预应力混凝土连续空心叠合板试验研究.pdf

2 0 1 5 年 第 5期 (总 第 3 0 7 期 ) N u mb e r 5 i n 2 0 1 5 ( T o t a l N o 3 0 7) 混 凝 土 Co n c r e t e 混凝土制品 CONCRETE P RODUCTS d o i ： 1 0 3 9 6 9 0 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 5 0 5 0 3 5 预应 力混凝土连续 空心叠合板试验研 究 赵山 。吴泽玉 ( 1 华北水利水电大学 土木与交通学院， 河南 郑州 4 5 0 0 4 5； 2 北京工业大学 建筑工程学院， 北京 1 0 0 1 2 4 ) 摘要： 通过进行预应力混凝土空心板及其叠合板受弯性能试验 ， 研究了预应力空心板及其叠合板开裂荷载 、 极限荷载及挠度 等相关结构性能。 试验结果表明， 这种空心板及其叠合板结构性能良好， 为该类型底板的叠合板在工程实际应用提供依据。 关键词： 预应力混凝土空心板 ； 叠合板； 结构性能 中图分类号： T U 5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 1 3 1 0 3 E x p e r i me n t a l r e s e a r c h o n t h e p r e s t res s e d c o n c r e t e h o l l o w s l a b a n d it s l a m i n a t e s l a b ZHA0 S h a n W U Ze yu。 ( 1 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e ri n g a n d C o mm u n i c a t i o n ， N o r t h C h i n a U n i v e r s i t y o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d E l e c t r i c P o w e r ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 4 5 ， C h i n a ； 2 C o l l e g e o f A r c hit e c t u r e o f C i v i l E n g i n e e ri n g ， B e ij i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， B e i j i n g ， 1 0 0 1 2 4 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h r o u g h fl e x u r a l p e r f o r ma n c e e x p e ri me n t a l s t u d y o f t h e p r e s t r e s s e d c o n c r e t e h o l l o w s l a b a n d i t s l a mi n a t e s l a b， i t s s t r u c tur a l p r o p e r t i e s s u c h a s c r a c k i n g l o a d、 u l t i ma t e d l o a d a n d t he a mo u n t o f d e fle c t i o n we r e r e s e a r c h e d T h e e x p e r i me n t a l r e s u l t s s h o w t ha t i t s s t r u c t ural p r o pe r t i e s a r e g o o d， S O the s e d a t e s p r o v i d e the e x p e rime n t a l p r o o f of the e n g i n e e rin g a p l i c a t i o n of the s l a b and i t s l a mi n a t e s l a b Ke y wor ds： p r e s t r e s s e d c o n c r e t e ho l l o w s l a b； l a mi n a t e s l a b； s t r u c t u r a l b e h a v i o r 0 引言 预应力混凝土空心叠合板具有整体 刚度好 、 抗震 性能 优越 ( 与装配式结构 比较) ， 节省三材 、 施工简便且能缩 短 工期( 与现浇结构比较) 等优点 ， 在各国工程建设上的应用 量逐年增加 ， 应用范 围不断扩大。 在 叠合 板支座处配置一 定量的承受负弯矩 的钢筋 ， 从而形成连续叠 合板 ， 但 目前 使用的连续叠合板支座负筋强度偏低。 因此如何克服传统 预应力混凝土叠合板的弱点 ， 发挥预制构件及 高强度钢筋 的优势成为 目前亟待解决 的问题 。 本研究通过 4块预应力 混凝土连续空心叠合板 的试验研究 ， 探讨了预应力混凝土 连续空心叠合板 的结构性能 ， 得 出了相关结论 。 1 试验设计 1 1 试件制作 本次试验共制作4块预应力混凝土连续空心叠合板， 底板采用 1 2 0 r n l T l 预 应力混 凝 土空心 板 ， 叠 合层 厚度 为 6 0 mm， 试验板的参数如表 1 所 示。 试验构 件底板在河 南 省中建七局 四公司预制加工厂完成 ， 叠合板 中的叠合层 在 现场制作。 底板采用先张法， 在 1 0 0 m长线台座上张拉钢 筋 ， 并采用测力仪进行张拉应力控制 与检测 ， 现场搅拌机 搅拌， 混凝土挤压机挤压成型。 叠合层采用人工搅拌混凝 土 ， 木模板支模 ， 用平板式振动器振捣混凝土密实 。 叠合 面 的表面为 自然粗糙面 ， 不作任何处理。 1 2 加 载及测量方案 由于现场试验 ， 加载采用底部放方钢管的均布加载 的 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 9 2 1 方法 ， 加载装置如 图 1 所示 ， 加载值用传感 器通过应 变仪 测读。 试验过程中的加载级别严格按照 G B 5 0 2 0 4 -2 0 0 2 的相关要求进行。 荷载 图 1 预应 力连 续空 心叠 合板加 载装 置示 薏 图 由于预应力连续叠合空心板是根据荷载值及中支座反 力值来确定的， 因此它们数据的可靠性就成为试验可靠性的 关键 ， 而且尤以中支座反力 的可靠性最为关键 ， 为 了消除支 座的不均匀沉降的影响 ， 保证支座反力的准确性 ， 试验时将 中间支座设计为可调节支座。 本次试验采用“ 静力调平与几 何调平相结合” 的方法， 即在构件开裂前 ， 采用静力调平 ， 其 主要措施为 ： 试件就位后观察 三个支座的水平度 ， 尽 可能使 三者位于 同一水平。 试验 时先少 量加载 ， 然后 量测支座反 力 ， 在调节 中间支座的高度 ， 直到中间支座的反力与荷载 的 比例符合弹 生 解为止 ， 此时可认为三个支座基本位于同一水 平面上 。 在构件支座 出现裂缝 以后 ， 采用几何调平的方法 ， 即在加载过程 中， 先测读各级荷载下的各支座 的沉降值 ， 然 后通过调整中间值座的高度， 消除支座间的不均匀沉降差使 三个支座基本位于同一水平 ， 然后在测读各个仪表的数值 。 1 31 表 1 预应力混凝土连续空心叠合板参数 注： 为混凝土立方体抗压强度标准值和混凝土抗拉强度标准值 ； 、 ： 为分别为预应力钢筋根数和支座钢筋根数 ； 为预应力钢筋 的张拉控制应力 ； b , h 、 l 。 为分别为预应力混凝土空心板的宽度、 厚度 、 计算跨度； c为混凝土保护层厚度； 为分别为预应力钢筋和支座 钢筋抗拉强度标准值。 本试验除了量测构件开裂荷载和极限荷载 ， 还需量测 构件的挠度及裂缝宽度 ， 板 的挠度用百分表测量 ； 裂 缝观 测通过试验前板侧边刷白观察， 裂缝宽度用刻度放大镜量 测 ， 裂缝间距用钢尺测量 。 2试验过程与破 坏形态 4块预应力空心板和 4块叠合板的荷载一跨 中挠度 曲 线如图2所示。 从图中可以看出， 4块预应力空心板和4块 3 0 25 2 0 趸 l 5 1 O 5 0 5 1 0 1 5 2 0 f mm ( a ) Y K B 3 0 5 2 ( 1 ) 的F 一 ， 图 0 5 l 0 1 5 2 0 2 5 f l mm ( e ) YK B 3 6 5 1 ( 1 ) 的嗍 40 3 5 3 O 堇 2 2 0 1 5 1 0 5 40 35 3 0 25 20 l 5 1 0 5 0 2 4 6 f m m ( b ) D YK B3 0 5 2 的F 阍 0 5 1 0 1 5 叠合板均呈现出弯曲破坏特征 ， 属于延性破坏 。 在试验 中 观察到 ， 底板跨中开裂后 ， 裂缝穿过叠合面 向后 浇层延伸 ， 未观测到水平裂缝。 说明预应力空心板的表面为 自然粗糙 面时， 可以保证叠合板在受弯破坏前不会发生剪切破坏。 3 试验结果分析 表 2列 出了预应力混凝 土空 心板 及其叠合板按 实际 参数计算得到的开裂荷载、 极 限荷载、 实测开裂荷载 、 实测 3 O 2 5 2 0 1 5 1 0 5 0 1 0 2 0 3 0 f mm ( c ) Y KB 3 3 5 2 ( 1 ) 的F 倜 f mm f m m ( f ) D YK B 3 6 5 1 的F ， 图( g ) Y K B 4 0 5 1 ( 1 ) 的F 徂 图 2 1 2 O mm预应力空心板与叠合板的荷载一挠度曲线 表 2 1 2 0 mm预应力空心板与叠合板极限承载力及开裂荷载对照表 4 0 35 3 0 蚕 2 2 0 l 5 10 5 45 40 35 3 0 堇 2 5 也 2 0 1 5 1 0 5 0 5 1 0 1 5 f mm ( d ) D YK B 3 3 5 2 F 一 侗 0 1 0 2 0 3 0 f mm ( h ) DY KB 4 0 5 1 的， ， 图 注： 为按板实际参数计算的开裂荷载值； ( ) 为板( 叠合板 ) 实测的开裂荷载值 ； 为按板实际参数计算的承载力荷载值； ( F ： ) 为板( 叠合板) 实测的承载力荷载值 ； 为板荷载标准值。 1 3 2 极 限荷载以及实测值 和计算值 的 比值。 从表 2可以看 出 ， 两类板的实测开裂荷载和极限荷 载均大 于其计算值 ， 并 由 各试验值实测值与计算值之 比可知计 算值与实测结果有 较好的符合程度 ， 正常使用和承载能力均具有一定的安全 储备 ； 叠合板的开裂荷载和极限荷载 的实测值较其底板均 有显著提高。 本试验各试件实测结果表明按自然粗糙面处 理后的叠合面结合可靠 ， 按现行规 范叠合预应力构件的计 算式及方法计算叠合板是安全可行 的。 表 3为预应力混凝 土空心板及其叠合板在标准荷 载 值作用下实测的跨 中挠度及裂缝宽度 与按规定 的所允许 的标准荷载效应下挠度值 、 裂缝宽度 的对 比， 可以看 出挠 度及裂缝都满足规范要求， 实测值均小于计算值， 且叠合 板的实测挠度远小于规范规定 的限制限值 ； 在标准荷 载作 用下 ， 两类板均为开裂 ， 说明两类板均满足正 常使 用极 限 状态的要求 ， 同时说明按现行的叠合构件的计算式来计算 正常使用状态下的挠度和裂缝是可行 的。 表 4为两类板在 破坏 时的挠度和裂缝情况 ， 可 以看出底板 的延性优于叠合 板 ， 并随着 配筋率 的提高 ， 两类板延性 破坏的特征趋 于明 显 。 表 3 1 2 O mm预应力空心板与叠合板正常使用状态下挠度及 裂缝对 照表 表 4 1 2 0 mm预应力空心板与叠合板破坏情况对照表 4 结 论 通过预应力混凝土空心板及其 叠合板受弯性 能试验 研究 ， 可以得到如下结论 ： ( 1 ) 两类板结构性能检验合格 ， 叠合板与底板相比 ， 各 项受力性能参 数均有 明显提高 ， 的受力性能 良好 ， 安全储 备大 ， 对保障安全和抗震是有利 的。 ( 2 ) 预应力空心板及其叠合板极限承载力按 混凝土 结构设计规范 计算式进行计算与实测结果有较好的符合 程度较好且有一定的安全储备； 正常使用状态下变形和裂 缝宽度的计算仍可采用规范所建议的计算式。 ( 3 ) 通过试验分析 和理论分析 ， 预应力混凝 土空心叠 合板正截面承载力及 正常使 用状态下 的刚度及裂缝 宽度 可按一般预应力受弯构件计算 。 参考文献： E 1 1聂建国， 郭正光， 等 钢筋混凝土叠合板试验 J 工业建筑， 2 0 0 3 ( 1 2 ) ： 4 3 4 6 1- 1 3周旺华 现代混凝土叠合结构 M I 北京 ： 中 国建筑工业出版 社 ， 1 9 9 8 ： 1 2 1 8 0 E 3 G B 5 0 2 0 4 -2 0 0 2 ， 混凝土结构工程施工质量验收规范 s 4 过镇海 钢筋混凝土原理 M 北京： 清华大学出版社， 1 9 9 9 第一作者： 赵山( 1 9 7 6一) ， 男 ， 副教授 ， 主要从事混凝土结构教学 和研究工作。 联系地址 ： 河南省郑州市北环路 3 6号 华北水利水电大学土木与 交通学院( 4 5 0 0 4 5 ) 联 系电话 ： [phone]