预制吊车梁受力性能静载试验研究

2017-08-07赵海

城市道桥与防洪 2017年7期

关键词：布置图吊车内力

赵海

（西宁城市建设开发有限责任公司,青海西宁 810000）

预制吊车梁受力性能静载试验研究

赵海

（西宁城市建设开发有限责任公司,青海西宁 810000）

在大型厂房设计和建设中,装备吊装设备使得厂房今后运营时货物的装卸更加便利。大型厂房跨度较大时,通常采用大型的天车作为起吊设备,天车通过厂房两侧的牛腿柱上的吊车梁支撑。在通常工程中,为了施工的便利,吊车梁采用预制构件,为确保预制吊车梁的承载能力能够满足设计和运营需要,采用静载试验对预制吊车梁进行承载能力的检验是一种比较有效的方法和手段。

大型厂房；吊装设备；吊车梁；静载试验；承载能力

1 试验概况

某工程（01a）的吊车梁,在图纸中设计编号为DL-6Z。该梁为T型截面梁,梁底宽为160 mm,梁高为90 mm,其中翼缘后为100 mm,梁上表面宽为500 mm。设计梁的允许内力Mmax=341.9 kN·m, Va=228.4 kN（端部扩大端面允许剪力）,Vz=114.7 kN（中跨正常端面允许剪力）。根据设计资料提供的允许最大内力核算荷载值并制定吊车梁加载方案,在试验荷载作用下,检测该预制梁的内力响应和工作状态,评估预制吊车梁的受力性能。

2 试验目的

通过对吊车梁控制部位在静载作用下的内力（应力）、应变（位移）及裂缝的观测、记录及分析,完成如下检测内容:

（1）吊车梁在试验荷载作用下内力响应——在静载试验荷载作用下典型截面处混凝土的应变；

（2）吊车梁的刚度检测——在静载试验荷载作用下典型位置处的挠度/变形；

（3）吊车梁的裂缝检测——在静载试验荷载作用下吊车梁的裂缝发展情况。

通过对吊车梁在静载作用下,上述检测内容的实时观测、记录和理论计算分析,观测吊车梁在试验荷载作用下（内力响应达到最大设计允许内力时）是否满足正常使用状态。

3 试验方案

为了解吊车梁在试验荷载作用下的实际受力状态,检测其刚度、强度和整体受力性能,其检测试验包括如下项目:

（1）资料收集与外观检查:

a.收集吊车梁的设计文件（如设计图纸、允许内力等）；

b.收集吊车梁的设计最大内力值；

c.量测吊车梁的实际尺寸。

（2）结构静力响应测试:

评估梁式构件在竖向荷载作用下的结构行为从如下三个方面进行:一、抗弯能力；二、抗剪能力；三、变形能力。根据梁式构件最不利截面处的上述行为表现可以安全地评价吊车梁的结构行为。

在试验荷载作用下,测定吊车梁在最不利截面处的结构响应:

a.吊车梁典型位置处的挠度；

b.吊车梁典型截面位置处混凝土的应力分布；

c.吊车梁在试验荷载作用下混凝土的裂缝发展情况。

（3）检测截面及测点布置:

根据拟定的检测项目及检测任务要求,检测控制截面为吊车梁的跨中截面（B-B）和1/4跨截面（A-A）处。图1为吊车梁控制截面示意图。

a.静态应变测点布置在吊车梁的跨中截面（B-B）和1/4跨截面（A-A）处。图2、图3分别为吊车梁A-A、B-B截面应变片布置图。

图1 吊车梁控制截面图（单位:mm）

图2 A-A截面应变片布置图（单位:mm）

图3 B-B截面应变片布置图（单位:mm）

b.静态挠度测点布置为跨中截面和支座两端位置处。如图4所示。

图4 吊车梁位移计布置图

（4）试验仪器:

该项实验所用的仪器有:静态应变测试系统、裂缝测宽仪、位移传感器、笔记本电脑、液压千斤顶、力传感器等。

（5）试验荷载:

根据相关规范,检验吊车梁按最不利抗弯和最不利抗剪截面来复核,从而确定吊车梁试验时的加载方案和加载大小。根据荷载类型,采用液压千斤顶加载。采用允许最大剪力Vz作为加载的控制值,试验时采用单分点集中加载力加载,从而跨中截面的弯矩达到允许最大内力值。该项试验采用的加载方案既能达到设计资料里提供的最大允许剪力值又能达到允许最大弯矩值,所以具有可靠性。加载值大小:P=2×114.7 kN=229.4 kN,此时跨中最大弯矩Mmax=114.7 kN×2.8 m=321.16 kN·m。加载布置简图如图5～图7所示。

图5 吊车梁加载布置图

图6 试验加载实景

图7 试验应变片及位移计布置实景

4 荷载试验程序

（1）预加载阶段:设备校验、检测仪器、设备的灵敏度和可靠性。

预加载荷载的大小为加载值的20%,观察仪器是否正常工作,10 min后卸至空载。

（2）正式加载阶段

a.按照结构试验相关规范采用分级加载。每级加载大小为加载值的20%,分五级加至加载值。

b.为了保证在分级荷载下所有量测内容的仪表读数准确和避免不必要的误差,考虑到混凝土的响应时间,使结构在荷载作用下的变形得到充分发挥和达到基本稳定后再测量。该吊车梁试验两级加载时间间隔为10 min。

c.数据采集:各级荷载的施加或卸载后,裂缝、应变、位移观测点对典型部位监控,待所有数据稳定后完成数据采集工作。

（3）卸载阶段:卸载分两级卸完,第一次卸至60%的加载值,10 min后卸至空载。

5 试验结果分析

静载试验检测了吊车梁在试验荷载作用下的如下响应:

（1）结构挠度、吊车梁的荷载变形反应,见表1所列。

表1 测点位移观测值、计算值及校验一览表

在试验荷载作用下,吊车梁的实测挠度均小于理论计算值,结构挠度的校验系数均小于1.0。实测挠度最大值为4.41 mm,按照规范,a级吊车梁容许最大挠度「f」=L/600,所以「f」=5600/600= 9.33（mm）,f=4.41 mm＜「f」。静载作用下吊车梁跨中的荷载—挠度曲线如图8、图9所示。

图8 A-A截面挠度曲线图

图9 B-B截面挠度曲线图

（2）结构应力在试验加载过程中,梁截面各部分应力响应正常,未出现强度破坏征兆。

（3）结构裂缝

在试验加载过程中,加载至加载值的40%时,梁底部开始出现裂缝宽度最大为0.09 mm,高度为100 mm,加载至80%加载值时,最大裂缝宽度增大至0.17 mm,加载至100%加载值时,最大裂缝宽度增大至0.21 mm,高度为350 mm,裂缝宽度略大于规范限值0.2 mm,基本满足规范要求。裂缝分布情况见图10所示。