i e v e me n t s ，t h e t h e s t a n d a r d v a l u e o f t h e l i v e c o n s t r u e t i o n I o a d wa s i n v e r t e d wi t h 9 5 9 6 r e l i a b i l i t y a n d s t a n d a r d v a l u e o f l i v e c o n s t r u c t i o n l o a d o f 2 5 k N m i s r e c o mme n d e d Ke y wo r d s：t e m p or a r y s upp o r t i ng s ys t e m ； t i me de pe n de n t s t r uc t u r e； c o nt i nu ou s be a m wi t h s p r i ng s u ppo r t s；l i ve c o ns t r u c t i on l o a d；v i br a t i on 收稿 日期 ： 2 0 1 5 - 0 7 2 7 基 金项 目： 陕西 省教 育厅专项科研计划项 目( 1 2 J K0 8 9 8 ) ； 陕西省社会发展科技攻关项 目( 2 0 1 5 S F 2 9 0 ) 作者简 介 ： 郭艳 ( 1 9 8 9 一 ) ， 女 ， 博士 生 ， 主要从事土木工程施 工与管理研究 ， ( E - ma i l ) n e wma n g u o y a n 1 2 6 C O m。 Re c e i v e d： 201 5 一 O 7 27 Fo un da t i o n i t e m ：Ed uc a t i on Dep a r t me nt of Sh aa n xi Pr ov i nc i a l Gov e r nme nt (No 1 2 J k o De p a r t me n t o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y o f S h a a n x i Pr o v i n c i a l( No 2 0 1 5 S Aut ho r b r i e f： Guo Ya n( 1 9 8 9一 )，Ph D c a n di da t e，ma i n r e s e a r c h i n t e r e s t s：c i v i l e n gi ne e r i n g ( E ma i l ) n e wma n g u o y a n 1 2 6 C O N 89 8)； So c i a l De v e l op m e nt by F 2 9 0 ) c o ns t r u c t i on a n d ma na g e me nt ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 0 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第3 7 卷 钢筋 混凝 土 结构 施 工 过程 中 ， 由模 板 及 支 撑 承 担新 浇筑 混凝 土 的 自重 及 施 工活 荷 载 ， 随后 该 层 混 凝土具有一定的承载能力 ， 故施工期 临时支撑系统 由早龄期钢筋混凝土及模板支撑两部分组成 ， 它 是一个时变结构体系 ， 随着龄期的增长 ， 新浇筑混 凝土的强度不断提高。近年来各国学者不断对该类 型时变结构体系进行研究， 广泛运用 弹性连续支撑 板模型_ 4 。 ， 该模型认为在现浇钢筋混凝土结构施工 期间， 承担荷载传递的模板支撑系统是连续均匀分 布的弹性支撑 ， 支撑楼板是 弹性板 。对凝土结构新 浇筑 楼板施 工 活 荷载 进 行 了研 究 ， 指 出 以有 效 承 载 面积计算等效均布荷载 、 建立概率模型拟合施工活 载荷 载 的方 法 ， 并在施 工现 场进行 了调查 验证 ； 谢 楠 等l- 】 将 二维 结构影 响线 的概念 推广 到 三维模 板 支 撑体系 ， 采用机动法给出了模板支架立杆轴力影响 面的表达式， 给 出了荷载作用效应 正负区域 的等效 影响面高度 ， 并提出了混凝土荷载、 施工活荷载和大 型布料设备荷载的标准值 。赵挺生等 。 。 胡以构件有 效 承载 面积为 统 计 对象 ， 建 议 了不 同设 计 有 效 承 载 面积 时施 工活 荷 载 的取 值 范 围 ； 并 指 出分 析 梁 板 柱 混凝土结构施工阶段承担的施工荷载时 ， 应按梁 、 板 两个时变结构分别计算作用于梁、 板以及梁 与板上 支架的施工荷载。苗吉军等 1 研究 了高层建筑混 凝土结构施工过程 中的施工活荷载， 通过对国内外 施工活荷载统计结果 比较 ， 给出了各阶段施工活荷 载的数学模型和建议标准值 。 目前 ， 对房屋建筑领域 内多层连续混凝 土模板 支架 的研究 较 多 ， 对 混凝 土 结 构施 工期 活 荷 载 的计 算 及 实 测 也 为类 似 工 程 的 设 计 施 工 提 供 了一 定 的 指导 ， 但市政工程项 目因其特殊性 ( 层高 、 跨度大 ， 结 构板 较 厚 ， 承 担 荷 载 较 大 等 ) 成 为 近 年 来 施 工安 全 事故 的高 发 区 ， 针 对 其施 工 活荷 载 的研 究也 逐渐 增 多 。 本文以内框架箱型结构岛式地铁车站两层连续 模板支撑的现场实测 为基础， 运用弹性连续支撑板 模型， 以构件有效承载面积为统计对象进行施工期 活荷 载反 演 ， 运 用 预 警 监测 技 术 对 施 工 阶段 地 铁 车 站进行安全控制研究， 可为类似工程提供指导。 1 弹性支撑连续板简化模 型 在对 多层混 凝 土 结构 进 行 分 析 时 ， 楼 板 之 问 的 模板支撑可以看作是一种弹性支撑 ， 这种弹性支撑 连续 均匀 的分 布 于 楼 板 之 间 。在 外 荷 载 F 的 作 用 下 ， 可以根据变形协调及力 的平衡条 件对其进行求 解 ， 如图 1 所示 ， 本文测试的两层连续支撑架可简化 为三层楼板两层弹性支承 ， 其力的平衡及变形协调 方程 为 F Fl+ F2+ F3 ( 1) 2一 A1 + 1 ( 2 ) 3一 1+ 支1+ 支2 ( 3) F1一 k1 1 ( 4) F2一 2 2： k 2 ( 1 + 支1 ) ( 5) F3一 是 3 3一 k 3 ( 1 + 支 1 + 支 2 ( 6 ) 式中： F为结构承担的外荷载 ； F 、 F 、 F 。 为底层 、 二 层及 顶层 楼板 承 担 的荷 载 ； A 、 z 、 。 、 支 、 支 为底 层 、 二层 、 顶层楼 板 的挠 度 及 一 层 、 二 层模 板 支撑 的 轴向变形； k 1 、 k 2 、 k 。 、 k 支 、 尼 支 为底层、 二 层、 顶层楼 板及一层 、 二层模板支撑的刚度 。 图 1 弹 性 支 撑 模 型 Fi g 1 The mo de l o f c o n t i nu o u s b e a m wi t h s pr i ng s u pp o r t s 2 现场测试 对某地 铁换乘 站梁 板结 构施 工进行 了两层 连 续 模板支架测试， 依据弹性连续支撑板模 型进行 了结 构板与支撑架共 同承力分析， 讨论 了荷载传递规律， 并 为反演施 工期 活荷 载取值 提供 数据基 础 。 2 1 工程概况 某地铁车站为一号线 与 中远期 三号线 的换乘 站 ， 两部分 车站 一次建 成 ， 分期 运 营， 整个 车站呈 “ T” 型布置 ， 车站结构形式为 内框架箱 型结构 岛式 车站 。车站 主体结 构顶层 混凝 土板厚 9 0 0 ram( 局部 厚 度为 8 0 0 ram) ， 底层混 凝 土板 、 二 层混 凝土 板厚度 5 0 0 ram( 局 部 厚 4 0 0 ram) ， 底 层 结 构 层 高 6 0 5 m ( 局部 6 1 5 m) ， 二层结构层高 4 9 5 m。基坑剖面见 图 2 ， 图 中虚线 为混 凝 土梁 板柱 结 构 ， 加粗 区 域为 连 续测 试 的 两 层 模 板 支 撑 架 位 置 ， 称 为 测 区 1和 测 区 2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6 期 郭 艳 ， 等 ： 内框 架箱型 混凝 土结构 施 工 活荷 载 实测 分析 4 1 第一道支捧 垂6 0 0 ， 一 _ 压顶 聚一 6 0 0 x8 伽 厂 i 1 r 第：道支捧 0 0 ： 了 f 幢菩 锯爱集 ! l r t 2 工 41 、 l l _ r l -l I 8 ” 临 时 立 往 1 l 口 I t 一 4 8 2 x 4 8 2 I J 囊 第 三 遭 支 捧 并 掉 巾 6 0 0 = l =6 模 板 蜒 一 I 1 l l ： 卜I l E 一 ； 。 _ f 第 四 道 崩 iq 6 O O ,S = 1 6 J f i 第 四 遭 换 掉 60 0 = 16 1 I l I 1 20 I I 4 -l 【 纵 向联系 J I 、 第五 l l 帅 _ I 2 0 I 7 2 s o I p o l 1 9 5 0 7 0 b 1 2 2 7 0 0 l和 图 2基 坑 剖 面 图 Fi g 2 Cr o s s - s e c t i o n o f t he f o u nda t i o n pi t 1 Ll 7 l L1 4 1 L1 3 r 1 L1 6 1 L1 2 r 1 Ll l 1 L0 7 1 LO r ， 1 LI O 蠹 厂 1 l L 0 8 1 L O ft 1 L 0 r ， l L0 5 l L 0 l L o9 ， ( a ) 测区1 立杆平面位置 施 工 时采 用 4 8 F il m x 3 5 mm 碗 扣 式 钢 管 满 堂支架作为临时支撑 结构 ， 架体立杆 横距 z 一9 0 0 mm、 纵 距 z b = = = 9 0 0 mm、 步距 h 一 1 2 0 0 F il m， 为 满 足 侧墙模 板 支撑 的承 力 需 求 ， 运用 扣 件 式钢 管 将 步 距 调整 为 6 0 0 mm， 组成 混 合 模 板 支 架 ； 混凝 土浇 筑 采 用泵送 形 式 、 泵 管末 端为 软导 管 。 2 2 测试 系统 设 置 现场 测试 采用 DH3 8 1 6静 态应 变测试 系统 进行 模板 支架 立杆 应变 采集 。该 工程 的模 板 支架 在 应用 过程 中各 杆件 均 处 于 弹 性 阶段 ， 故 数 据处 理 过 程 中 假定钢管材料强度设计值 2 0 5 N mm。 ， 钢管为弹塑 性 材料 ， 弹 性 模 量 为 2 O 6 1 0 N mm ，由 E 和 N一 可得到模板支架 中各测试立杆的轴力。 测 区 1和测 区 2的模 板 支 架搭 设参 数 及位 置 均 相 同 ， 故 选取 上下 层 位 置对 应 的立 杆进 行 应 变测 试 ， 立杆位 置如 图 3所示 ， 立杆 1 L 1 0和立杆 2 L 1 0四周 的 加粗区域为单根立杆等效承载面积的平面示意 ； 各测 杆 上的应变测 点布置如 图 4所示 ， 每根 立杆 布置 4个 应 变测点 ， 图中 匕 为立 杆编号 ， 一1 ， 2 ， ， 1 7 。 2 L1 7 2L1 4 Z L1 3 。 。 。 。 。 2 L1 6 2 L1 2 ， ， 2 Lll 2L 07 2 LO 3 2 L 0 8 2 L 0 6 2 L o 4 2 L o 2 ， ， ， 2L 05 2 L01 2Ll 5 2 L0 9 。 。 。 。 。 。 一 图 3测试 立杆位置平面图 Fi g 3 Pl a n v i e w o f t h e m e a s ur i n g po l e s 模板支架一第一次受力时应变数据采集时间间 隔为 ： 混凝土浇筑前每 5 rai n进行一次采样， 且在混 凝土 浇筑 前两 天 开始进 行 采样 ； 混凝 土浇 筑过 程 中 ， 每 2 rai n进 行 一 次 采 样 ； 混 凝 土 浇 筑 完 成 后， 每 5 mi n 采样一次。模板支架二及模板支架一第二次 受力时应变数据采集时 间间隔为 ： 混凝土浇筑前每 1 0 rai n进行一次采样 ， 且在混凝土浇筑前 两天开始 进行采样 ； 混凝土浇筑过程中 ， 每 5 rai n进行一次采 样 ； 混 凝 土浇 筑完 成后 ， 每 1 0 rai n采样 一次 。 L i - 4 -I 。 8 H L i 一3 J 一 。 昌 L i - 2 _j 一 。 宕 L i 一 1 j r g 0 图 4立 杆 应 变 布 置 图 Fi g 4 Ar r a n g e m e n t o f t he s t r a i n i n po l e s 2 3测试 结 果分 析 为方 便 区分不 同施工 阶段 两层 模 板支 架 的受 力 情况 ， 现规 定 如下 ： 将模 板支 架一 的立 杆 在测 区 1 顶 板混凝土浇筑期间的轴力变化过程记为 阶段一 ； 将 模板 支架 一 的立杆 在测 区 1顶板 混凝 土 开始 养 护 至 测 区 2顶 板混 凝土 浇筑 期 间的轴 力变 化 过程 记 为 阶 段二 ； 将模板支架二的立杆在测 区 2顶板混凝土浇 筑期问的轴力变化过程记为阶段三 ； 模板支架一 、 模 板支架 二 、 测 区一及 测 区二 的位置 示意 见 图 2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 2 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第3 7 巷 施工中立杆轴力 因混凝土的倾倒急剧增大， 振 捣使得立杆轴力出现波动现象， 阶段一立杆轴力时 程如 图 5 所 示 ； 阶段二 立杆 轴力 时程 如 图 6 所 示 ； 阶 段 三立杆 轴力 时 程如 图 7所 示 。图 5 图 7中横 坐 标为表示时间点的采集次数( 图 5 图 7仅 为示意， 各 阶段 不 同 立 杆 轴 力 变 化 趋 势 一 致 。 图 5为 立 杆 1 L 1 0 在二 层混 凝 土板 开 始 浇 筑 至 完成 浇 筑 过 程 中 的轴力变化， 图 6为立杆 1 L 1 0在二层混凝土板浇 筑完成至顶层混凝土板浇筑完成期 间的轴力变化， 图 7为立杆 2 L1 0在顶层混凝土板开始浇筑至完成 浇 筑过 程 中的轴力 变化 。 ) 。 O 一 1 0 暴一 1 5 - 2 0 0 1 0 0 2 0o 3 0 0 4 O 0 5 0 0 6 0 0 采集过程 次 图 5阶段 一立杆 1 L 1 0轴 力变化趋势 Fi g 5 Ax i a l f o r c e o f po l e 1 L1 0 i n s t a g e 1 图 6阶段二立杆 1 L 1 0轴力变化趋势 Fi g 6 Axi a l f o r c e o f po l e 1 L1 0 i n s t a g e 2 图 7阶段 三立杆 2 L 1 0轴力变化趋势 Fi g 7 Axi a l f or c e of p o l e 2 L1 0 i n s t a g e 3 阶段一数据采集较为密集 ， 不方便整理分析， 故 阶段 二和 阶段三将 数据 的采 集频率 降低 。 测区 1 顶板混凝土一次浇筑成型 ， 故模板支架 的内力有 一次 突变过 程 ， 如 图 5 所 示 ， O A 段为 混 凝 土浇 筑至 测试 立 杆 附近 时 ， 测 试 立杆 已 开始 缓 慢 受 力 ； AB段为模 板支 架 内力 的瞬时 突增过 程 ， 增 幅约 为 1 0 k N( 此值与单根立杆有效承载面积内新浇混 凝 土的重 量相 近) ， 且 立杆 轴 力 随着 B C段 混凝 土 的 振捣不断波动， 波动频率较快、 幅值 在 5 9 k N范 围内 。 测区 1 顶板混凝土浇筑完成后， 模板支架一承担 全部混凝土重量 ， 即阶段二初期立杆轴力仍缓慢增 长 ， 见 图 6中 o A段 ； 随着 混凝 土养 护过程 的推进 ， 测 区 1顶板混凝 土 强度 不 断增 长 、 逐 渐承 担 自身 重 量 ， 立杆 轴力也随之减小 ， 如 A B段所示 ； 测 区 2 顶板混凝 土分两次浇筑， 故模板支架一第二次承载时立杆的轴 力有 B C段和 DE段两 次明显的突增过程 。 如图 7 所示 ， 模板支架二与模板支架一第 二次 受 力时 变化趋 势 相 近 ， 立 杆 轴 力 也 出现 了 AB段 和 C D 段两次波动 ， 但其增长速度 比模板支架一快 、 突 增幅值也比模板支架一大 ， 主要原因为测区 1顶板 混凝土 已具有一定的强度、 可承担部分上层荷载 ， 经 过 内力 重分 配后将 部分 荷载传 递 给模板 支架 一 。 3 施工期活荷载反演 施 工活荷 载 反演 的步骤 为 1 ) 以现 场测 试 的立 杆 轴 力 为 基 础 ， 反 演 单 根 立 杆有效承载面积上的等效荷载值 ； 2 ) 分析该等效荷载值 的组成部分， 从 中提取施 工活荷载测试值 ； 3 ) 运用数理统计中区间估计的方法求得施工活 荷载所 在 的 区间范 围 ， 确定施 工 活荷 载标准 值 。 3 1 计 算施 工期活 荷载 等效值 每个阶段测试了 1 7 根立杆的应变， 但 因施工现 场环境的复杂性使立杆 l 6和立杆 1 7的测点遭到破 坏 ， 故将 各阶段 测试所 得 的 1 5 根 立杆 应 变数 据转 换 为其轴力 ， 见表 1 ( 压力 以负值表示 ， 拉力 以正值表 示 ) 。表 中每根 立 杆 的轴 力 由图 4所示 的 4个 测 点 应变计算得到 ， 当 4个测点应变同号( 可能出现立杆 弯 曲导致拉压应变 同时出现在一根立杆上) 时以其 平均值进行计算 ； 当 4个测点应变异号时以绝对值 较大的同号应变测点的平均值进行计算。因测试为 长期连续过程 ， 无法将全部数据给出 ， 故表 中仅罗列 各阶段立杆轴力的最大值、 最小值和全段均值 ， 作为 反演施 工 活荷载 的测试 数据 基础 。 0 也 书 m z 暴 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第6 期 郭 艳， 等 ： 内框架箱型混凝土结构施工活荷载 实测分析4 3 采用有效影响面积的方法对施工活荷载进行推 导 ， 推导 中认为每根立杆承担的荷载包 含以其 为角 点的 4个矩形 面单元荷载 的 1 4 ， 反之每个矩形单 元 的荷 载可 由其角部 4根立 杆测 试得 到 的 轴力 共 同 组 成 。 以单 根立 杆 承 担 的荷 载 为 研 究 对 象 ， 将 其 等 效 为有 效影 响 面 积 内的均 布 面荷 载 值 ， 设 计 中考 虑 荷载 的最 不利 影 响 ， 故 以实 测 轴 力 的 最 大 值进 行 反 演 ， 等效面荷载见表 2 。 表 2中等效 面荷载值 q = = = P A ， 其 中， P 为表 1中各阶段立杆的最大轴力值 ， A =z z 为 单 根立 杆 的有效 承载 面积 ， 如 图 3中立杆 1 L 1 0和 立 杆 2 L 1 0 周 围的加 粗 区域所 示 。 表 2等效面荷载值 q Ta bl e 2 Eq ui v a l e nt s u r f a c e l o a d q 立杆 面荷 载值 k N m 立杆 面荷载值 k N m 立杆 面荷载值 k N m 编号 阶段一 阶段 二 阶段三 编号 阶段一 阶段二 阶段三 编号 阶段一 阶段二 阶段 三 1 1 3 07 4 6 3 8 7 6 4 2 1 0 5 8 8 6 1 4 2 5 4 7 3 4 2 4 1 9 2 5 6 6 7 5 1 l 一 1 0 11 0 2 1 9 8 9 5 8 2 O 6 6 6 7 2 1 2 O 2 8 7 2 3 6 0 6 7 2 3 7 8 1 9 7 1 9 4 3 4 2 4 86 2 7 2 3 6 3 3 2 1 2 8 7 7 0 9 9 1 7 5 6 4 2 2 3 5 8 3 7 3 1 6 51 0 9 3 0 9 9 4 3 1 9 1 1 3 8 8 1 5 7 1 8 2 1 1 8 5 3 2 2 5 9 9 6 1 3 9 4 8 4 6 7 1 7 3 6 2 8 2 2 5 3 2 7 4 1 4 7 0 3 7 2 7 7 4 6 2 2 2 3 2 0 5 9 1 4 7 6 7 7 1 8 0 7 7 8 1 8 6 3 4 6 1 4 7 5 91 8 8 1 9 8 0 7 2 3 6 1 4 4 5 一 l 1 35 3 7 1 9 1 4 5 6 2 O 9 0 6 3 1 0 9 1 5 8 9 1 7 6 3 4 9 1 9 7 7 5 3 1 5 9 0 0 8 4 3 1 6 O 8 3 6 2 2 8 5 6 4 混 凝 土结 构施 工期 间 ， 荷 载 是 随机 的 ( 表 现为 模 板支架立杆轴力的波动性) ， 实测的任一支架立杆轴 力时 程 s ( )均 为荷 载 随 机 过程 S ( )的子 样 。施 工 期 间的荷载随机过程可表示为 ： 5( )一 G( f )+ L( f ) ( 7 ) G( ) 、 L( ) 分 别 为恒荷 载 随机 变量 和 活荷 载 随 机变量 。对每层楼板浇注后 的施工荷载进行统计 ， 则 可获 得 每个施 工循 环 中施工 荷载 在模 板 支 架 和混 凝土楼板中的分布规律 。 本次支架立杆应变测试开始采集数据时模板及 钢 筋分 部工 程 已完 成 ， 故表 2中得 到 的等 效 面荷 载 仅 包含 施工 活荷 载 和新浇 混凝 土重 量 ， 由式 ( 7 ) 知施 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 4 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第 3 7 巷 工 活荷 载随机 过程 可表示 为 ： L( f )一 S( )一 G( ) ( 8 ) 因此 ， 将混凝土重量扣除则得到施工活荷载值， 见表 3 。表 3中施工活荷载值 q 一q 柏 ， 其 中， 7 为新 浇 筑 混 凝 土 的重 度 、 h 为立 杆 顶 部 混凝 土 板 的 厚度 。阶段二为模板支架一的第二次受力过程 ， 该 阶段模板支架承力复杂 ， 且不直接承担施工荷载 ， 故 仅对 阶段 一和 阶段 三进行施 工 活荷载 反演 。 表 3立杆对应影响面上施工活荷载值 q Ta b l e 3 C o n s t r u c t i o n l i v e l o a d q e q o f t h e i n f l u e n c e s u r f a c e 立杆 施工荷载值 k N m 立杆 施工荷载值 k N m 立杆 施工荷载值 k N m 编号 阶段一 阶段三 编号 阶段一 阶段三 编号 阶段一 阶段三 1 1 0 7 4 6 0 5 4 1 2 6 2 2 5 4 7 4 0 6 7 5 1 1 1 8 8 9 8 0 9 3 3 3 2 0 0 2 8 7 2 1 8 1 9 7 7 4 3 4 2 0 3 3 2 1 2 3 2 2 9 0 1 1 9 8 3 7 3 4 5 1 0 9 2 4 8 6 2 8 3 71 8 0 9 9 9 6 1 3 2 5 1 5 3 3 0 9 3 2 7 4 2 7 03 7 0 7 2 0 5 9 2 76 7 7 2 9 6 5 4 1 4 4 4 0 8 1 2 2 0 1 4 4 5 0 6 46 3 0 6 9 3 7 1 0 2 8 41 1 1 ， 8 2 4 7 1 5 2 9 9 1 5 7 1 2 5 6 4 表 3中的施 工 活荷 载 具 有 较 强 的离 散 性 ， 出现 正值的主要原 因在于 ： 参考规范对立杆轴力设计值 进行计算时 ， 选取的荷载设 计值 以等值集 中力 的形 式作用于每根立杆端部 ， 但实际工程 中由于施工现 场模板支架的搭设必然存在缺陷， 使得立杆不可能 均匀受 力 ， 因此 ， 由测量 所得 的立杆 轴力 对 板 面施工 活荷载进行反演必然导致部分为正值 ( 拉力) 、 部分 为负值 ( 压 力) 。 3 2确定 施工 活荷载 标 准值 数理统计学 中引入了置信度的概念来分析不确 定问题 ， 本文将采用此方法对反演的施工活荷载进 行分析， 此处选定 的未知参数就是施工活荷载 x。 假设未知参数 x所对应 的母体 ( X 、 Xz x ， 即 X 为 随机 变 量 ， 且 各 随 机 变 量 之 间 相 互 独 立 同分 布) 服从正态分布 N( ， ) ， 反演 出的施工活荷载值 组成母体的一个子样 ， 统计结果见表 4 。 表 4 施工活荷载统计 参数 Ta bl e 4 St at i s t i c a l p a r a me t e r s of c o ns t r u c t i o n l i v e l o a d 阶段 子样数平均值中位数标准差 偏度 峰度 由检 验公 式 U 一 和 U 一 l 5 ， 式 口 中 g ， g 分别为偏度和峰度 ， 为标准差。 将 表 4中数据 代入 上式 得 ： 阶段 一 ： U 一 0 1 2 8 ， Ub 一 0 1 8 6 ， 小 于 Uo o s 一 1 9 6 ； 阶段 二 ： U 一 0 0 9 4 ， Ub 一0 2 7 5 ， 小 于 U0 _ U 5 1 9 6 因此， 假设正确 ， 测试所得施工活荷载服从正态 分 布 N( ， ) 。 由统计 学 知 ， 式 ( 9 ) 服从 自由度 为 一1的 t 分 布， 且其概率满足式( 1 0 ) 所示的关 系式， 其中1 一 为 其置信度。将式( 1 0 ) 移项通分 为式 ( 1 1 ) ， 即可得到 置信度为 1 一a时位置参数 的置信 区间， 取置信 区间 的置信限为界即可保证母体中任意元素的值均在置 信度 1 一a对应的置信区间内。 T 一 二 ( 9) s l n P ) S 7 = I J 1一 a ( 1 0) P X 一 鲁( 一 1 ) 1 1 + t ( 一 1 ) 5 )一 1一a ( 1 1 ) 。 对 于测试 阶段一和阶段三， 当以 9 5 置信度进 行施工活荷 载计 算时 ， 置信 区间分别 为 ( 一2 3 7 6 ， 1 6 2 7 ) 和 ( 一1 5 8 3 ， 0 6 8 3 ) ； 当以 9 O 置信度进行 施工活荷 载 计算 时， 置 信 区 间分 别 为 ( 一 2 0 0 7 ， 1 2 1 1 ) 和 ( 一 1 3 7 1 ， 0 4 7 2 ) 。 基于上述计算 ， 建议施 工活荷载标准值取 2 5 k N m ， 该值包括施工期人员 和设备荷载以及混凝 土浇筑时产生的冲击与振捣荷载。 3 3施 工活荷载 实测 反演 的特点 建筑 施工模 板安 全技术 规范 ( J O J 1 6 2 - 2 0 0 8 ) 及 建 筑 施 工 碗 扣 式 钢 管 脚 手 架 安 全 技 术 规 范 ( J G J 1 6 6 -2 0 0 8 ) 都对混凝土施工期荷载的取值进行 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6 期 郭 艳 ， 等 ： 内框 架箱型 混凝 土 结构施 工 活荷 载 实测 分析 4 5 了规 定 ， 对人 员 设 备及 混 凝 土 浇 筑 振 捣 荷 载 标 准 值 的取值分别规定为 ( 1 k N m。 ， 2 k N m ) 和( 1 k N m ， 1 k N m ) ； 而 混 凝 土 结 构 工 程 施 工 规 范 ( GB 5 0 6 6 6 6 -2 0 1 1 ) 规定混凝土结构施工期人员及设备 荷载取 3 k N m ， 对浇筑及振捣荷载的取值没有做 出明确 规定 。 可 见 ， 不 同规 范对 混 凝 土结 构施 工期 活 荷 载 的 规定 并 不一 致 ， 涉及 到具 体工 程 时 因条件 的复 杂性 ， 可 能会 遵 循 不 同 的 规 范 ， 从 而 造 成 设 计 上 的 偏 差 。 经过 统计 分 析， 本 文反 演 的施 工活 荷载 值 为 2 5 k N m ， 该值更接近 于 建筑施 工模板 安全技术 规 范 ( J G J 1 6 2 2 O O 8 ) 的规 定 。 施 工 中除按 照各规 范规 程对 模板 支 架 进行 设 计 外 ， 也常采用数值模 拟的形式对施工方案进行预分 析， 但现场施工条件 复杂无法在模拟时将各 因素全 部考虑在内， 经条件假设后 的简化分析模型存在一 定 的误 差 ， 故数 值 分 析 方 法 精 度 较 小 。从 而 对 特 殊 工程混凝土施工期活荷载进行实测分析具有一定的 必要性 ， 可为 同类 工程施 工 提供参 考 ； 实测 反 演计 算 的施工活荷载与规程规范相 比具有较高的可信度 。 3 4 连 续模 板支 架承 担荷 载规 律性 探讨 假设单根立杆对应等效影响面积 内楼板混凝土 的质量为 D， 以连续两层模板支架立杆的轴力与楼 板 质量 D 之 间 的 关 系 确 定 模 板 支 架 承 担 荷 载 的 规 律 性 。即 Dz z b d ， 其 中 ， d为 顶 层 楼 板 厚 度 ， 支架上方浇筑区域楼板厚 8 0 0 mm； Y为 昆凝土 密度 ， 取为 2 4 k N m。 ； 则 D z z b d 一0 9 0 9 0 8 2 4 1 5 5 5 kN 。 以表 1中测试所得的阶段二和阶段三的立杆最 大轴力与上述楼板质量 D相比较， 且 以质量 D来表 示立杆轴力， 所得各立杆的轴力与对应楼板质量 的 关 系见表 5 。 表 5 立杆轴 力与等效面上楼板质量的关 系 Ta b l e 5 Re l a t i o n s h i p be t we e n t he a x i a l f o r c e