大型预制构件减振搁置架减振性能试验研究
0 引言
我国是能耗大国,总量居世界第二位,在当前我国社会总能耗中,建筑能耗达到30%,是最大的单项能耗行业
预制混凝土结构使用阶段静力性能、抗震性能等已有国内外学者开展了一系列试验和理论研究,证明其力学性能良好,可按等同现浇原则设计
目前工程中常用的大型预制构件运输方式包括采用专业运输车配合专用货架运送,已有运输货车、挂车、平板车配合普通货架运送,试件堆放、靠放在货架上,采用钢丝绳或软质固定带与车体固定
本文以竖向预制构件为例,拟开发一种专用减振搁置架,并对采用此搁置架的预制构件运输过程开展试验研究,测试运输过程中车辆和构件振动差异,以对搁置架减振性能做出评价。
1 试验设计
1.1 货架和构件
本文提出的减振搁置架长13m,宽3m,高3m,由货架基座、前限位支架、后限位支架组成 (见图1) 。货架基座水平固定在货车的仓板上,沿长度方向按1m/格分为13小格,前限位支架竖直固定在货架基座的最前端,后限位支架设计为可拆卸形式,根据预制墙板尺寸竖直固定在货架基座上不同小格处。前后限位支架上均固定有限位槽钢,限制预制墙板前后方向位移;槽钢上开有圆形孔洞,可插入限位圆钢,限制预制墙板左右方向位移。
参考工程中常用构件类型,本试验选取3块双面叠合墙板试件。每块试件长6 800mm,高2 760mm,厚200mm,分别设计为无窗洞、双窗洞和三窗洞。3块墙板具体构造如图2所示。试件钢筋型号均为HRB400,混凝土强度等级为C30。
1.2 减振方案
预制竖向构件搁置架减振方案包括2部分: (1) 搁置架和运输车之间的减振措施; (2) 搁置架和构件之间的减振措施。货架基座和运输车之间通过16个减振器相连 (见图3) ,选用哈金森减振器,外圈由2层钢板和其间橡胶芯组成,中间为M48螺栓,具体构造如图4所示。搁置架前后支架的限位槽钢上均贴有橡胶层,作为搁置架和构件间的减振措施。
1.3 运输路线
试验在上海市青浦区进行,共2条测试路线,如图5所示。路线1全程17.5km,用时约45min;路线2全程22.1km,用时约55min。试验中,车速随道路限速标准变化,普通公路保持在50km/h以下,高速公路90~100km/h。
分别采用减振搁置架和普通A型架运送试验预制墙板,其中,因A型架只能运送2块墙板,试验中选用了较为不利的双窗洞板和三窗洞板。
1.4 测试方案
采用TCT-2型运输测振仪测试运输车辆及预制构件振动。共安装9个测振仪,其中,1~3号安装在预制墙板上,4~6号安装在运输车底板上,另外在搁置架上安装7~9号测振仪以供参考 (见图6) 。测振仪测量x, y, z 3个方向的振动加速度,其中,x向为运输车左右方向,y向为运输车前后方向,z向为上下方向。
2 试验结果
试验结束后,观察墙板表面,未发现可见裂缝和其他破损情况。
2.1 车辆振动
2条路线、2种货架运输过程中车辆x向的振动加速度时程曲线如图7, 8所示 (y, z向与x向相比可忽略不计) 。运输车上3个测振仪测得结果相似,选取与构件测振仪安装位置接近的4号测振仪结果进行对比。
对比可发现采用减振搁置架和传统A型架时,车辆的振动加速度相差不大,均在±5g。
2.2 构件振动
运输过程中墙板试件振动加速度时程曲线如图9~12所示。对比图9~12可发现以下规律。
1) 采用减振搁置架时,墙板试件的振动加速度始终保持在±1.5g。而采用传统A型架时,墙板试件的振动加速度明显较大,尤其是三窗洞板,正负方向均达到了3g以上。
2) 采用减振搁置架时,3块墙板试件的振动加速度相差不大。而采用传统A型架时,三窗洞板的振动加速度明显高于双窗洞板。
Fig.9 Vibration acceleration of the test specimens with the shock-absorbing shelf (the first test route)
2.3 减振性能
对比各运输工况下运输车振动加速度和构件振动加速度,可对搁置架减振性能做出评价。车辆和搁置架3个方向振动中,x向振动最大,其他2个方向振动加速度显著低于x向,可认为x向振动对构件的安全风险最大。因此,分别对比了采用减振搁置架和采用传统A型架时同一时刻车辆和构件的x向振动加速度,作为评价货架减振效果依据。结果表明,试件加速度与车辆加速度的比值越小,减振效果越好
1) 采用减振搁置架时,墙板试件的振动加速度始终低于车辆的振动加速度,且比值<0.8。
2) 采用传统货架时,墙板试件在某些时间点的振动加速度大于车辆加速度,最高比值>4。
由此可见,本文提出的减振搁置架具有良好的减振性能,采用减振搁置架后预制构件在运输过程中的振动加速度明显减小。
3 结语
本文提出了一种适用于大型竖向预制构件的专用减振搁置架,并对采用此搁置架的预制构件运输过程展开试验研究,测试运输过程中车辆和构件振动,并与采用传统A型架时的振动对比。
Fig.10 Vibration acceleration of the test specimens with the shock-absorbing shelf (the second test route)
Fig.11 Vibration acceleration of the test specimens with the traditional A-shaped shelf (the first test route)
Fig.12 Vibration acceleration of the test specimens with the traditional A-shaped shelf (the second test route)
1) 运输完成后,墙板试件表面未发现可见裂缝和其他破损情况。
2) 运输过程中,构件和车辆的左右方向振动加速度显著高于前后方向和上下方向。
3) 采用减振搁置架和传统A型架时车辆的振动加速度相差不大,但墙板试件振动加速度差异明显。采用减振搁置架时,墙板振动加速度明显低于车辆振动加速度。
4) 采用减振搁置架时,窗洞面积较大的墙板,其振动加速度也能得到有效降低。
5) 相比于传统的A型架,减振搁置架上竖向构件垂直放置,提高了预制构件的运输效率。
综上所述,本文提出的减振搁置架具有良好的减振性能,采用此搁置架可实现大型预制构件的安全、高效运输,可在预制混凝土工程中推广应用。
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