杨善武

(合肥工大工程试验检测有限责任公司，安徽 合肥 230051)

1 工程概况

某公交站候车亭长度为7.11 m、顶棚宽度为1.2 m。根据图纸设计规范和技术要求，对候车亭顶棚进行静载荷试验检测。该候车亭正立面如图1所示。

图1 公交站候车亭立面图

设计基本信息：结构安全等级为二级，建筑抗震设防类别为丙类，建筑设计安全使用年限为主体结构50年，围护结构设计使用年限为25年。

设计主材：钢立柱采用120 mm×120 mm×6 mm方钢管(外包铝合金)，悬挑横梁采用120 mm×60 mm×3 mm矩形钢管(悬挑长度分别为0.38 m、0.82 m)，顶棚采用3 mm厚铝板，钢架构件现场连接采用8.8级摩擦型高强螺栓。

设计荷载：计算风荷载取0.55 kN/m2，基本雪压取0.70 kN/m2(100年一遇)。

2 试验内容及方法

主要检测内容包括：立柱顶水平位移测试；悬挑横梁竖向位移测试；纵梁跨中竖向位移测试；梁柱节点外观变化[1]。现场采用百分表测量位移，采用外观勘测查看梁柱节点状况。

3 仪器设备

静载试验检测主要采用表1检测仪器设备。

表1 主要检测仪器设备及辅助设施

4 静载试验

4.1 静载试验取值

根据规范要求，选择梁柱节点在正常使用极限状态下的最大弯矩为主要工况，所考虑的活荷载标准值选取为100年一遇雪荷载，标准值为0.70 kN/m2以及计算风荷载，取值0.55 kN/m2。根据《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)，采用正常使用极限状态下由可变荷载控制的组合，永久荷载效应值作为结构自重考虑[2]，由此可以得到最不利组合为标准组合Sd1=S自重+S雪+0.6S背风，具体计算过程如下：

(1) 雪荷载：

Sk=μrso=1.0×0.7=0.7 kN/m2

式中：μr为屋面积雪分布系数，当屋面坡度小于25°时取为1.0。

(2) 风荷载：

wk=βzμsμzwo

式中：βz为风振系数，取为1.0；μs为体型系数，其取值为μs1=±1.3、μs2=±0.5；μz为风压高度变化系数，取为0.65。

故背风时：

wk1=0.465 kN/m2，wk2=0.179 kN/m2

迎风时：

wk1=-0.465 kN/m2，wk2=-0.179kN/m2

(3) 标准组合：

Sd1=S自重+S雪+0.6S背风；

Sd2=S自重+S背风+0.7S雪

(4) 频遇组合：

Sd3=S自重+0.6S雪+0.4S风

(5)准永久组合：

Sd4=S自重+0.2S雪

综上所述，可得出该候车亭在正常使用极限状态下最不利组合为标准组合，试验过程中采用在顶棚檐口处施加线性荷载等效模拟最不利组合工况，其等效荷载为f=0.5×(0.7+0.6×0.465)×0.82≈0.4 kN/m(不含自重)。

4.2 测点布置

现场选取三跨进行静载试验，并对选取的第三跨立柱顶点、悬挑横梁及纵梁跨中5个测点进行位移测量，测点布置图如图2所示。

图2 测点布置图

4.3 加/卸载方法

参照计算结果，试验加载方案采取2级加载，卸载方案采取2级卸载，每级加载量为0.2 kN/m，每级卸载量为0.2 kN/m。

现场采用平铺沙袋模拟线荷载，沙袋重量为20 kg±0.5 kg，每米布置2袋。每级加载持荷15 min，然后读取位移值，最后一级荷载加载完毕，读数完成后，分级卸载，每级卸载持荷10 min，所有试验荷载卸载完毕后，结构零载保持30 min，再读取残余变形值[3，4]。

4.4 检测结果

根据各级荷载作用下的现场记录，整理出现场各测点位移变形实测值。具体结果见表2。

表2 测点位移变形实测值

5 结 论

(1) 根据静载试验结果，立柱、梁在短期荷载作用下变形挠度值均未超出《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中可变荷载挠度容许值，卸载后残余变形未超过最大变形值的20%[5]；同时参考《混凝土结构试验方法标准》(GB/T 50152—2012)中考虑长期效应组合对挠度增大的影响，取影响系数2.0，实测值也未超过限值[6]。

(2) 在加载、卸载过程未发现梁柱节点明显松动、变形等异常现象。

(3) 综合以上可知该公交站候车亭承载性能满足相关规范要求。

(4)本文通过线性荷载等效模拟最不利组合工况，对此类钢结构候车亭静载试验有一定借鉴意义。