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建筑结构现场荷载试验    日期:2017-06-08

荷载鉴定试验

    当需要通过试验检验既有混凝土结构受弯构件,如梁、楼板、屋面板、阳台板等的承载力、刚度或抗裂等结构性能时,或对结构的理论计算模型进行验证时,可进行非破损性的现场荷载试验。对于大型负责钢结构体系也可进行非破损性现场荷载试验,检验结构的性能。


一、加荷方式

    现场荷载试验的结构构件要求:具有代表性,且宜位于受荷最大、最薄弱的部位。

    现场试验加载方法:一般采用均布加载,对大型复杂的钢结构体系也可采用集中吊载,对小型构件还可以根据自平衡原理,设计专门的反力装置,利用千斤顶进行集中加载。
均布荷载一般用荷重块,荷重块应按区格成垛堆放,垛与垛直接的间隙不宜小于50mm,以免形成拱作用。

    对于构件中的连续板应按下图1和图2的多种情况进行均布加载。


单向板
图1 单向板均布加载情况(阴影部分为加载范围)

双向板
图2 双向板均布加载情况(阴影部分为加载范围)

    对于构件中的连续梁应按图3的多种情况进行均布加载。

连续梁
图3 连续梁均布加载情况(阴影部分为加载范围)

    对装配式结构中的预制梁板,若不考虑后浇面层所引起的连续性,可将办缝、板端或梁端的后浇面层切开,按单个构件进行试验。

    试验应采用分级加载,每级荷载不应大于最大试验荷载的20%。


二、数据采集与现象观察

    每级加、卸载完成后,应持续10~15min;在最大试验荷载作用下,应持续30min。在持续时间内,应观察试验构件的反应。结束时,记录各种读数。

    构件的挠度可用百分表、位移传感器、水平仪等进行观测。

    当采用等效集中荷载模拟均布荷载进行试验时,挠度实测值应乘以修正系数。

    当采用三分点加载时,修正系数为0.98。

    当采用其它形式集中加载时,修正系数应计算确定。

    可采用应力磁测仪或电阻应变仪进行钢结构杆件应力检测。


三、承载力检验

    试验时,最大荷载值去目标试用期内的荷载验算值得1.55倍。

    当在规定的荷载持续时间内,出现表1中的破坏标志之一时,说明构件在目标试用期内的荷载作用下,不能满足承载力要求,应取本级荷载值与前一级荷载值得平均值作为其承载力检验荷载的实测值,并根据表1中建议的方法推算构件在目标使用期内能够承受的荷载验算值。

    当在规定的荷载持续时间结束后出现上述破坏标志时,说明构件在目标使用期内的荷载作用下,能满足承载力要求,应取本级荷载作为其承载力检验荷载实测值。

表1 混凝土受弯构件的破坏标志及目标使用期内能承受的荷载验算值
混凝土受弯构件的破坏标志及目标使用期内能承受的荷载验算值


四、挠度检验

    混凝土受弯构件的挠度检验时,应按下列规定进行:

式中,a0s----目标使用期内荷载标准值作用下构件挠度实测值;
 [as]----挠度允许值;
 [af]----按《混凝土结构设计规范》确定的受弯构件的挠度限制;
 Mk----目标使用期内按荷载标准组合计算的弯矩值;
 Mq----目标使用期内按荷载准永久组合计算的弯矩值;
 θ----考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数,按《混凝土结构设计规范》确定。


五、抗裂度检验

    由于无法估计出既有预应力混凝土结构构件预应力在构件抗拉边缘混凝土内产生的法向应力值,因此,用下式的简单方法来检验构件抗裂度。式中右端的1.05主要是考虑现场试验为短期荷载,实际结构为长期受荷,所以引入5%的余量。
式中,qcr----试验中实测的开裂荷载(包括自重);
  qk----目标使用期内的荷载标准值(包括自重)。


六、裂缝宽度检验

    裂缝宽度可采用精度为0.05mm的读数显微镜或裂缝观测片等进行观测。混凝土受弯构件的裂缝宽度检验时,按下式的规定进行:

式中,w0s,max----目标使用期内荷载标准值下,受拉主筋处的最大裂缝宽度实测值(mm);
 [wmax]----构件的最大裂缝宽度允许值,按下表2取用。

表2混凝土受弯构件现场荷载试验时最大裂缝宽度允许值(mm)
混凝土受弯构件现场荷载试验时最大裂缝宽度允许值

    注:既有混凝土受弯构件一直受恒载作用,因此将《混凝土结构工程施工质量验收规范》中的最大裂缝宽度允许值分别由0.15mm、0.2mm、0.25mm提高到0.22mm、0.25mm和0.3mm。

    对大型复杂刚结构体系以及木结构体系,现场试验荷载不宜超过正常使用短期荷载标准值,根据试验与理论分析结果综合评价结果的性能。