某综合服务中心篮球场花岗岩雨篦子受弯破坏理论研究

文/李鸿运 陕西省土地工程建设集团渭南分公司 陕西渭南 714000

花岗岩石材作为天然酸性石材，广泛应用于室外硬质铺装、雨水篦子等，花岗岩的受压性能良好，但是受弯性能较差，且目前对花岗岩受弯性能与石材规格研究较少，本文以花岗岩雨篦子为例研究花岗岩受弯性能。

1、案例简介

1.1 结构形式

本文以某篮球场排水明沟为研究对象，排水明沟宽度为300mm、深300mm，上侧由花岗岩雨水篦子覆盖，雨水篦子规格为300mm×450mm×30mm，将雨篦子简化为单向板。

2、受力分析

2.1 材料性能

花岗岩在力学、热学性质等方面，构造致密、强度大、密度大、吸水率极低、质地坚硬、耐磨，属酸性硬石材。主要物理力学性能见表1.

表1 建筑用花岗岩主要物理力学性能

2.2 模型简化

假设花岗岩雨水篦子受力模型为简支梁，受力破坏时，该模型受自重荷载和集中荷载作用，考虑最危险受力状态为跨中作用荷载时，受力计算如下图1、图2：

图1 花岗岩受自重荷载

图2 花岗岩受集中核载

表2 不同跨度、厚度下允许最大集中力

2）集中荷载作用下，跨中最大弯矩：

3）跨中截面总弯矩：

2.3 截面受力

计算中作如下假定：1）花岗岩截面符合应变平截面假定；2）石材为拉压各向同性线弹性材料，忽略各向异性对受弯性能影响；3）石材破坏为受拉区达到材料抗拉强度设计值；4）中性轴位于截面中心【2】。当受拉截面边缘受力达到花岗岩材料弯曲强度设计值frb，则截面承受最大弯矩：

2.4 最大集中力计算

根据构件破坏平衡公式：R≥S,即

取临界状态 ,

反求出

取不同的跨度与不能石材厚度得到对应的最大允许集中力。见表2

结论：

经过对比分析可知，1）当石材跨度不变时，不同的石材厚度与最大允许集中力荷载呈二次函数关系，厚度越大允许最大集中力越大。2）当石材厚度不变时，石材跨度与最大允许集中力荷载为混合函数关系，跨度增大允许最大集中力变小。3）根据集中作用力公式可以求出不同规格石材可以承受的集中力。