木材和木基產(chǎn)品的荷載持續(xù)時間效應(yīng)和蠕變性能評定

主要起草單位：中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所、浙江方圓木業(yè)有限公司、浙江省木業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心南潯檢測所、麗水市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測院、國際竹藤中心、北京瑞嘉歐亞木業(yè)有限公司。

主要起草人：虞華強、應(yīng)向東、張訓(xùn)亞、徐偉濤、張玉萍、張冉等。

2014年12月5日，《木材和木基產(chǎn)品的荷載持續(xù)時間效應(yīng)和蠕變性能評定》發(fā)布。

2015年3月11日，《木材和木基產(chǎn)品的荷載持續(xù)時間效應(yīng)和蠕變性能評定》實施。

超載預(yù)壓深厚軟土地基上的工后沉降與超固結(jié)軟土的蠕變變形密切相關(guān)，若能較準(zhǔn)確地估算出超載卸除后軟基的蠕變沉降，即可以解決其工后沉降的控制問題。超載預(yù)壓軟基低路堤淺層軟土需要附加考慮交通循環(huán)荷載的影響。由于受力狀態(tài)不同，軟土多維蠕變下的沉降全過程都存在三維效應(yīng)，現(xiàn)有一、三維蠕變沉降模型存在參數(shù)多或功能局限的問題，不能直接反映應(yīng)力歷史的影響，也不能確切判定現(xiàn)場軟土層蠕變過程的時間狀態(tài)。本項研究對于土力學(xué)沉降計算理論和解決超載預(yù)壓深厚軟基的工后沉降控制問題有重要意義。 通過理論和實驗研究，采用與應(yīng)力歷史相關(guān)的蠕變沉降參數(shù)，直接反映軟土的蠕變過程受應(yīng)力歷史的影響，建立考慮三維效應(yīng)的超固結(jié)軟土蠕變沉降一維模型。將循環(huán)荷載長期的作用過程轉(zhuǎn)化為近似的恒定荷載過程，用恒載方法解決循環(huán)荷載問題。 研究發(fā)現(xiàn)，超固結(jié)軟黏土一維蠕變過程與空間應(yīng)力狀態(tài)參數(shù)（廣義剪應(yīng)力q和球應(yīng)力p）具有良好的對應(yīng)性，以此嫁接一維、三維蠕變過程成為建立蠕變統(tǒng)一模型的有效途徑；以空間應(yīng)力狀態(tài)參數(shù)定義的超固結(jié)剪應(yīng)力比能全面地反映超固結(jié)軟黏土的應(yīng)力歷史，同時包含前期固結(jié)應(yīng)力的量值和相對大小的影響；平面應(yīng)變狀態(tài)下的蠕變過程與超固結(jié)剪應(yīng)力比有對應(yīng)關(guān)系，同時受主應(yīng)力比影響，據(jù)此建立的以主應(yīng)力比和超固結(jié)剪應(yīng)力比為變量的四參數(shù)二維蠕變經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，包含了正常固結(jié)狀態(tài)，具有較好的適用性；循環(huán)荷載長期作用下超固結(jié)軟土的一維、二維變形過程，孔隙水壓力與循環(huán)荷載對應(yīng)，量值漸次消減直至發(fā)生等值振蕩，對土體的長期變形不產(chǎn)生明顯影響，長期沉降變形可采用恒載蠕變模型近似計算；研制開發(fā)了低頻多波形循環(huán)荷載重復(fù)加卸荷的動力砝碼，建立了循環(huán)荷載下的軟土動力特性實驗儀器系統(tǒng)；研制開發(fā)了側(cè)向變形量測裝置和孔隙壓力測量方法改進(jìn)常規(guī)平面應(yīng)變?nèi)S儀，獨立量測平面應(yīng)變超固結(jié)軟土的側(cè)向變形和直接測量試樣中心的孔隙壓力，為動荷載下的二維蠕變實驗創(chuàng)造了條件。 2100433B

我國東南沿海地區(qū)軟土地層廣泛分布。深厚軟土路基工后長期沉降可導(dǎo)致安全事故和重大損失。超載預(yù)壓法處理的深厚軟基工程的工后沉降問題具有普遍性，主要原因是超載卸荷后形成的超固結(jié)軟土的蠕變變形，軟基低路堤還應(yīng)考慮交通荷載的影響。本項研究基于Bjerrum時間平行線理論，建立超固結(jié)軟土次固結(jié)系數(shù)的理論模型和一維蠕變沉降模型；根據(jù)超固結(jié)軟土側(cè)壓力系數(shù)與應(yīng)力歷史的關(guān)系，建立一維蠕變理論拓展模型；結(jié)合超固結(jié)軟土的三維蠕變性狀，建立三維蠕變體變模型；根據(jù)流動法則建立體變和軸向應(yīng)變的關(guān)系，構(gòu)成三維蠕變沉降統(tǒng)一模型?；诘刃r間的思想，建立現(xiàn)場軟土蠕變過程時間狀態(tài)的確定方法，形成考慮三維效應(yīng)的蠕變沉降算法。依據(jù)蠕變模型，以分時段不同恒載蠕變過程迭加逼近低頻小幅循環(huán)荷載過程，建立循環(huán)荷載累計應(yīng)變迭加模型，最終形成考慮蠕變?nèi)S效應(yīng)和交通荷載的超固結(jié)軟土沉降模型。研究成果對土力學(xué)沉降計算理論也有重要價值。

施工荷載施工荷載的非均布性

因為施工操作的需要，樓面或屋面上出現(xiàn)的施工荷載往往集中在中間局部面積上，例如在樓面上砌磚，根據(jù)操作需要，通常將材料集中堆放在房間中央附近面積上。這將使樓板內(nèi)的荷載效應(yīng)放大。

施工荷載集中荷載

模板支撐、腳手架以及堆放構(gòu)件、材料的墊塊所產(chǎn)生的都是集中荷載。在總荷載相同的條件下，集中荷載產(chǎn)生的彎矩通常情況下比均布荷載大，例如堆放構(gòu)件通常在其下面設(shè)墊木，即將均布荷載轉(zhuǎn)化為集中荷載，施工人員若不注意，這種荷載可能出現(xiàn)在梁或板的跨中附近，產(chǎn)生較大的彎矩。在預(yù)制樓蓋上，如果墊木放在一塊樓板上，問題更加嚴(yán)重。重慶市某高校宿舍因在樓面上堆放 5 塊空心板，墊木又放在一塊預(yù)制板的跨中附近，當(dāng)施工中站在板上指揮施工時，該預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心板突然斷塌。事后的結(jié)構(gòu)驗算證明，在這種受力狀況下，空心板中的冷拔低碳鋼絲的應(yīng)力已超過其極限強度，鋼絲斷裂造成板垮塌。

施工荷載施工荷載的動力性及重復(fù)性

施工中經(jīng)常利用樓面堆放或轉(zhuǎn)運材料，轉(zhuǎn)運產(chǎn)生的荷載常具有動力作用和重復(fù)作用，當(dāng)荷載出現(xiàn)在跨中附近時，其后果的嚴(yán)重性不言而喻。轉(zhuǎn)運荷載的動力作用，結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定乘以 1.5 的系數(shù)，荷載效應(yīng)隨之加大。至于重復(fù)荷載，因為并無規(guī)律性，結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范也無具體規(guī)定，但是其后果是不容忽視的。曾有報導(dǎo)在冷拔鋼絲空心樓板中，盡管板內(nèi)鋼絲應(yīng)力始終低于設(shè)計強度，但也會發(fā)生破壞。某工程用起重機轉(zhuǎn)運建筑材料，反復(fù)在樓面上同一位置附近加荷、卸荷，次數(shù)過于頻繁而造成樓蓋嚴(yán)重?fù)p壞。