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摘要：针对卡塔尔路赛CP1项目RPS1出现的大量裂缝，为研究裂缝对RPS1顶板结构完整性有无不良影响，特委托第三方独立试验室依据ACI 318规范要求进行顶板荷载试验，该试验为大型现场试验，规模比较宏大，经过充分准备及在试验过程中的良好沟通，试验得以快速顺利完成，为裂缝的处理方案提供了理论依据。
关键词：荷载试验；裂缝
1 概述
1.1 工程概况
卡塔尔路赛CP1项目位于多哈市北郊，RPS1饮用水水池是该项目单体建筑物之一，为现浇钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C40/20，水池总平面尺寸为157.4m×102.2m，底板平均厚度1.45m，外墙厚0.8m，内部导水墙厚0.5m，顶板厚0.5m。
1.2 试验背景
RPS1顶板8个仓号已完成混凝土浇筑，首批完成R07，R02，R03和R17共4个块号的混凝土浇筑，拆模后在顶板表面和底部均发现裂缝，随后采取减少浇筑块方式依次进行了R12-1，R12-2，R16-1和R1-1共4个块号的混凝土浇筑，还是发现有大量裂缝，为研究裂缝对完整顶板结构设计荷载要求下的强度和变形有无不良影响及后期裂缝的处理方案，特聘请第三方独立实验室（QIL：卡塔尔工业实验室）对典型块号进行荷载试验。
2 试验方案
本试验方案的试验步骤根据ACI 318的要求进行，为保证试验结果的可信度，根据裂缝的分布情况，特选取R1-1和R12-2两个典型块号进行试验，因两个块号试验程序一样，特选取裂缝分布较多的R12-2对荷载试验的试验方案进行简述。
2.1 试验荷载选取
根据设计要求，该顶板结构所要求能承受的静荷载和动荷载如下：
（1）所有叠加的静荷载D=11KN/m2；
（2）所有叠加的动荷载L=5KN/m2。
根据ACI 318要求，试验荷载不得小于下列3个公式中的最大者：
（1）1.15D+1.5L+0.4
（2）1.15D+0.9L+1.5
（3）1.3D
即不得小于20.55KN/m2。
R12-2块号的区域面积尺寸为22.80×19.75m，选取的试验区域面积尺寸为5×19.75m，考虑到现场还有很多混凝土路缘石，可以作为加载材料，单个路缘石尺寸为0.15×0.3×0.9m，平均重量为94.5kg。为保证整个区域均匀受力，整个区域需均匀铺满路缘石，一层铺300块路缘石，共铺8层，算出来试验荷载为22.508KN/m2，满足ACI 318的要求。
试验区域如下图所示：
2.2 设备、试验仪器及人员
主要设备：4台叉车
主要实验仪器：5个精确到0.01 mm的百分表，1台裂缝显微镜
主要人员：独立实验室人员2名，中方实验室联系人1名，中方现场管理人员1名，4个中方带班人员，16个国外劳工，4个叉车驾驶员。
2.3 加载标准
（1）加载顺序
加载顺序见表一：
实际加载顺序按上表所示数字从1、2……13依次加载，因为同一数字荷载需要同时加载，因此分为4个小组同时进行加载，单个数字区域面积尺寸1×1.975m，根据单个路缘石尺寸0.3×0.9m，一个数字区域须放置6块路缘石。
（2）加载步骤
加载按8层进行，每层有2个小时的时间进行加载、变形读数和顶板底部变形观察及裂缝宽度测量。8层全部加载完毕后，稳定24小时进行变形读数，然后进行卸载，卸载完成后24小时再次进行变形读数。
2.4 试验准备
荷载试验应在混凝土满足设计龄期后进行，在方案报批后，组织施工队在所试验顶板区域底部满堂搭设满堂脚手架及上下通道，通道上方满铺跳板满足通行要求，通道施工完毕后，在安装百分表区域焊接钢板平台，满足百分表安装要求。脚手架及通道设置不低于1.2m栏杆，并满挂安全网，满足安全要求。
从底板到顶板也需搭设上下通道，满足试验期间上下通行要求，同时通道两边搭设不低于1.2m安全栏杆，下设脚踢板，满挂安全网和兜网满足安全要求。
路缘石通过平板车运输至现场，通过塔吊垂直运输到顶板指定区域堆放（远离试验区），准备数量为2500块。
提前用红色喷漆在试验区域按表一画好网格，并标上相应数字，以后每层加载完毕后都按该程序进行操作，免得加载顺序出错。
2.5 试验具体过程
5个百分表安装在顶板底部，具体安转位置见下图：
百分表安装效果如下图：
百分表安装完毕后进行归零并读数，同时做相应记录。
人员、设备到位后，分成4组进行路缘石加载，首先人工将路缘石装上叉车，叉车运输到试验区域后，人工将路缘石放置到指定区域，施工人员需佩戴好相应的个人劳动防护用品。
每一层加载完毕后进行百分表变形读数，底板裂缝测量仅在开始加载前，加载完成后24小时以及卸载完毕后进行。
上下层按横纵搭配的原则放置，满足稳定要求，以免出现垮塌现象。加载完毕后的效果如下图：
3 试验结果
（1）根据ACI 318的要求，试验结果应满足：
1）如果存在已有裂缝的继续扩散或混凝土破裂，则视为试验失败；
2）百分表变形读数应满足：
△1≤L2/（20000h）
或
△r≤△1/4
其中：△1=加载时最大变形读数，mm
L=板跨度，mm
h=板厚度，mm
△r=卸载后最大变形读数，mm
如果测出的△1和△r不满足上述标准，该试验必须重做。重做试验应在第一次试验卸载72小时之后进行，如果卸载后最大变形读数△r满足：
△r≤△2/5
则视为变形测试结果合格，其中△2为第二次刚加载时在相同位置的最大变形读数。
3）试验板块不应有剪性裂缝。
（1）板跨度为5m，板厚度为0.5m，经计算，△1≤2.5mm或△r≤0.625mm就能满足变形要求。
（2）经实际检测，试验过程中无裂缝的继续扩散、混凝土破裂及不存在剪性裂缝，且变形读数△1=0.74mm，△r=0.05mm均满足规范要求。
4．结束语
顶板荷载试验是一个大型现场试验，规模比较宏大，试验过程需要各方人员良好沟通，尽力合作，人、材、机必须提前配置好，RPS1顶板荷载试验过程顺利，就是因为前期准备充分以及在试验过程中的良好沟通，试验过程受到了业主及工程师的一致好评。
通过顶板荷载试验，确定了裂缝对顶板结构完整性并无不良影响，可以使用环氧树脂对裂缝进行修补，避免造成更大损失。同时通过第三方咨询公司对裂缝的成因进行分析，发现导致裂缝出现的真正原因在于设计的不合理连接（水池内导水墙与顶板的刚性连接），为此设计不得不修改设计，在该问题上，由于不是我们（施工方）的原因造成现场的停工，我们得到了相应的补偿和工期索赔，同时也获得了业主及国外同行的肯定。
参考文献：
[1].卡塔尔公共工程管理局，卡塔尔施工规范第三版，卡塔尔度量标准委员会，2007。
[2].美国混凝土协会，结构混凝土建筑规范要求及说明（ACI 318），2008。
[3].ACE（Associated Consulting Engineering）出具的混凝土裂缝研究报告，2010。
论文作者:徐晓刚,王芳
论文发表刊物:《北方建筑》2016年11月第31期
论文发表时间:2016/11/25
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