预制构件结构性能检测方法

董丽凤/华北理工大学

预制构件结构性能检测方法

董丽凤/华北理工大学

预制构件的结构性能检验还沿用预制构件检验评定标准GB50152一92《混凝土结构试验方法标准》的方法来进行结构性能检测，以下对前人的的成果进行了综述。

预制构件；试验方法；结构性能

一、几类制构件结构性能检测

（一）简支构件

1.简支板和简支梁。

简支板和简支梁[1,4]支承方式(如空心板、屋面板等)采用一端铰支一端固支支承。简支板采用荷重块(铁块、水泥块、砖块)进行均布加载；也可根据弯矩等效的原则用千斤顶进行二点对称集中加载。简支梁因荷载较大均采用千斤顶进行集中加载。加载时被检内力M和Q可以同步增加，达到一次加载试验，两项指标检验同时完成的目的。

应该注意的是：剪力跨度集中荷载作用点离支座的距离宜为L/3—L/4(L为跨度),也应考虑加载设备总重G的影响。

2.重型梁。

重型梁[1-5]的支承方式是一端铰支，一端固支；由千斤顶通过反力架在梁跨中施加集中力。也可以用拉焊联结将两个构件连接形成支座，互为依托对顶加载。也可以将构件平放于地面上试验，但须地面非常光滑平整,原因是摩擦力会影响加载和变形效果。

注意两个问题：两点集中加载的剪力差异很大，一般会是一倍以上。相对稳当的方法是采用两级分配梁实现四点集中加载。另一个问题是支座和加载垫板必须有足够的尺寸，可以预防局部应力过大而造成挤压破坏，引起检验误判。

（二）悬臂构件

悬臂构件[1]的反力和固端弯矩由预制板或梁提供。固端支座可采用刚度足够的钢架挟持，也可用上下两个支座模拟固端的嵌固作用。荷载较大的悬臂梁宜采用后一形式。应在支座和梁端处接装位移表测量嵌固端的转角。

对于荷载不大的悬臂板(阳台板、挑檐板等)可采用荷重块进行均布加载。

悬臂构件的挠度检验应注意以下两个问题：

1.在支座最大弯矩等效的情况下剪力不等效，甚至差别很大。

2.因嵌固端支座沉陷导致构件的转角。

3.悬臂构件的挠度检验指标相对于简支构件放宽一倍，长期荷载作用下的挠度允许值为1/100。

（三）双向板

预制双向板[1,6]的支承方式有两种。一种是四边简支，另一种是四角简支。方式的选择原则是：支座处构件应能自由转动，支承间可以相对地水平移动。对于荷载和尺寸不大的双向板可采用荷重块进行均布加载。荷载和尺寸较大的双向板宜采用千斤顶分配梁系统进行多点集中加载。

要注意，区格内荷重块的总重应等于该区格内的荷载值；每个加载点所控制的面积不宜大于1m^2；量测双向板的挠度应布置五个位移表。

（四）预制柱

预制柱[1,5]的标准图一般只给出了不同型号柱所能承受的允许轴[N]，设计实践中的弯矩M一般均通过一定的计算方法换算成轴力考虑。因此，除标准图有特殊规定外，轴压试验可在长柱试验机或刚度足够的反力架上进行。为避免柱端弯矩所以柱端要支承在球佼支座上，柱头应能在固定点自由转动，应对准柱轴心进行加载。为避免试验时柱端局部承压破坏，后浇混凝土区域的配箍应该加密，箍筋间距宜较邻近区段加密一倍。

（五） H型立柱

H型立柱[7]两支座处以拉焊联结逐级加压法以检验弯矩20%的级差，加荷至检验弯矩的80%，然后按10%的级差加荷至裂缝出现；然后由初裂弯矩荷载卸荷至0，稳定不少于3分钟后；之后再次以20%的级差加荷至检验弯矩的160%，再以10%的级差加荷至检验弯矩的210%。

二、结构性能试验上常见的问题

（一）试件支承方式上的问题

试件支承方式上的问题：试件一端固定，一端滚动，且试件底面不平整，会造成接触不良，受力不均，支承不稳；也容易造成试件剪切破坏。支座与试件接触处加钢板垫块，在垫块与试件接触面铺设薄砂浆或细砂，有利于垫块与试件的紧密均匀的接触。

（二）测量挠度用百分表的安置问题

1.测点位置必须正确。

(1)测量两端支墩下沉的百分表测点，应布置在、户试件上表面两端相对应的支承线上的中点处。

(2)测量跨中挠度的百分表测点，应布置在试件跨中两侧相对的板底或板面上。

2.百分表的表头不能直接接触试件表面，因试件表面少平整、不光滑，易造成测量误差和表头磨损，故正确的做法是试件测点表面用砂浆抹平或砂轮打平后与玻璃接触即可。

（三）试验加载过程中的问题

1.荷重块的重量与体积将影响到试验可靠性和工作量。

(l)坚固耐用，便于人工搬运且减少工作量；

(2)重量一般占正常使用短期荷载设计值的1～2%为宜；

2.加载方法不正确：在采用均布荷载试验时，码放在构件上的荷重块中间不留置空陈间隔，造成拱作用，改变了均布荷载的性质，荷重块码放超出支座外端，减小了荷载重量。

3.试验荷载分级不当，检验指标不准或漏项。

4.荷载持续时间不足：按规定每级荷载加毕后，宜持续10～15分钟，在标准荷载作用下，宜持续30分钟。缩短持荷时间实际上是放宽检验标准。

（四）观察、记录结果应注意的问题

1.抗裂检验的观察记录分两种情况进行。

内容 裂缝出现持载时间 少于5分钟 5～10分钟 超过10分钟抗裂荷载实测值 取该级荷载与前一级荷载值取该级荷载与前一级荷载平均值 取该级荷载值

（1）加载后观察到有明显裂缝：按下表选取抗裂荷载实测值。

（2）裂缝不明显或没有观察到时，抗裂荷载实测值应在荷载一挠度几何曲线上查得，即在开始发生裂缝的一级荷载所对应的第一个弯曲点上作一条垂直于法向的切线，切线与原直线相交的点所对应的荷载即为抗裂荷载实测值。

2.承载力检验观察记录也是分两种情况进行。

(1)试件出现破坏特征时,应记录破坏荷载实测值。

(2)试件承载达到承载设极限值而尚未破坏时，终止试验，则试件承载力实测值为大于承载设计极限值。

三、问题与展望

1.构件自重是否应该作为第二级以后荷载的一部分考虑。

2.因为挠度、试验荷载等与试件尺寸不构成线性关系，对利用非标准试件尺寸检验得出的结果我们应如何评定。

3.规范要求的“在构件侧面量测”是出于对人员、仪器的安全防护考虑。裂缝宽度并非所谓对“选取有代表性的部位”量测。我们在保证实验人员安全的情况下，是否应重新考虑选取“最大裂缝宽度”位置。

4.现有的方法检测已安装的桥梁结构性能会造成交通问题，我们可以通过结合现代微电子技术改进检测方法解决这一问题。

[1]徐有邻.预制构件的结构性能试验方法:[J].中国建筑科学研究院结构所,1998.

[2]王滨,高立堂,吴涛,等.某厂房吊车梁结构性能检测:[J].工程建设,2007,39:(2)18—21.

[3]杨振家.构件结构性能现场简易试验方法:[J].长沙市建筑工程公司,2000.

[4]钟湘江,吴彦.预制空心板结构性能检验方法探讨:[J].中南公路工程,2003,28(1)39—41.

[5]薛人镜.论预制构件的结构性能试验方法:[J].上海市建筑工程材料公司,1994.

[6]徐有邻.预制混凝土构件结构性能试验:[J].中国建筑科学研究院,2006.

[7]刘玄.H型预应力混凝土柱结构性能试验的研究与探讨:[J].建筑知识,2016，(2)268—271.