某綜合服務(wù)中心籃球場花崗巖雨篦子受彎破壞理論研究

文/李鴻運 陜西省土地工程建設(shè)集團渭南分公司 陜西渭南 714000

花崗巖石材作為天然酸性石材，廣泛應(yīng)用于室外硬質(zhì)鋪裝、雨水篦子等，花崗巖的受壓性能良好，但是受彎性能較差，且目前對花崗巖受彎性能與石材規(guī)格研究較少，本文以花崗巖雨篦子為例研究花崗巖受彎性能。

1、案例簡介

1.1 結(jié)構(gòu)形式

本文以某籃球場排水明溝為研究對象，排水明溝寬度為300mm、深300mm，上側(cè)由花崗巖雨水篦子覆蓋，雨水篦子規(guī)格為300mm×450mm×30mm，將雨篦子簡化為單向板。

2、受力分析

2.1 材料性能

花崗巖在力學(xué)、熱學(xué)性質(zhì)等方面，構(gòu)造致密、強度大、密度大、吸水率極低、質(zhì)地堅硬、耐磨，屬酸性硬石材。主要物理力學(xué)性能見表1.

表1 建筑用花崗巖主要物理力學(xué)性能

2.2 模型簡化

假設(shè)花崗巖雨水篦子受力模型為簡支梁，受力破壞時，該模型受自重荷載和集中荷載作用，考慮最危險受力狀態(tài)為跨中作用荷載時，受力計算如下圖1、圖2：

圖1 花崗巖受自重荷載

圖2 花崗巖受集中核載

表2 不同跨度、厚度下允許最大集中力

2）集中荷載作用下，跨中最大彎矩：

3）跨中截面總彎矩：

2.3 截面受力

計算中作如下假定：1）花崗巖截面符合應(yīng)變平截面假定；2）石材為拉壓各向同性線彈性材料，忽略各向異性對受彎性能影響；3）石材破壞為受拉區(qū)達(dá)到材料抗拉強度設(shè)計值；4）中性軸位于截面中心【2】。當(dāng)受拉截面邊緣受力達(dá)到花崗巖材料彎曲強度設(shè)計值frb，則截面承受最大彎矩：

2.4 最大集中力計算

根據(jù)構(gòu)件破壞平衡公式：R≥S,即

取臨界狀態(tài) ,

反求出

取不同的跨度與不能石材厚度得到對應(yīng)的最大允許集中力。見表2

結(jié)論：

經(jīng)過對比分析可知，1）當(dāng)石材跨度不變時，不同的石材厚度與最大允許集中力荷載呈二次函數(shù)關(guān)系，厚度越大允許最大集中力越大。2）當(dāng)石材厚度不變時，石材跨度與最大允許集中力荷載為混合函數(shù)關(guān)系，跨度增大允許最大集中力變小。3）根據(jù)集中作用力公式可以求出不同規(guī)格石材可以承受的集中力。