带模板支撑的框架系统的试验研究

　　1　施工期钢筋混凝土框架模型试验
　　设计一个与混凝土结构共同作用的模板支撑体系框架模型，在实验室进行试验。研究考虑与结构共同作用的模板支撑体系的受力特性。
　　1.1试验方寨
　　1.1.1试验模型设计
　　选择对常规的梁跨6m、层高3m的混凝土结构缩尺为1：2的模板支撑体系框架模型。在此，设计制作梁跨3m，层高1.5m的两层单跨框架模型，为两层模板支撑体系。在第二层混凝土浇筑完成后各龄期进行加载试验。
　　框架模型设计尺寸及配筋如图1所示。模型总高为3300mm，柱间距为3000mm，每层均采用4根φ48的钢管加以支撑，模板采用厚为8mm的竹木胶合板。其中：框架梁截面尺寸为：150×300mm，梁长3000mm框架柱截面尺寸为：200×200mm，柱高1500mm；柱脚混凝土块几何尺寸为：500×500mm，高300mm，采用四个地脚螺栓将柱脚固定于试验室地槽中。混凝土强度等级为C40，梁的配筋率按1％，配置了4φ12纵筋、φ6@150箍筋；柱钢筋采用4φ16纵筋、φ6@200箍筋。钢筋除了箍筋采用热轧HPB235，其余均采用热轧HRB335钢筋。
　　1.1.2测试位置布置
　　
　　依据混凝土框架模型的受力特性，在试验模型框架梁中，将钢筋应变片贴干梁端截面、跨中截面处；在试验模型框架柱中，将钢筋应变片贴于临近柱顶、柱底截面处，在各根钢管支撑的长度方向1／2截面处布置有3片纵向应变片，互成120°。为校核钢筋应变片的读数，在梁端截面、跨中截面处各布置1个钢筋计。另外为减少外界环境对应变测量的影响，设置了钢筋、钢管和混凝土补偿片。
　　模板支撑、千分表、应变片布置如图2所不。
　　1.1.3主要测试内容
　　钢筋的力学性能测试，钢管支撑的力学性能测试。
　　1.1.4加载方案
　　第3天，模拟拆除底层模板支撑架。在拆除支撑架前后分别加卸载，每个千斤顶采用0-1kN-2kN-3kN-0-1kN的加卸载方案，其中最后1kN为持续荷载。
　　第5天，模拟绑扎上层钢筋。采用0-1kN-2kN-3kN-4kN-0-1kN的加卸载方案，其中最后1kN为持续荷载。
　　第8天，模拟上层混凝土浇筑。采用0-1kN-……-4kN-5kN-0的加载方案。
　　1.1.5施工和试验过程示
　　第一层框架模型施工：首先绑扎柱钢筋、搭设模板支撑，然后绑扎梁钢筋并封模，最后浇筑混凝土。
　　第二层框架施工：第二层框架模型施工过程与第一层相同。
　　底层支撑拆除前加载试验：在第二层混凝土浇筑完成一定龄期后，底层钢管支撑拆除前进行加载试验。
　　底层钢管支撑拆除后加载试验：底层钢管支撑拆除后及相应龄期分别进行加载试验。其中4根钢管支撑从左到右依次编号为支撑1、2、3和4。
　　1.2试验结果及分析
　　1.2.1不同龄期加载试验
　　第二层各钢管支撑轴力随荷载的变化情况如图3所示，图3中的四次加载试验
　　分别指在第二层混凝土浇筑完成后第3天拆除底层钢管支撑前、后，以及第5天和第8天进行的活荷载加载试验。
　　
　　由图3可知，当施加小于使结构开裂荷载的荷载作用于混凝土梁上时，可认cz6B6ks+NphzEw3kxRGdSqeL0NultCKwPq2V4huYySc=为各根钢管支撑轴力与荷载成线性变化。支撑2、3承担的荷载大于支撑1、4承担的荷载，表明处于中间位置的钢管支撑承担的荷载大干梁端部支撑承担的荷载。随着底层钢管支撑的拆除，以及混凝土龄期的发展，各根支撑承担的荷载逐渐减小，这是由于底层模板支撑的拆除会使底层梁竖向变形瞬间增大，而龄期的发展会使上层混凝土梁刚度逐渐增大从而承担的荷载增加，这就导致钢管支撑承担的活荷载随底层支撑的拆除以及混凝土龄期的发展而逐渐减小。
　　1.2.2早龄期混凝土结构与钢管支撑应变测试
　　图中描述了从底层支撑拆除一直持续到试验结束期间，混凝土结构和钢管支撑的应变变化情况，其中混凝土结构应变是指第一层和第二层混凝土梁、柱的关键截面处钢筋片测得的应变数据。
　　图4和5中，时刻0是指底层模板支撑拆除完成的时刻。
　　比较图4和5可知，用钢筋计和钢筋片测得的梁钢筋应变值有所差异，这种差异是由于应变在某几个测试时刻突然变化导致(试验误差)。如果排除这种应变突变造成的差异，钢筋计和钢筋片测得的应变走势很接近，应变波段变化的特性也基本相同。
　　混凝土梁跨中、梁端、柱端外侧、柱端内侧钢筋应变和钢管支撑应变随着龄期发展呈现波动性变化。一般情况下，这种波动性变化以一天为周期，其中支撑应变和第二层梁钢筋应变的波动性变化特点相同，即支撑应变与第二层梁钢筋应变同时达到相应波段内的最大值和最小值；而柱、第一层梁钢筋应变与支撑和第二层梁钢筋应变的渡动性变化特点相反，即支撑和第二层梁钢筋应变达到波段内的最大值时，柱和第一层梁钢筋应变刚好达到波段内的最小值。可以认为，在一天当中温度最高的时刻，钢管支撑应变和第二层梁钢筋应变同时达到波段内的最小值，与此同时，柱和第一层梁钢筋的应变同时达到波段内的最大值。
　　2　结语
　　当施加小于使混凝土结构开裂的荷载作用时，混凝土梁的竖向变形和模板支撑系统的内力随荷载而线性变化，与结构共同作用的模板支撑体系为一线性系统，拆除底层模板支撑后，第二层钢管支撑轴力和模板支撑系统的荷载分配率均有所减小；随着混凝土龄期的增长，混凝土结构与模板支撑系统在外荷载作用下将发生内力重分布。
　　混凝土结构的钢筋应变和钢管支撑应变具有周期性波段变化的特点，当温度上升到日最高温度的时候，钢管支撑和第一层混凝土梁承受的荷载达到最大，而与此同时，第二层梁承受的荷载达到最小；支撑应变的总体趋势是逐渐增大，而梁、柱钢筋应变由于混凝土收缩影响，总体趋势则是逐渐减小，一般在前3天应变变化程度较大，随着龄期发展，应变变化程度逐渐减缓并最终趋于稳