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地下室顶板车辆荷载的安全计算与加固技术

发布时间：2023-02-27T03:36:04.376Z来源：《中国建设信息化》2022年27卷10月19期作者：于超

[导读]对重型车辆在地下室顶板通行进行受力分析，应用Midas有限元软件辅助计算，分别从顶板承载能力极限状态和正常使用极限状态

进行验算，并提出两项加固措施，保证地下室顶板作为施工道路时的安全可靠，可供类似工程参考。

于超

中交一航局第二工程有限公司青岛266000

摘要：对重型车辆在地下室顶板通行进行受力分析，应用Midas有限元软件辅助计算，分别从顶板承载能力极限状态和正常使用极限状

态进行验算，并提出两项加固措施，保证地下室顶板作为施工道路时的安全可靠，可供类似工程参考。

关键词：地下室顶板；施工道路；受力分析；加固技术

一、工程概况

凤栖澜玥小区地下室1层，局部2层，地下室层高3.95m。地下室顶板厚度300mm，配筋为14@200双层双向布置，保护层厚度20mm，主

次梁为井字形布置，板跨8.1m，主次梁截面均为400mm×600mm，梁板混凝土强度为C35。

因施工场地狭小，拟采用部分地下室顶板作为施工道路，顶板作为施工道路时混凝土强度已达到设计强度，最大需承受20m3混凝土搅

拌车的荷载。选用施工道路部位顶板均为地下室1层，拟建小区消防车道范围内。根据顶板荷载简图，消防车道所在范围顶板最小允许平米

荷载为32kN/㎡，其中恒载27kN/㎡，活载5kN/㎡。

二、车库顶板作为施工道路验算

混凝土搅拌2.1车最不利位置承载力验算

顶板道路车辆荷载说明

立方混凝土搅拌20车车身重20吨，最大载重48吨，总质量68吨，共12个轮子与地面接触。

表1混凝土搅拌车技术参数表

轮压计算，根据轴荷均布计算轮压，按照《公路桥涵设计通用规范》[1]考虑车轮与地面接触面积，单胎200mm×300mm，双胎

200mm×600mm。

图1混凝土搅拌车计算简图

由于汽车在车库顶板上行驶有限速5km要求，故动力系数不再考虑[2]。根据混凝土搅拌车自重及各轴荷载分布，计算出单轮的最大轮

压为817kN/㎡，双轮的最大轮压为980kN/㎡。

建模时，车库顶板网格划分取100mm×100mm，模型中支座位置按照固结约束。根据最不利站位将最大单轮压817kN/㎡、最大双轮压

980kN/㎡施加在MidasGen模型上，车库顶板弯矩图如图所示。

图2荷载作用下车库顶板弯矩图

在车轮荷载作用下，车库顶板承载能力为抗弯承载力，根据模拟结果可知，车库顶板承受的弯矩最大值为M=76.9kN·m。

车库顶板承载能力极限状态验算2.2

按照《混凝土结构》[3]中第五章，对车库顶板配筋进行截面验算，材料强度等级查出其强度设计值fc=16.7N/mm2,ft=1.57N/mm2，

HRB400钢筋屈服标准值fy=360N/mm2,强度系数α1取1.0，相对受压区高度系数ξb取0.518，最小配筋率ρmin取0.196%，跨度b=8100mm，截

面有效高度h0=h-as=300-（20+14/2）=273mm。

计算截面抵抗矩系数αs和截面相对受压区高度ξ，

，满足适筋条件，接着计算内力臂系数γs和钢筋截面面积AS，

因此，车库顶板抗弯承载能力不满足荷载要求，需增加加固措施。

车库顶板正常使用极限状态验算2.3

车库顶板正常使用极限状态的受力验算包含挠度验算以及裂缝验算。

）挠度验算1

双向板挠度由软件计算得到，计算结果如图所示。

图3荷载作用下车库顶板挠度图

根据《混凝土结构设计规范》[4]表2.4.3受弯构件挠度限值确定：“屋盖、楼盖和楼梯等构件，当7m＜l0＜9m时，挠度限值为l0/250”。

5mm＜8100/250=32.4mm，车库顶板挠度能满足规范及设计要求。

）裂缝验算2

根据《混凝土结构设计规范》[4]表3.4.5条，在通常一类环境下，裂缝控制等级为三级时，裂缝限值ωlim为0.3mm。

根据《混凝土结构设计规范》[4]第7.1.2条，矩形截面钢筋混凝土构件最大裂缝宽度可按下列公式计算：

式中：αcr构件受力特征系数取1.9，σ构件s纵向受拉普通钢筋应力取360Mpa，ES钢筋的弹性模量