木材和木基产品的荷载持续时间效应和蠕变性能评定

主要起草单位：中国林业科学研究院木材工业研究所、浙江方圆木业有限公司、浙江省木业产品质量检测中心南浔检测所、丽水市质量技术监督检测院、国际竹藤中心、北京瑞嘉欧亚木业有限公司。

主要起草人：虞华强、应向东、张训亚、徐伟涛、张玉萍、张冉等。

2014年12月5日，《木材和木基产品的荷载持续时间效应和蠕变性能评定》发布。

2015年3月11日，《木材和木基产品的荷载持续时间效应和蠕变性能评定》实施。

超载预压深厚软土地基上的工后沉降与超固结软土的蠕变变形密切相关，若能较准确地估算出超载卸除后软基的蠕变沉降，即可以解决其工后沉降的控制问题。超载预压软基低路堤浅层软土需要附加考虑交通循环荷载的影响。由于受力状态不同，软土多维蠕变下的沉降全过程都存在三维效应，现有一、三维蠕变沉降模型存在参数多或功能局限的问题，不能直接反映应力历史的影响，也不能确切判定现场软土层蠕变过程的时间状态。本项研究对于土力学沉降计算理论和解决超载预压深厚软基的工后沉降控制问题有重要意义。 通过理论和实验研究，采用与应力历史相关的蠕变沉降参数，直接反映软土的蠕变过程受应力历史的影响，建立考虑三维效应的超固结软土蠕变沉降一维模型。将循环荷载长期的作用过程转化为近似的恒定荷载过程，用恒载方法解决循环荷载问题。 研究发现，超固结软黏土一维蠕变过程与空间应力状态参数（广义剪应力q和球应力p）具有良好的对应性，以此嫁接一维、三维蠕变过程成为建立蠕变统一模型的有效途径；以空间应力状态参数定义的超固结剪应力比能全面地反映超固结软黏土的应力历史，同时包含前期固结应力的量值和相对大小的影响；平面应变状态下的蠕变过程与超固结剪应力比有对应关系，同时受主应力比影响，据此建立的以主应力比和超固结剪应力比为变量的四参数二维蠕变经验模型，包含了正常固结状态，具有较好的适用性；循环荷载长期作用下超固结软土的一维、二维变形过程，孔隙水压力与循环荷载对应，量值渐次消减直至发生等值振荡，对土体的长期变形不产生明显影响，长期沉降变形可采用恒载蠕变模型近似计算；研制开发了低频多波形循环荷载重复加卸荷的动力砝码，建立了循环荷载下的软土动力特性实验仪器系统；研制开发了侧向变形量测装置和孔隙压力测量方法改进常规平面应变三轴仪，独立量测平面应变超固结软土的侧向变形和直接测量试样中心的孔隙压力，为动荷载下的二维蠕变实验创造了条件。 2100433B

我国东南沿海地区软土地层广泛分布。深厚软土路基工后长期沉降可导致安全事故和重大损失。超载预压法处理的深厚软基工程的工后沉降问题具有普遍性，主要原因是超载卸荷后形成的超固结软土的蠕变变形，软基低路堤还应考虑交通荷载的影响。本项研究基于Bjerrum时间平行线理论，建立超固结软土次固结系数的理论模型和一维蠕变沉降模型；根据超固结软土侧压力系数与应力历史的关系，建立一维蠕变理论拓展模型；结合超固结软土的三维蠕变性状，建立三维蠕变体变模型；根据流动法则建立体变和轴向应变的关系，构成三维蠕变沉降统一模型。基于等效时间的思想，建立现场软土蠕变过程时间状态的确定方法，形成考虑三维效应的蠕变沉降算法。依据蠕变模型，以分时段不同恒载蠕变过程迭加逼近低频小幅循环荷载过程，建立循环荷载累计应变迭加模型，最终形成考虑蠕变三维效应和交通荷载的超固结软土沉降模型。研究成果对土力学沉降计算理论也有重要价值。

施工荷载施工荷载的非均布性

因为施工操作的需要，楼面或屋面上出现的施工荷载往往集中在中间局部面积上，例如在楼面上砌砖，根据操作需要，通常将材料集中堆放在房间中央附近面积上。这将使楼板内的荷载效应放大。

施工荷载集中荷载

模板支撑、脚手架以及堆放构件、材料的垫块所产生的都是集中荷载。在总荷载相同的条件下，集中荷载产生的弯矩通常情况下比均布荷载大，例如堆放构件通常在其下面设垫木，即将均布荷载转化为集中荷载，施工人员若不注意，这种荷载可能出现在梁或板的跨中附近，产生较大的弯矩。在预制楼盖上，如果垫木放在一块楼板上，问题更加严重。重庆市某高校宿舍因在楼面上堆放 5 块空心板，垫木又放在一块预制板的跨中附近，当施工中站在板上指挥施工时，该预制预应力空心板突然断塌。事后的结构验算证明，在这种受力状况下，空心板中的冷拔低碳钢丝的应力已超过其极限强度，钢丝断裂造成板垮塌。

施工荷载施工荷载的动力性及重复性

施工中经常利用楼面堆放或转运材料，转运产生的荷载常具有动力作用和重复作用，当荷载出现在跨中附近时，其后果的严重性不言而喻。转运荷载的动力作用，结构设计规范规定乘以 1.5 的系数，荷载效应随之加大。至于重复荷载，因为并无规律性，结构设计规范也无具体规定，但是其后果是不容忽视的。曾有报导在冷拔钢丝空心楼板中，尽管板内钢丝应力始终低于设计强度，但也会发生破坏。某工程用起重机转运建筑材料，反复在楼面上同一位置附近加荷、卸荷，次数过于频繁而造成楼盖严重损坏。