帶模板支撐的框架系統的試驗研究

　　1　施工期鋼筋混凝土框架模型試驗
　　設計一個與混凝土結構共同作用的模板支撐體系框架模型，在實驗室進行試驗。研究考慮與結構共同作用的模板支撐體系的受力特性。
　　1.1試驗方寨
　　1.1.1試驗模型設計
　　選擇對常規的梁跨6m、層高3m的混凝土結構縮尺為1：2的模板支撐體系框架模型。在此，設計制作梁跨3m，層高1.5m的兩層單跨框架模型，為兩層模板支撐體系。在第二層混凝土澆筑完成后各齡期進行加載試驗。
　　框架模型設計尺寸及配筋如圖1所示。模型總高為3300mm，柱間距為3000mm，每層均采用4根φ48的鋼管加以支撐，模板采用厚為8mm的竹木膠合板。其中：框架梁截面尺寸為：150×300mm，梁長3000mm框架柱截面尺寸為：200×200mm，柱高1500mm；柱腳混凝土塊幾何尺寸為：500×500mm，高300mm，采用四個地腳螺栓將柱腳固定于試驗室地槽中。混凝土強度等級為C40，梁的配筋率按1％，配置了4φ12縱筋、φ6@150箍筋；柱鋼筋采用4φ16縱筋、φ6@200箍筋。鋼筋除了箍筋采用熱軋HPB235，其余均采用熱軋HRB335鋼筋。
　　1.1.2測試位置布置
　　
　　依據混凝土框架模型的受力特性，在試驗模型框架梁中，將鋼筋應變片貼干梁端截面、跨中截面處；在試驗模型框架柱中，將鋼筋應變片貼于臨近柱頂、柱底截面處，在各根鋼管支撐的長度方向1／2截面處布置有3片縱向應變片，互成120°。為校核鋼筋應變片的讀數，在梁端截面、跨中截面處各布置1個鋼筋計。另外為減少外界環境對應變測量的影響，設置了鋼筋、鋼管和混凝土補償片。
　　模板支撐、千分表、應變片布置如圖2所不。
　　1.1.3主要測試內容
　　鋼筋的力學性能測試，鋼管支撐的力學性能測試。
　　1.1.4加載方案
　　第3天，模擬拆除底層模板支撐架。在拆除支撐架前后分別加卸載，每個千斤頂采用0-1kN-2kN-3kN-0-1kN的加卸載方案，其中最后1kN為持續荷載。
　　第5天，模擬綁扎上層鋼筋。采用0-1kN-2kN-3kN-4kN-0-1kN的加卸載方案，其中最后1kN為持續荷載。
　　第8天，模擬上層混凝土澆筑。采用0-1kN-……-4kN-5kN-0的加載方案。
　　1.1.5施工和試驗過程示
　　第一層框架模型施工：首先綁扎柱鋼筋、搭設模板支撐，然后綁扎梁鋼筋并封模，最后澆筑混凝土。
　　第二層框架施工：第二層框架模型施工過程與第一層相同。
　　底層支撐拆除前加載試驗：在第二層混凝土澆筑完成一定齡期后，底層鋼管支撐拆除前進行加載試驗。
　　底層鋼管支撐拆除后加載試驗：底層鋼管支撐拆除后及相應齡期分別進行加載試驗。其中4根鋼管支撐從左到右依次編號為支撐1、2、3和4。
　　1.2試驗結果及分析
　　1.2.1不同齡期加載試驗
　　第二層各鋼管支撐軸力隨荷載的變化情況如圖3所示，圖3中的四次加載試驗
　　分別指在第二層混凝土澆筑完成后第3天拆除底層鋼管支撐前、后，以及第5天和第8天進行的活荷載加載試驗。
　　
　　由圖3可知，當施加小于使結構開裂荷載的荷載作用于混凝土梁上時，可認cz6B6ks+NphzEw3kxRGdSqeL0NultCKwPq2V4huYySc=為各根鋼管支撐軸力與荷載成線性變化。支撐2、3承擔的荷載大于支撐1、4承擔的荷載，表明處于中間位置的鋼管支撐承擔的荷載大干梁端部支撐承擔的荷載。隨著底層鋼管支撐的拆除，以及混凝土齡期的發展，各根支撐承擔的荷載逐漸減小，這是由于底層模板支撐的拆除會使底層梁豎向變形瞬間增大，而齡期的發展會使上層混凝土梁剛度逐漸增大從而承擔的荷載增加，這就導致鋼管支撐承擔的活荷載隨底層支撐的拆除以及混凝土齡期的發展而逐漸減小。
　　1.2.2早齡期混凝土結構與鋼管支撐應變測試
　　圖中描述了從底層支撐拆除一直持續到試驗結束期間，混凝土結構和鋼管支撐的應變變化情況，其中混凝土結構應變是指第一層和第二層混凝土梁、柱的關鍵截面處鋼筋片測得的應變數據。
　　圖4和5中，時刻0是指底層模板支撐拆除完成的時刻。
　　比較圖4和5可知，用鋼筋計和鋼筋片測得的梁鋼筋應變值有所差異，這種差異是由于應變在某幾個測試時刻突然變化導致(試驗誤差)。如果排除這種應變突變造成的差異，鋼筋計和鋼筋片測得的應變走勢很接近，應變波段變化的特性也基本相同。
　　混凝土梁跨中、梁端、柱端外側、柱端內側鋼筋應變和鋼管支撐應變隨著齡期發展呈現波動性變化。一般情況下，這種波動性變化以一天為周期，其中支撐應變和第二層梁鋼筋應變的波動性變化特點相同，即支撐應變與第二層梁鋼筋應變同時達到相應波段內的最大值和最小值；而柱、第一層梁鋼筋應變與支撐和第二層梁鋼筋應變的渡動性變化特點相反，即支撐和第二層梁鋼筋應變達到波段內的最大值時，柱和第一層梁鋼筋應變剛好達到波段內的最小值。可以認為，在一天當中溫度最高的時刻，鋼管支撐應變和第二層梁鋼筋應變同時達到波段內的最小值，與此同時，柱和第一層梁鋼筋的應變同時達到波段內的最大值。
　　2　結語
　　當施加小于使混凝土結構開裂的荷載作用時，混凝土梁的豎向變形和模板支撐系統的內力隨荷載而線性變化，與結構共同作用的模板支撐體系為一線性系統，拆除底層模板支撐后，第二層鋼管支撐軸力和模板支撐系統的荷載分配率均有所減小；隨著混凝土齡期的增長，混凝土結構與模板支撐系統在外荷載作用下將發生內力重分布。
　　混凝土結構的鋼筋應變和鋼管支撐應變具有周期性波段變化的特點，當溫度上升到日最高溫度的時候，鋼管支撐和第一層混凝土梁承受的荷載達到最大，而與此同時，第二層梁承受的荷載達到最小；支撐應變的總體趨勢是逐漸增大，而梁、柱鋼筋應變由于混凝土收縮影響，總體趨勢則是逐漸減小，一般在前3天應變變化程度較大，隨著齡期發展，應變變化程度逐漸減緩并最終趨于穩