福建省泉州市东海建筑有限公司 福建泉州 36200
摘要：该项目的主楼通过一个混凝土空间桁架走廊和副楼连接起来。走廊结构是预应力混凝土桁架结构，仅在两端的主结构上简单支撑。为了确定设计荷载作用下走廊结构的力学性能和承载力，本文对设计荷载作用下的走廊结构进行了静载荷试验。同时建立了廊道结构的有限元模型，并对廊道结构进行了理论分析。通过理论与实验值的比较，验证了走廊结构计算模型的正确性，计算了走廊结构的承载力。实验和理论结果表明，该走廊结构在设计荷载下满足使用要求，其承载力符合安全要求。
关键词：预应力混凝土桁架；实际载荷试验；力学性能；有限元分析；承载力
引言：
空间桁架混凝土组合梁是钢管桁架和混凝土板通过剪力连接器形成的一种组合结构。管架是具有倒三角形截面的管架结构。具有外形美观，制造安装方便，结构稳定性好，结构刚性高，经济效益好的特点。它通过多孔钢板连接器与混凝土板结合。总之，它具有更高的承载能力，更高的刚度和更好的抗扭强度。目前，国内外对空间管桁架混凝土组合梁的研究很少，还没有形成一套完整的设计理论和计算方法，制约了这种组合结构在实际工程中的推广应用。因此，空间钢管桁架混凝土组合梁的试验研究具有重要的理论意义和工程应用价值。
1混凝土空间桁架连廊结构阐述
该项目的主楼通过一个高度为23，800m的混凝土空间桁架走廊相连。连廊结构是预应力混凝土桁架结构，仅在两端的主结构上简单支撑。走廊桁架（HJ1）的轴跨为47.950m，下弦高程为23.800m，上弦高程为28.300m。空间桁架系统由高度相等的水平桁架H J2，H J3，H J4，H J5组成。每个桁架的上下弦通过混凝土板连接起来，混凝土板在各自高度的水平面中分别为150mm和140mm。其中，四个纵向桁架H J1分别支撑在主楼和副楼旁边的四列上。水平桁架H J2，H J3和HJ4的上弦为从侧柱的轴悬臂9.000m，中间由从侧柱（或下弦的末端）倾斜延伸的斜柱支撑，上弦的净伸出长度为5. 000m。纵向桁架H J1的下弦，下弦和张紧腹板均采用无粘结预应力技术制成，并用预应力钢筋加固。预应力钢筋由高强度低松弛钢绞线制成。抗拉强度的标准值为fptk = 1 860N / mm2，建筑张力控制应力σcon= 0.7fp tk = 1300 N / mm2。根据设计要求，为了确定走廊混凝土桁架的力学性能和承载力，需要进行载荷试验和有限元理论分析，以为设计提供可靠的数据。
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图1 连廊下弦平台结构平面
2结构静载荷试验
2. 1静态负载测试的目的
1）检查走廊结构的设计和施工质量，确定所使用走廊结构的安全性和可靠性，并为竣工验收提供技术依据。
2）了解走廊结构的实际工作状态，评估其在设计载荷下的性能，验证理论分析的正确性，然后确定其实际承载能力。
3）通过静载荷测试，建立通道结构的技术数据文件。
1. 2 静载试验方法
静载荷试验采用蓄水法进行载荷，总载荷不得超过设计载荷，即7kN / m2。加载步骤分为11个级别，分别为500、1000、1500、2000、2400、2700、3000、3200、3500、3700、4300 kN。在前5次加载测试中，每次加载后，均以30分钟的间隔测试并记录挠度数据。此后，应以40分钟的间隔对每个载荷测试进行测试，并且挠度数据应记录一次。当在连续载荷试验的2小时内测得的挠度值对于每个载荷试验基本上没有变化时，可以认为载荷试验结构在此水平的承载能力已经稳定，并且下一个载荷水平可以为应用。通过在走廊结构周围用砖砌成800毫米高的挡土墙，并控制注水量以分摊静载荷，可以实现载荷应用。挡土墙施工完成后，首先进行试水试验，灌溉高度为100mm。为了保证试验期间挡土墙的工作可靠性，要求走廊地面和挡土墙都不得有渗水现象。在测试系统中，布置了供水系统和排水系统，并布置了水表（例如水表）以控制加载过程。由于走廊结构的现场荷载试验采用灌溉荷载法，因此布置在底弦表面的挠度测量点将被淹没。同时，底弦的底部空着，布置这些点并观察操作不方便。因此，为了操作的方便和安全，将挠度测量点布置在走廊结构的顶部，每个纵向桁架上都配备了7个测量点，并且它们的位置与施工监测期间的挠度布置测量点相对应。将后视点布置在后部，并使用TOPCON精度水准仪测量静态载荷下走廊结构的挠度变化。在负荷测试的注水和排水过程中，分阶段测试和记录了走廊结构挠度（变形）的变化并进行了记录。通过挠度值和廊道结构的变化，可以了解静力作用下廊道结构的力学性能。
2.3静载荷测试结果
在设计荷载下对预应力混凝土桁架桁架廊道结构进行了现场分段荷载静荷载试验，得到的廊道结构的纵向桁架H J1-2挠度曲线。
从现场载荷试验的观察可以看出，预应力混凝土桁架廊道结构在设计载荷下结构构件无裂缝，符合安全性和使用要求。走廊结构的最大挠度为8.7mm，是跨度的1/5400（<1/400），符合规范要求。纵向桁架的变形挠度曲线是平滑的，通过对曲线进行分析，表明走廊结构的水平变形基本相同，表明该结构是对称的并且没有出现变形，结构刚度分布均匀，设计安全合理。
3数值分析与比较
为了验证理论计算模型的可靠性并获得结构的承载力，本节对走廊结构进行了有限元数值分析。走廊结构桁架系统的计算模型所示。为了便于比较，数值分析还使用与静载荷试验相同的分层加载方法进行分层计算。通过有限元数值分析获得的相应测量点的挠度值。有限元分析结果表明，走廊结构的挠度随着静载荷的增加而逐渐增大。与测试过程相比，在数值分析中可以发现走廊结构的挠度略有增加。走廊跨度为47.95m，试验测得的4号测量点最大挠度值为8.7mm，数值分析计算得出的最大挠度值为7.0mm，试验结果的挠度极限为数值分析结果符合设计要求。通过比较可以看出，走廊结构的静态承载特性和变形状态满足实际使用要求。通过进一步的有限元分析，可以得出走廊结构的承载能力为7 800 kN，是设计载荷的1.5倍。此时，走廊结构的最大挠度跨度为35 mm。
结论
通过对高空走廊混凝土桁架结构的现场荷载试验和有限元数值分析，得出以下结论：1）高空走廊结构跨度大，两端放置在两个独立的主要结构.结构系统的受力分析比较复杂，理论计算总体上难以准确模拟。必须进行现场活荷载测试，以了解结构的实际受力性能和变形状态，并验证理论分析的正确性和可靠性。2）在设计荷载作用下的廊道结构静载荷试验表明，廊道结构的变形均匀一致，在应力和变形作用下结构对称，不发生变形，结构设计安全合理。3）理论值与实验值的比较表明，走廊结构的计算模型是正确合理的，可以进行进一步的理论分析以获得结构的实际承载力，从而为建筑物的安全储备数据提供依据设计的结构。
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