0 引言

　　目前国内民用建筑装配式混凝土结构楼板主要采用桁架钢筋叠合板，一般经济适用跨度不大，当跨度>6m时，从构件制作到施工安装、后浇叠合层等均有较大挑战，经济性较差^[1]。在山东济南等地区，有一种预制预应力带肋底板的叠合板，也称PK板，该板由于设置矩形肋或T形肋，提高了板刚度，使叠合板在吊装、运输和施工中有较好的受力状态，但该板存在一些缺点，如板底四周有胡子筋，肋部开孔，工厂生产制作复杂，且开孔处需横向穿筋，现场施工操作困难，降低了生产效率;板带反拱大，反拱处易开裂，且板底不平;个别试验中发现板肋与底板剥离，严重影响整个叠合板工作性能^[2,3,4]。为满足工程运用，本文开发了一种新型预应力叠合板，并在深圳长圳公共住房、坪山3所学校项目上得到推广运用。该新型预应力叠合板具有显著优点:采用高强预应力筋承载，减少钢筋用量;底板带肋，增强板刚度，有效避免裂缝产生;工厂长线台生产，生产效率高;吊装运输方便，可免支撑(或少支撑)施工，施工跨度大，效率高，能有效降低建设成本。本文选取实际工程中预应力底板和预应力叠合板试件进行静力加载试验，研究其力学性能。

　　1 预应力底板标准化设计

　　预应力叠合板由预应力底板和现浇混凝土叠合而成，预应力底板混凝土强度等级为C40，现浇叠合层混凝土强度等级为C30，在底板内沿跨度方向布置1570级螺旋肋预应力钢丝，张拉控制应力为0.70 f_ptk，在垂直跨度方向布置钢筋，预应力钢丝保护层厚度为25mm。板跨以300mm为模数，单肋底板标准宽度为600,800mm，预应力底板单肋横截面尺寸如表1所示，标准化设计如图1所示。

　　表1 预应力底板单肋横截面尺寸 

　　mm

　　图1 预应力底板标准化设计  

　　2 预应力底板试验研究

　　2.1 试验概况

　　根据实际工程运用情况，选取4.5,6.4m 2种板跨预应力底板进行试验研究，4.5m板跨预应力底板由3个800mm宽单肋底板构成，总宽2.4m;6.4m板跨预应力底板由2个800mm宽单肋底板构成，总宽1.6m。2种板跨的板各选2块进行试验，试件编号及尺寸如表2所示。

　　表2 预应力带肋底板试件编号及尺寸 

　　采用500mm×1 200mm×60mm钢筋混凝土试块对预应力底板进行均布加载，单个荷载块质量90kg，加载方式为单向均布加载^[5,6,7]，以模拟实际工程应用情况，试块间距150mm，防止预应力底板变形后试块之间产生成拱效应，试件加载如图2所示。

　　图2 单向简支静力加载示意 

　　2.2 试验结果

　　加载初期，预应力底板YB4512加载至施工荷载3.60kN/m²时，跨中挠度为20.5mm(L/225)，试件表面未出现裂缝。继续加载至3.83kN/m²，此时在底板跨中附近出现第1条微裂缝，宽度为0.09mm，跨中挠度为46.00mm(L/99)。荷载增加至5.30kN/m²时，由跨中向两侧发展出3条裂缝，板跨中原有裂缝继续发展，裂缝宽度达0.36mm，沿底板宽度方向通长，并接近垂直角度向上延伸。继续加载时，预应力底板发生断裂，上表面混凝土被压碎。

　　预应力底板YB6416加载至3.18kN/m²时，底板跨中附近首次出现3条微裂缝，最大裂缝宽度0.06mm，板跨中挠度为55.95mm(L/114)。荷载增加至3.60kN/m²时，由跨中向两侧发展出数条裂缝，板跨中原有裂缝继续发展，宽度达0.10mm，裂缝沿底板宽度方向通长，并接近垂直角度向上延伸。当荷载增加至4.29kN/m²时，预应力底板断裂，上表面矩形肋混凝土被压碎。预应力底板加载及破坏形式如图3所示。

　　图3 预应力底板加载及破坏形式  

　　预应力底板跨中荷载-挠度曲线如图4所示，同一规格预应力底板跨中荷载-挠度曲线基本一致，试件刚度随着荷载增大而减小。试验统计结果如表3所示，在施工荷载3.60kN/m²作用下，4.5m板跨预应力底板未开裂，开裂荷载是施工荷载的1.06～1.26倍;6.4m板跨预应力底板在施工荷载作用下开裂;在极限荷载作用下，预应力底板板肋混凝土被压碎，板断裂，但预应力筋未拉断，断裂前出现较大塑性变形。

　　图4 预应力底板跨中荷载-挠度曲线  

　　表3 预应力底板试验结果  

　　3 预应力叠合板试验研究

　　3.1 试验概况

　　根据实际工程运用情况，选取4.5,6.4m 2种板跨的预应力叠合板进行试验研究，YDB4512由2个600mm宽单肋底板构成，总宽1.2m;YDB4524由3个800mm宽单肋底板构成，总宽2.4m;YDB6416由2个800mm宽单肋底板构成，总宽1.6m，预应力叠合板试件编号及尺寸如表4所示。预应力叠合板加载方式同预应力底板，采用均布荷载。

　　表4 预应力叠合板编号及尺寸  

　　3.2 试验结果

　　预应力叠合板YDB4512加载至正常使用荷载6.70kN/m²时，跨中挠度为12.01mm(L/375)，试件表面未出现裂缝。继续加载至8.18kN/m²，此时在底板跨中附近出现第1条微裂缝，裂缝宽度为0.05mm，跨中挠度为15.01mm(L/300)。随着荷载增加，由跨中向两侧发展出数条裂缝，原有裂缝继续发展，并接近垂直角度向上延伸，当荷载增加至10.09kN/m²时，跨中裂缝延伸至现浇层，最大裂缝宽度0.50mm。继续加载至13.33kN/m²时，受拉主筋处最大裂缝宽度达1.25mm，跨中挠度达95.33mm，超过跨长1/50。

　　预应力叠合板YDB4524-2加载至正常使用荷载6.70kN/m²时，跨中挠度为8.06mm(L/558)，试件表面未出现裂缝。继续加载至13.79kN/m²，此时在底板跨中附近首次出现2条微裂缝，最大裂缝宽度为0.07mm，跨中挠度为18.94mm(L/238)。随着荷载增加，由跨中向两侧发展出数条裂缝，原有裂缝继续发展，并接近垂直角度向上延伸，当荷载增加至15.91kN/m²时，跨中裂缝延伸至现浇层，最大裂缝宽度0.20mm。继续加载至17.23kN/m²时，受拉主筋处最大裂缝宽度达1.04mm，跨中挠度达90.01mm，超过跨长1/50。预应力叠合板YDB4524-1加载过程中的变形及裂缝发展情况与YDB4524-2加载结果相似，其开裂荷载为11.67kN/m²，极限承载力为15.00kN/m²。

　　预应力叠合板YDB6416加载至正常使用荷载6.70kN/m²时，跨中挠度为17.98mm(L/356)，试件表面未出现裂缝。继续加载至9.52kN/m²，此时在底板跨中附近首次出现3条微裂缝，最大宽度为0.05mm，跨中挠度为30.10mm(L/213)。随着荷载增加，由跨中向两侧发展出数条裂缝，原有裂缝继续发展，并接近垂直角度向上延伸，当荷载增加至11.10kN/m²时，跨中裂缝延伸至现浇层，最大裂缝宽度0.38mm。继续加载至13.81kN/m²时，受拉主筋处最大裂缝宽度达1.15mm，跨中挠度达131.79mm，超过跨长1/50。

　　预应力叠合板加载及破坏形式如图5所示，整个试验过程中，受压区混凝土完好，未被压碎，预应力底板与后浇面层混凝土交界面结合良好，未出现裂缝、滑移等剪切破坏现象，预应力钢丝未出现滑移、脆断现象。

　　预应力叠合板荷载-挠度曲线如图6所示，同一规格预应力叠合板的荷载-挠度曲线基本一致，试件刚度随着荷载增大而减小。试验各阶段荷载值及挠度结果如表5所示，正常使用荷载下的挠度值均远小于规范限值(L/200)，板底未开裂，开裂荷载为正常使用荷载的1.09～2.05倍，极限承载力为正常使用荷载的1.98～2.57倍;YDB4524与YDB4512板跨相同，但YDB4524比YDB4512配筋大，YDB4524极限承载力较YDB4512提高了12.5%;YDB4524-2板厚比YDB4524-1板厚增加10mm，初始刚度和极限承载力均有较大提高，其中极限承载力提高了14.87%。

　　图5 预应力叠合板加载及破坏形式  

　　图6 预应力叠合板荷载-挠度曲线  

　　表5 预应力叠合板试验结果  

　　4 结语

　　1)在施工荷载3.60kN/m²作用下，4.5m板跨预应力底板未开裂，跨中挠度为L/225，满足施工要求;6.4m板跨预应力底板开裂，跨中挠度为72.13mm，超过规范限值L/200，故施工时需增设1～2道支撑。

　　2)预应力叠合板在正常使用荷载6.70kN/m²作用下，跨中挠度均小于规范限值，板底未开裂，新旧混凝土交界面未发生滑移剪切破坏，具有较大的安全储备，满足规范设计要求。