原位加载试验在钢筋混凝土结构中的应用
摘要:通过对某工程现浇框架梁进行原位加载试验的实例，概要的阐述了原位加载试验的一般步骤,为今后类似的案例提供一些参考。
某工程为二层现浇混凝土框架结构，由于该工程在进行中间结构验收中发现框架梁钢筋采用闪光对接焊接工艺，而钢筋未做焊接试验，为避免给今后正常使用留下安全隐患，经专家组讨论后决定采用静荷载检测的方法代替现场抽取钢筋接头试件取样的方法，具体操作是现场指定三根框架主梁进行原位加载试验，通过观测构件在各级加荷状态下的裂缝及挠度数值来判断测试构件能否满足设计要求。
关键词:框架梁；原位加载；挠度；裂缝；承载力
1 工程概况
某公司新建厂房工程位于宁波市区，该结构为二层框架结构，建筑面积为2300m2，基础采用钻孔灌注桩基础，梁、板、柱均为现浇，砼设计强度等级均为C25。
安全等级为二级，抗震设防烈度为6度，结构抗震等级四级。
楼面均布活荷载标准值：3.50KN/m2。
该工程于2012年9月结构封顶，未投入使用。
由于该工程在进行中间结构验收中发现框架梁钢筋采用闪光对接焊接工艺，未做焊接试验，为避免给今后正常使用留下安全隐患，经专家组讨论后决定采用静荷载检测的方法代替现场抽取钢筋接头试件取样的方法，避免现场直接抽样检测对结构造成损伤。
现场指定三根框架主梁进行原位加载试验，通过观测构件在各级加荷状态下的裂缝及挠度数值来判断测试构件能否满足设计要求，所检框架梁跨度均为9.0m，截面尺寸均为300X850mm。
2 现场勘察及试验仪器准备
2.1 现场检测仪器设备
钢筋探测仪、混凝土回弹仪、激光测距仪、百分表、钢卷尺、塞尺等。
2.2 现场调查与检测
对该结构进行现场宏观检查，该工程结构布置与设计图纸相符，钢筋混凝土框架梁截面尺寸、钢筋配置均符合设计图纸要求；对指定三根框架梁混凝土强度进行回弹法检测，检测强度值均达到设计图纸C25强度等级要求。
3 原位加载试验
3.1 框架梁试验荷载的确定
依据《混凝土结构试验方法标准》(GB50152-2012)，经与设计单位、使用单
位协商，根据设计图纸
作者介绍：*李凯（1973-），男，辽宁人，高级工程师，主要从事结构检测与加固工程研究(E-mail：*****************)
及该工程的实际情况，确定本次所检验框架梁以实测构件挠度和裂缝来做为检验构件实际承载力的依据；采用加载系数与承载力状态荷载设计值、结构重要性系数的乘积作为相应承载力标志的临界试验荷载值。
使用状态试验荷载值，对钢筋混凝土结构构件取荷载的准永久组合，构件正常使用荷载的准永久组合公式为：
Sd=SGK+ψqSQK （1）
式中：Sd—荷载准永久组合的效应设计值；
SGK—按永久荷载标准值计算的荷载效应值；
SQK—按可变荷载标准值计算的荷载效应值；
ψq—可变荷载的准永久值系数；
根据《混凝土结构试验方法标准》(GB50152-2012)表7.3.3，加载系数取1.2。
楼面活荷载最大加载值为(楼面活荷载标准值为 3.5KN/m2,活荷载分项系数1.4，加载系数1.2):3.5x1.4x1.2=5.88 KN/m2；
永久荷载最大加载值(永久荷载经计算为3.9KN/m2，永久荷载分项系数1.2，加载系数1.2应考虑在本次加载中)，即按下式：3.9x1.2x1.2-3.9=1.72 KN/m2；
总最大加载值为5.88+1.72=7.60 KN/m2；
根据《混凝土结构试验方法标准》(GB50152-2012)5.3.3款第1条“分级加载在达到使用状态试验荷载值QS以前，每级加载值不宜大于0.20QS；超过QS以后，每级加载值不宜大于0.10QS”；本次试验加载分级取20%即7.60x0.20=1.52实际取1.50 KN/m2；
使用状态试验荷载值按公式（1）计算得QS=3.90x1.0+3.50x0.85=6.90 KN/m2；即第二级加载(永久荷载标准值3.9+1.50+1.50=6.90 KN/m2)就已达到QS，之后按不大于10%加载幅度进行，实按0.75 KN/m2；本案框架梁实荷试验总共分九级加载，即：1.50+1.50+0.75+0.75+0.75+0.75+0.75+0.75+0.10=7.60 KN/m2(即760
公斤/平米)。
3.2荷载试验的方法和步骤
现场采用框架梁沿跨度方向各二分之一区间板顶满布沙袋加载，沙袋进行现场称量，逐级加载。
堆垛要求摆放整齐，垛间间距50mm。
每级荷载持续时间均为15分钟，在持续时间内观察裂缝是否产生及开裂情况。
试验时在梁底部（跨中和端部）三个位置设置百分表，并且在每次持续时间结束后，立即观测并记录各表读数，详见表1。
加载完成后进行卸载，卸载分三级，第一级取加载值的20%，第二级和第三级均取加载值的40%。
表1框架梁荷载试验各级加载挠度裂缝记录表
加载分级1级2级3级4级5级6级7级8级`9级
项目构件
挠度(mm) (4)～(A)～(B) 0.23 0.55 0.64 0.79 0.89 1.04
1.19 1.34 1.41
(6)～(A)～(B) 0.12 0.35 0.50 0.62 0.70 0.87 1.01
1.20 1.27
(8)～(A)～(B) 0.18 0.54 0.62 0.76 0.94 1.11 1.25
1.42 1.47
承载力标志-挠度弯曲挠度达到跨度的1/50(L/50)=180mm
承载力标志-裂缝受拉主筋处裂缝宽度达到1.5mm
裂缝宽度(mm) 无无无无无无无无无
结论未出现任何承载力标志，则由此可判断框架梁满足设计承载能力极限状态的要求。
3.3 试验数据计算及结果分析
根据《混凝土结构试验方法标准》(GB50152-2012) 表7.3.3，算得所检梁出现挠度和裂缝承载力标志值见表1。
根据第9.4.5条“如承载力试验直到最大加载限值，结构仍未出现任何承载力标志，则应判断结构满足承载能力极限状态的要求”可知，所检构件未出现任何承载力标志，可判断所检框架梁满足设计承载能力极限状态的要求。
4 荷载试验的安全措施及注意事项
4.1 安全措施
在加载试验前，应在所试验梁下设置好安全防护支撑措施，脚手架搭设应牢固可靠、保证有足够的刚度和强度，确保人员和试验设备的安全。
4.2 注意事项
用于加载试验布表的支撑脚手架应与人员上下读数的脚手架分离设置，以保证读数准确；
在加载过程中如出现控制点变形、裂缝等已达到或超过理论控制值以及结构的裂缝、变形急剧发展或其他形式的意外试验现象时应停止加载，分析原因后如确认需继续加载，宜增加荷载分级，并应采取相应的安全措施。
在加载测试完成后进行卸载过程中及卸载后，应观测构件挠度和裂缝的恢复情况及残余值。
5 结束语
通过对某工程现浇框架梁进行原位加载试验的实例，概要的阐述了原位加载试验的一般步骤和适用条件以及所遵循的有关原则,为今后类似的工程案例提供一些参考。
参考文献：
[1]《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)[S] 北京:中国建筑工业出版社，2012
[2]《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)[S] 北京:中国建筑工业出版社，2010
[3]《混凝土结构试验方法标准》(GB/T50152-2012)[S] 北京:中国建筑工业出版社，2012
[4]《建筑结构检测技术标准》(GB/T50344-2004)[S] 北京:中国建筑工业出版社，2004
[5]《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2011)[S] 北京:中国建筑工业出版社，2011。