某预应力混凝土双T板静力加载试验研究

谷夏菲，张建鹏，谷加贺

（1.中铁十局集团第八工程有限公司，天津 300380；2.山东省建筑科学研究院有限公司，山东 济南 250031；3.中铁十局集团建筑工程有限公司，山东 济南 250101）

0 引言

预应力混凝土双 T 板由两根高窄的肋和宽大的面板组成，是一种梁板结合的预应力混凝土构件，其受压区截面较大，中和轴基本接近面板，受拉主筋具有较大的力臂。因此，与普通钢筋混凝土结构相比，具有刚度大、抗裂性好的结构力学性能，与钢结构相比，具有节省用钢量，防火防腐性能较好的优点［1］。由于预应力混凝土双 T 板良好的结构受力性能，被广泛应用于跨度较大、覆盖面比较广的厂房、礼堂和会议室等相关工程建设领域。预应力混凝土双 T 板在施工安装过程中需要较高的施工工艺，因此，过程中需对施工工艺进行控制，保证其顺利安装施工［2］。随着工程实践的发展，预应力双 T 板在实际使用过程中也出现诸类问题，因此，有必要对预应力双 T 板结构性能进行深入研究［3］。

本文为检验某中学餐厅工程中采用的 JSTB 27-2 型预应力混凝土双 T 板（以下简称“双 T 板”）是否满足安全性使用要求，现场选取现龄期混凝土强度推定值最低的双T板，建立双 T 板支撑模型，分级加载，进行静力加载试验，通过测量双 T 板的承载力、挠度、裂缝等指标，对试验结果分析和研究，为工程实际提供借鉴。

1 工程概况

某中学餐厅为三层框架结构，楼面采用钢筋混凝土现浇板，屋面采用预应力钢筋混凝土双 T 板。结构设计安全等级为二级，建筑抗震设防类别为重点设防类，抗震设防烈度为 8 度，设计基本地震加速度为 0.20 g，地震分组为第一组，框架抗震等级为一级。工程立面如图 1 所示。屋面现已完成预应力钢筋混凝土双 T 板的吊装，因怀疑预应力钢筋混凝土双 T 板的混凝土强度，为保证结构工程的安全使用，经有关部门检测，选取其中混凝土强度推定值最低的双 T 板进行安全性静载检验。

图1 立面图

2 现场试验

2.1 双 T 板的选取

依据 JGJ/T 23－2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》，现场对双 T 板 1、2、5、6、7、12、13 号采用回弹法对其混凝土强度进行检测，并按单个构件推定其混凝土强度，经检测，双 T 板 5 号、12 号现龄期混凝土强度推定值满足设计强度等级 C 50 的要求，其余所检双 T 板现龄期混凝土强度推定值达不到设计强度等级 C 50 的要求，其中双 T 板 6 号现龄期混凝土强度推定值最低，为 41.3 MPa。具体检测结果如表 1 所示。

表1 混凝土强度检测结果

2.2 试验准备和加载

根据混凝土强度检测结果，选取混凝土强度推定值最低的双 T 板 6 号进行安全性静载检验，具体过程如下。

根据设计图纸、图集对屋面恒荷载进行统计，具体如表 2 所示；不上人屋面活荷载按 0.5 kN/m2取值。依据 GB/T 50784－2013《混凝土结构现场检测技术标准》和 GB 50009－2012《建筑结构荷载规范》，采用安全性静载的检验荷载进行加载，即：承载能力极限状态荷载效应组合的设计值，经计算，为 7.99 kN/m2；本试验采用沙袋作为加载重物，试验前对加载重物进行称重装袋，并在双T板上表面用墨线弹出区格，加载时沙袋堆共 11 个，沙袋堆之间的净距为 200 mm；在双 T 板的两个腹板底面跨中位置设置百分表。加载分 5 级，第一级荷载为双T板自重状态，第六级荷载为加载试验结束后进行卸载，每级荷载持荷时间严格按 GB/T 50152－2012《混凝土结构试验方法标准》的规定执行。加载现场如图 2～9 所示。

表2 屋面恒荷载统计

图2 第一次加载

图3 第二次加载

图4 第三次加载

图5 第四次加载

图6 第五次加载

图7 卸载

图8 西腹板百分表挠度检测

图9 东腹板百分表挠度检测

3 试验结果

试验结果表明，在构件安全性检验荷载作用下，整个加载过程中，双 T 板 6 号未开裂，且构件无破坏现象；在各级荷载作用下，荷载和挠度基本呈直线关系，各级荷载与挠度实测值关系曲线如图 10 所示。

图10 荷载-挠度曲线

结构构件残余变形是检验结构构件弹性恢复能力的重要指标，相对残余挠度率 Sp越小，构件越接近于弹性状态，弹性恢复能力越强，依据 GB/T 50784－2013《混凝土结构现场检测技术标准》要求，相对残余挠度率不大于 20 %［4］，该构件可按原设计使用功能安全使用，具体计算如式（1）～（2）所示。

式中：S′P为结构构件在试验荷载下测点的相对残余挠度率；SP为结构构件在试验荷载下测点的相对残余挠度；St为结构构件在试验荷载下测点的实测总挠度；Se为结构构件在试验荷载下测点的弹性挠度。

卸载一段时间后，对构件两腹板残余挠度进行读数，西、东腹板百分表测得的构件残余挠度分别为18.2 %、18.5 %，均不大于最大挠度的 20 %，西、东腹板百分表挠度实测值分别为 46.40 mm、43.84 mm。各级荷载作用下挠度实测值如表 3 所示。

表3 各级荷载作用下检验结果

4 试验分析

4.1 测点挠度检验系数检验

依据 L06GT08《钢绞线预应力混凝土双 T 板》规定的结构性能的检验要求，西、东腹板百分表挠度实测值均小于挠度检验允许值［αs］=46.40mm，加载过程中，未发现构件存在开裂现象；为检验试验荷载下构件测点的挠度实测与理论值，一般采用测点挠度检验系数 δ 如式（3）所示。

式中：Se为结构构件在试验荷载下测点的弹性挠度；Ss为结构构件在试验荷载下测点的理论计算挠度。

测点挠度检验系数是对结构构件工作情况的评估，确定构件承载力的重要指标，依据 GB 50784－2013《混凝土结构现场检测技术标准》规定，测点挠度检验系数 δ 不大于 1.0，该工程试验构件西、东腹板挠度实测值分别为46.40 mm、43.84 mm，理论计算值分别为 89.18 mm、83.31 mm，检验系数分别为 0.52、0.53，均小于 1.0，该构件在试验荷载下竖向刚度满足规范要求。

4.2 裂缝检验

该试验构件为预应力混凝土构件，试验前检查构件实际情况，未发现裂缝现象，试验过程中，未存在构件较大幅度变化的现象，构件未发现裂缝现象，符合预制构件的规范要求。

依据 GB 50784－2013《混凝土结构现场检测技术标准》静力加载试验规范规定［5］：在结构构件安全性检验荷载试验条件下，构件未产生明显破坏现象，结构构件的实测的挠度各参数满足以下三条（①构件测点实测挠度值小于理论挠度值，②构件的残余挠度率不大于最大挠度的 20 %，③试验过程中的挠度与试验荷载呈直线关系）的任意一条，即可判定为为结构构件满足结构使用功能的安全性要求。

5 结 语

本文结合实际工程，根据相关规范，采用分级加载方式对双 T 板进行加载，试验楼板在承载能力极限状态荷载效应组合设计值的作用下，未发现开裂，无破坏迹象。构件测点实测挠度值小于理论挠度值，构件的残余挠度率不大于最大挠度的 20 %，试验过程中的挠度与试验荷载呈直线关系。依据 GB 50784－2013《混凝土结构现场检测技术标准》静力加载试验规范规定，该工程所检双 T 板 6 号安全性满足规范要求，可按原设计功能安全使用，试验结果与理论基本相吻合，为后续类似工程提供借鉴作用。