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1.1加強(qiáng)原材料的質(zhì)量控制
(1)粗細(xì)骨料的選用。
在滿足泵送要求及鋼筋間距的基礎(chǔ)上,為降低水及水泥的使用量,應(yīng)盡量選擇大粒徑的碎石。除此之外,還應(yīng)該采用干凈、強(qiáng)度高、針片狀少的粗細(xì)骨料,且將其含泥量控制在l%以內(nèi),同時(shí)確保粗細(xì)骨料不含有有機(jī)物質(zhì)和有毒有害物質(zhì)。
(2)粉煤灰的選用。
粉煤灰是一種非常重要的摻合料,不僅可以將混凝土的和易性大大提高,而且對(duì)混凝土的泵送施工十分有利;同時(shí)粉煤灰還能代替部分水泥來降低水泥的使用量,從而使水泥的水化熱得到有效降低。在進(jìn)行粉煤灰的選擇時(shí)必須對(duì)其細(xì)度及粒度引起注意,對(duì)粉煤灰進(jìn)行磨細(xì)加工必須要達(dá)到I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。但是如地下室混凝土類有較高抗?jié)B要求的,需要在滿足必混凝土的抗?jié)B性能的基礎(chǔ)上,通過嚴(yán)格的計(jì)算及試驗(yàn)來確定是否能夠?qū)⒎勖夯覔饺?。粉煤灰的選用需結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行。
(3)外加劑的選用。
為保證大體積混凝土的優(yōu)質(zhì)澆筑效果,應(yīng)對(duì)外加劑種類進(jìn)行合理選擇。可適當(dāng)采用減水劑、膨脹劑、緩凝劑等來降低水的用量,進(jìn)而達(dá)到降低水泥的水化熱的目的。應(yīng)通過配合比試驗(yàn)來確定外加劑的使用量,同時(shí)注意外加劑比例的搭配,保證達(dá)到澆筑效果。
1.2加強(qiáng)對(duì)施工過程的控制
(1)混凝土的澆筑
①混凝土的攤鋪厚度的確定,需結(jié)合混凝土的和易性及所用振搗器的作用深度兩個(gè)方面。如采用泵送混凝土,則攤鋪厚度應(yīng)不大于600毫米;如采用非泵送混凝土,則攤鋪厚度應(yīng)不大于400毫米。如采用推移式連續(xù)澆筑或分層連續(xù)澆筑的方式,應(yīng)盡可能地將層間的間隔時(shí)間縮短,根據(jù)試驗(yàn)確定混凝土的初凝時(shí)間,并在前層混凝土初凝之前將其次層混凝土澆筑完畢;②目前在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中,采用較為普遍的澆筑方法是分層連續(xù)澆筑法,其具有振搗方便、能保證澆筑質(zhì)量及可通過混凝土層散熱,降低混凝土溫升幅度等諸多優(yōu)點(diǎn)。而對(duì)于澆筑能力不夠、澆筑面積和澆筑工程量較大且一次連續(xù)澆筑層厚度通常不超過3m的混凝土工程,可以選擇采用推移式連續(xù)澆筑法;③在分層進(jìn)行大體積混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑時(shí),應(yīng)對(duì)其表面進(jìn)行及時(shí)清理,將骨料均勻露出;在澆筑上層混凝土前應(yīng)及時(shí)清理混凝土的表面污物,沖洗完畢后不能留有積水,對(duì)非泵送混凝土和較低流動(dòng)度的混凝土可進(jìn)行適當(dāng)接漿處理;④在澆筑大體積混凝土?xí)r,應(yīng)及時(shí)將混凝土表面的泌水清除。由于泵送混凝土一般具有較大的水灰比,因而普遍存在較為嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象,需及時(shí)清除泌水,避免影響大體積混凝土的澆筑質(zhì)量。
(2)混凝土的溫測(cè)
混凝土的溫測(cè)技術(shù)對(duì)保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量也有著直接影響。對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度有效控制混可以防止產(chǎn)生底板裂縫。在進(jìn)行混凝土溫測(cè)時(shí),必須測(cè)量所有土層的溫度,并深入分析各土層的溫度特性。目前普遍使用的溫度傳輸器是電阻型溫度計(jì),在進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí),應(yīng)將測(cè)溫度位置選定,完成記號(hào)的編訂和定位后,再進(jìn)行土層溫度的測(cè)量工作。控制溫度應(yīng)力可以通過以下兩種方法進(jìn)行:一種是降溫法,可以事先按照設(shè)計(jì)要求將冷卻水管在大體積混凝土內(nèi)部安裝好,并在澆筑前試水,避免由于漏水而影響混凝土的澆筑質(zhì)量。通過循環(huán)冷卻水降低混凝土內(nèi)部溫度,減小內(nèi)外溫度差異,防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生;另一種是保溫法,即在澆筑完混凝土之后,通過使用人工手段提高砼表面及四周散熱面的溫度,進(jìn)而有效控制混凝土的溫度,保障大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。
(3)混凝土的養(yǎng)護(hù)
大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)工作對(duì)保障混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全有著不可忽視的作用,必須得到重視。而在大體積混凝土的具體施工過程中,很多施工人員恰巧會(huì)忽略對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作,只注重對(duì)混凝土的澆筑施工,致使大體積混凝土產(chǎn)生裂縫,從而給建筑結(jié)構(gòu)的日后使用埋下安全隱患。并且如果沒有及時(shí)處理裂縫問題,使裂縫繼續(xù)擴(kuò)大,就會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的使用性能和安全性能造成惡劣影響。因此結(jié)束大體積混凝土的澆筑工作后,必須及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。施工季節(jié)不同,養(yǎng)護(hù)手段也不盡相同。夏季施工時(shí),由于溫度較高,因此應(yīng)該可通過灑水濕潤(rùn)來養(yǎng)護(hù)混凝土;冬季施工時(shí),由于溫度很低,因此可通過保溫保濕措施來養(yǎng)護(hù)混凝土,另外,當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)應(yīng)暫停大體積混凝土的澆筑工作,待溫度達(dá)到5℃之后,在繼續(xù)進(jìn)行澆筑工作。在對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)期間,應(yīng)時(shí)刻關(guān)注混凝土的內(nèi)外溫差情況,可通過循環(huán)水流量及進(jìn)口的水溫的調(diào)節(jié)來對(duì)內(nèi)外溫差進(jìn)行控制,將其控制在25℃范圍內(nèi)。大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)在十四天以上,如情況特殊,則應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況將養(yǎng)護(hù)時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)。
2結(jié)束語
摘要:沿海地區(qū)混凝土氯離子鋼筋銹蝕防護(hù)
1工程概況及特征
中石化股份有限公司金陵分公司160萬噸/年延遲焦化裝置是目前亞洲最大的焦化生產(chǎn)裝置。該裝置的主要反應(yīng)部分是兩臺(tái)焦炭塔,焦炭塔塔高約42m,直徑9.4m,由厚25~40mm15CrMo合金鋼板焊接而成。由中石化洛陽工程公司設(shè)計(jì)。
焦炭塔坐落在兩層鋼筋混凝土框架上,六根框架柱柱高19.3m,柱截面為1.8m×1.8m、每層框架的面積為13.2m×24.6m,二層框架平臺(tái)板厚2.4m,板中開有兩個(gè)直徑為7.8m的孔洞,每個(gè)孔洞旁設(shè)置24個(gè)M56螺栓用于固定焦炭塔裙座。
焦炭塔框架頂層鋼筋混凝土板厚2.4m,混凝土方量大約為450m3,屬于大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。每個(gè)焦炭塔自重約300t,生產(chǎn)時(shí)最大垂直荷載約2000t。焦炭塔安裝就位后須對(duì)復(fù)合鋼板進(jìn)行熱處理,熱處理時(shí)溫度高達(dá)690%26ordm;C,正常生產(chǎn)時(shí)塔內(nèi)最高溫度高達(dá)500%26ordm;C。焦炭塔外壁雖有保溫層,但在裙座底部及塔底蓋四周保溫層很難覆蓋嚴(yán)密,使得焦炭塔底座四周混凝土的輻射溫度高達(dá)95%26ordm;C。
據(jù)有關(guān)資料,山東某石化公司延遲焦化裝置焦炭塔框架混凝土板共出現(xiàn)160多條裂縫,其中裂縫寬度0.3~0.32mm有4條,0.15~0.25mm有23條,0.15mm以下的133條。這些裂縫主要沿孔內(nèi)側(cè)周邊分布,并由板孔下角向外發(fā)展,裂縫在最小斷面處最多,板的外側(cè)裂縫均在板的中部,裂縫寬度呈中間大兩頭小。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋銹蝕,混凝土碳化,降低混凝土的抗凍融、抗疲憊及抗?jié)B能力等。湖北某煉油廠延遲焦化裝置焦炭塔框架頂層鋼
筋混凝土大厚板也出現(xiàn)類似情況。
2厚板溫度裂縫成因及纖維抗裂機(jī)理
混凝土溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大的結(jié)構(gòu)中。焦炭塔框架頂層鋼筋混凝土板為大體積混凝土結(jié)構(gòu),此類結(jié)構(gòu)混凝土澆筑后,硬化過程中水泥水化產(chǎn)生大量水化熱。當(dāng)水泥用量在350~550kg/m3,每m3混凝土將釋放出17500~27500kJ的熱量,從而使混凝土內(nèi)部溫度升達(dá)70%26ordm;C左右甚至更高。由于混凝土的體積較大,大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā),導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,這樣就形成內(nèi)外的較大溫差,較大的溫差造成內(nèi)部和外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。實(shí)踐表明當(dāng)混凝土本身溫差達(dá)到25%26ordm;C~26%26ordm;C時(shí),混凝土內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生大致在10MPa左右的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí),混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。此外,根據(jù)金陵分公司160萬噸/年延遲焦化裝置的生產(chǎn)工藝要求,每個(gè)焦炭塔每24h完成一爐焦炭的生產(chǎn),兩個(gè)焦炭塔交替生產(chǎn),也就是說焦炭塔底座四周混凝土每24h就會(huì)由正常的室外溫度迅速上升到95%26ordm;C左右。這樣也會(huì)在混凝土內(nèi)外產(chǎn)生較大溫差。
由此可見,假如不采取非凡辦法,混凝土內(nèi)外溫差會(huì)引起焦炭塔框架頂層鋼筋混凝土大厚板開裂。為此采用在混凝土中加入纖維的方法來解決厚板開裂的新問題。
當(dāng)在水泥基材料中摻入纖維后,由于此時(shí)表層材料中存在纖維材料,使得其失水面積有所減少,水分遷移較為困難,從而使毛細(xì)管失水收縮形成的毛細(xì)管張力有所減少。同時(shí),依靠纖維材料和水泥基之間的界面吸附粘結(jié)力、機(jī)械嚙合力等,增加了材料反抗開裂的塑性抗拉強(qiáng)度,從而使材料表層的開裂狀況得以減輕,甚至消失。
有關(guān)試驗(yàn)表明當(dāng)纖維加入量為混凝土體積的0.1%左右時(shí),混凝土抗拉強(qiáng)度不會(huì)提高很多,但摻入少量的聚丙烯纖維可以促進(jìn)混凝土抗拉性能后期強(qiáng)度的持續(xù)增長(zhǎng),這是一種纖維的補(bǔ)強(qiáng)效應(yīng)而非增強(qiáng)效應(yīng),纖維抑制混凝土裂縫產(chǎn)生是由于纖維的阻裂效應(yīng)。對(duì)于混凝土這類內(nèi)部原來有缺陷的材料,其開裂強(qiáng)度可因混凝土內(nèi)加入纖維后,混凝土的韌性增大、裂縫尺寸減少或裂縫尖端應(yīng)力集中系數(shù)降低而得到提高。
3杜拉纖維混凝土在厚板中的應(yīng)用
中石化股份有限公司金陵分公司160萬噸/年延遲焦化裝置焦炭塔框架二層混凝土大厚板采用了杜拉纖維混凝土的工藝,目的是阻止或減少混凝土大厚板中裂縫的出現(xiàn)。杜拉纖維(DURAFIBER)是一種經(jīng)過非凡生產(chǎn)工藝處理的高強(qiáng)聚丙烯單絲纖維。它的表面處理技術(shù)確保纖維在水泥漿中具有極佳的分散性,在攪拌過程中不結(jié)團(tuán);纖維和水泥基體有良好的粘結(jié)強(qiáng)度。杜拉纖維的長(zhǎng)度為19mm,纖度19D,比重為0.91,抗拉強(qiáng)度為276MPa(和1#鋼相近),彈性模量為3793MPa,拉伸極限為15%,對(duì)酸、堿都有極強(qiáng)的抵御能力。杜拉纖維經(jīng)過非凡的抗紫外線處理,具有一定的抗紫外線老化能力。杜拉纖維加入混凝土中采用常規(guī)攪拌設(shè)備攪拌,只要略延長(zhǎng)攪拌時(shí)間即可均勻分布于混凝土中。
3.1混凝土原材料選擇
(1)水泥。采用南京江南粉磨有限公司生產(chǎn)的P.O42.5水泥,細(xì)度為0.60%,3d抗折強(qiáng)度為5.8MPa,3d抗壓強(qiáng)度為24.4MPa,初凝時(shí)間為2h30min,終凝時(shí)間為3h35min。
(2)粗集料。采用湯山采石場(chǎng)的5~25mm碎石,泥含量為0.5%,泥塊含量0.1%,針片狀顆粒8.0%,壓碎值7.2%,密度2530kg/m3,松散體積密度1593kg/m3,空隙率37.2%。
(3)細(xì)集料。采用無為砂場(chǎng)的中粗砂,泥含量為0.5%,泥塊含量為0.3%,細(xì)度模數(shù)為2.5,級(jí)配區(qū)為п級(jí),密度2630kg/m3,松散體積密度1550kg/m3,空隙率41%。
(4)外加劑。采用南京江南粉磨有限公司生產(chǎn)的NF-15混凝土外加劑。
(5)活性拌和物。采用南京熱電廠的粉煤炭。
(6)合成纖維。采用美國(guó)希爾兄弟化工公司生產(chǎn)的杜拉纖維。
3.2混凝土配合比
強(qiáng)度等級(jí)為C40,混凝土坍落度為160~180mm。配合比見表1。
表1纖維混凝土配合比
原材料名稱
水泥
黃砂
石子
外加劑
水
粉煤灰
杜拉纖維
規(guī)格
P.O42.5
中粗砂
5~25mm
NF-15
飲用水
Ⅱ級(jí)
19mm
配合比(kg/m3)
394
739
1063
7.56
178
26
0.8
3.3混凝土攪拌和澆搗
澆筑大厚板所用的杜拉纖維混凝土由南京長(zhǎng)江二橋混凝土有限公司供給。兩臺(tái)2m3的攪拌臺(tái)負(fù)責(zé)攪拌杜拉纖維混凝土,攪拌時(shí)間為180s,杜拉纖維事先經(jīng)過分裝(每袋1.6kg)由攪拌臺(tái)加料口直接加入攪拌機(jī)攪拌。
采用兩臺(tái)混凝土泵車從焦炭塔框架兩對(duì)角位置同時(shí)進(jìn)行澆注。由于鋼筋數(shù)量太密,混凝土振搗困難,故采用四臺(tái)混凝土振動(dòng)泵同時(shí)振搗,振搗時(shí)間不少于40s。杜拉纖維在混凝土中分散均勻,和易性比普通混凝土有很大提高,但混凝土的坍落度有所下降。這是因?yàn)槎爬w維的總表面積很大,表面吸附水,因此纖維的加入會(huì)增加拌和料的粘稠度,降低坍落度。
金陵分公司160萬噸/年延遲焦化裝置已于2004年12月20日交付使用,12月30日出合格產(chǎn)品,連續(xù)生產(chǎn)三個(gè)多月后通過對(duì)大厚板的多次檢查,未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫,達(dá)到了預(yù)期效果。
4杜拉纖維混凝土施工要點(diǎn)
(1)杜拉纖維的加入會(huì)增加拌和料的粘稠度,降低混凝土坍落度。如發(fā)現(xiàn)澆筑困難,一般不應(yīng)通過增加用水量來改善混凝土性能,而應(yīng)采用加入塑化劑或減水劑的方法。
(2)界面效應(yīng)對(duì)杜拉纖維混凝土的性能有不利影響。雖然纖維-基材界面尺寸很小,但杜拉纖維細(xì)度高、比表面積大,即使纖維的摻量較低,也能在混凝土中獲得很大的纖維-基材界面。由于杜拉纖維不親水,纖維—基材界面往往具有比基材更高的水灰比,這將造成纖維-基材呈弱界面效應(yīng),對(duì)混凝土強(qiáng)度不利。應(yīng)在混凝土中加入粉煤灰等活性混合材料改善纖維混凝土的界面性能。
(3)杜拉纖維在使用前應(yīng)按照纖維的加入量和混凝土攪拌機(jī)的容量,事先進(jìn)行分裝,以保證纖維加入量的準(zhǔn)確。在砂、石、水泥和水等混凝土材料攪拌均勻后,從攪拌臺(tái)加料口直接加入杜拉纖維,并適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間(1~2min)。切不可將杜拉纖維直接放入混凝土運(yùn)輸車內(nèi),以免影響纖維在混凝土中的分散。
(4)應(yīng)派專人對(duì)杜拉纖維的加入及混凝土的攪拌過程進(jìn)行全過程監(jiān)督。一般商品混凝土廠的攪拌臺(tái)粉塵污染較為嚴(yán)重,工作環(huán)境惡劣,加入纖維的操作工人多為臨時(shí)雇用的臨時(shí)工,人員素質(zhì)不高,少加、漏加、多加的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此必須對(duì)整個(gè)纖維混凝土的生產(chǎn)過程進(jìn)行有效監(jiān)督,從而保證杜拉纖維混凝土按設(shè)計(jì)要求和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞:特大橋海工混凝土耐久性淺談應(yīng)用
引言
由于陳家貢灣特大橋處于海水環(huán)境,海水環(huán)境對(duì)于橋梁混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)腐蝕性,按照一級(jí)公路橋梁結(jié)構(gòu)100年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和本工程使用年限的要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì),為保證陳家貢灣特大橋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,本工程采取了以高性能混凝土技術(shù)為核心的綜合耐久性技術(shù)方案。然而我國(guó)目前尚沒有大型海洋工程超長(zhǎng)壽命服役的相關(guān)技術(shù)規(guī)范,高性能混凝土的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用尚為空白,因此結(jié)合陳家貢灣特大橋工程的具體要求,研究跨海大橋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性策略和高性能混凝土的應(yīng)用技術(shù)極為迫切和重要。
1陳家貢灣特大橋混凝土結(jié)構(gòu)布置和耐久性設(shè)計(jì)
1.1陳家貢灣特大橋混凝土結(jié)構(gòu)布置陳家貢灣特大橋孔數(shù)—孔徑(孔—米)為60—30m,為裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁橋,橋梁上部結(jié)構(gòu):六孔一聯(lián)、全橋共十聯(lián),行車道板與橋面鋪裝采用剪力鋼筋連接;橋梁下部結(jié)構(gòu):橋墩采用雙懸臂預(yù)應(yīng)力薄壁墩,墩柱為主截面3×1.5米的帶豎肋矩形截面,基礎(chǔ)采用柱式臺(tái)、樁基礎(chǔ)或重力臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)。混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度根據(jù)不同部位在C35~C50之間。
1.2陳家貢灣特大橋附近海域氣象環(huán)境陳家貢灣特大橋地處東亞季風(fēng)比較發(fā)達(dá)的黃海之濱,受季風(fēng)和海洋氣候的影響,四季變化比較明顯,屬南溫帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候類型:夏季空氣濕潤(rùn),雨量充沛;冬季氣候干燥,時(shí)長(zhǎng)稍寒。多年年平均最低氣溫為9.1℃、最高氣溫為15.9℃。最熱出現(xiàn)在八月,月平均氣溫為25℃,最冷出現(xiàn)在一月,月平均氣溫為-4.5℃。年平均相對(duì)濕度為72%,累年全年蒸發(fā)量平均為1462.2毫米,其中全年以五月份為最高,累年平均達(dá)到180.1毫米,一月最小,僅為54.8毫米,海區(qū)全年鹽度一般在15.00~34.00‰之間變化,屬?gòu)?qiáng)混合型海區(qū),海洋環(huán)境特征明顯。
1.3陳家貢灣特大橋面臨的耐久性問題在海洋環(huán)境下結(jié)構(gòu)混凝土的腐蝕荷載主要由氣候和環(huán)境介質(zhì)侵蝕引起,主要表現(xiàn)形式有鋼筋銹蝕、鹽類侵蝕、凍融循環(huán)、溶蝕、堿-集料反應(yīng)和沖擊磨損等。陳家貢灣特大橋位于東亞季風(fēng)比較發(fā)達(dá)的黃海之濱,因?yàn)樘鞖廨^暖,嚴(yán)重的凍融破環(huán)和浮冰的沖擊磨損可不予考慮;鎂鹽、硫酸鹽等鹽類侵蝕和堿骨料反應(yīng)破壞則可以通過控制混凝土組分來避免;這樣鋼筋銹蝕破壞就成為最主要的腐蝕荷載?;炷林袖摻钿P蝕可由兩種因素誘發(fā):一是海水中Cl-侵蝕,二是大氣中的CO2使混凝土碳化。國(guó)內(nèi)外大量工程調(diào)查和科學(xué)研究結(jié)果表明:海洋環(huán)境下導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕破壞的主要因素是Cl-進(jìn)入混凝土中,并在鋼筋表面集聚,促使鋼筋產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。在陳家貢灣特大橋周邊沿海地區(qū)調(diào)查中亦證實(shí),海洋環(huán)境中混凝土的碳化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Cl-滲透速度,混凝土自然碳化速度平均為3mm/10年。因此,影響陳家貢灣特大橋結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的首要因素是混凝土的Cl-滲透速度。
2提高海工混凝土耐久性的技術(shù)措施
提高海工耐久性混凝土的主要技術(shù)措施有:
2.1海工耐久性混凝土其技術(shù)途徑是采用優(yōu)質(zhì)混凝土礦物摻和料和聚羧酸高效減水劑復(fù)合,配以與之相適應(yīng)的水泥和級(jí)配良好的粗細(xì)骨料,形成低水膠比,高密實(shí)、高耐久的混凝土材料。
2.2提高混凝土保護(hù)層厚度這是提高海洋工程鋼筋混凝土使用壽命的最為直接、簡(jiǎn)單而且經(jīng)濟(jì)有效的方法。但是保護(hù)層厚度并不能不受限制的任意增加,當(dāng)混凝土保護(hù)層過薄時(shí),易形成裂縫等缺陷使保護(hù)層失去作用,鋼筋過早銹蝕,降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和延性;當(dāng)保護(hù)層厚度過厚時(shí),由于混凝土材料本身的脆性和收縮會(huì)導(dǎo)致混凝土保護(hù)層出現(xiàn)裂縫反而削弱其對(duì)鋼筋的保護(hù)作用。
2.3混凝土保護(hù)涂層完好的混凝土保護(hù)涂層具有阻絕腐蝕性介質(zhì)與混凝土接觸粘結(jié)的特點(diǎn),其于砼粘結(jié)力不小于1.5Mpa,并且與砼表面的強(qiáng)堿性相適應(yīng),延長(zhǎng)混凝土和鋼筋混凝土的使用壽命。然而大部分涂層本身會(huì)在環(huán)境的作用下老化,逐漸喪失其功效,一般壽命在5~10年,只能作輔助措施。
2.4阻銹劑阻銹劑通過提高氯離子促使鋼筋腐蝕的臨界濃度來穩(wěn)定鋼筋表面的氧化物保護(hù)膜,其品質(zhì)對(duì)混凝土的主要物理性能、力學(xué)性能無不利影響,從而延長(zhǎng)鋼筋混凝土的使用壽命。但由于其有效用量較大,作為輔助措施較為適宜。
3加強(qiáng)陳家貢灣特大橋結(jié)構(gòu)混凝土耐久性措施
改善混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性需采取的措施:①?gòu)牟馁|(zhì)本身的性能出發(fā),提高混凝土材料本身的耐久性能,例如采用高效減水劑和高效活性礦物摻合料。②找出破壞混凝土耐久性作用的內(nèi)在因素和外在因素,對(duì)主因和次因?qū)ΠY施治,并根據(jù)具體情況采取除高性能混凝土以外的補(bǔ)充措施,例如綜合防腐措施。采用高性能混凝土是在惡劣的海洋環(huán)境下提高結(jié)構(gòu)耐久性的基本措施,然后根據(jù)不同構(gòu)件和部位,盡可能提高鋼筋保護(hù)層厚度(一般不小于50mm),某些部位還可復(fù)合采用保護(hù)涂層或阻銹劑等輔助措施,形成以高性能海工混凝土為基礎(chǔ)的綜合防護(hù)策略,有效提高陳家貢灣特大橋混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。
因此,陳家貢灣特大橋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性基本方案是:首先,混凝土結(jié)構(gòu)耐久性基本措施是采用高性能混凝土,同時(shí)依據(jù)混凝土構(gòu)件所處結(jié)構(gòu)部位及使用環(huán)境條件,采用必要的補(bǔ)充防腐措施,如摻加鋼筋阻銹劑、混凝土外涂保護(hù)層等。在保證施工質(zhì)量和原材料品質(zhì)的前提下,混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性將可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
對(duì)于具體工程而言,耐久性方案的設(shè)計(jì)必須考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,如原材料的耐久性指標(biāo)、工藝設(shè)備的可行性等,以及混凝土配合比經(jīng)濟(jì)上的合理性。也就是說應(yīng)該采取有針對(duì)性的,因地制宜的制定防腐方案。
根據(jù)設(shè)計(jì)院提出的陳家貢灣特大橋主要部位構(gòu)件的強(qiáng)度等級(jí)要求、構(gòu)件的施工工藝和環(huán)境條件,對(duì)各部位混凝土結(jié)構(gòu)提出具體的耐久性方案。
4陳家貢灣特大橋高性能混凝土原材料耐久性
4.1試驗(yàn)用原材料及其物理化學(xué)性能
4.1.1水泥試驗(yàn)中采用了P.Ⅱ52.5,有關(guān)性能參數(shù)見下表。
4.1.2高爐磨細(xì)礦渣(S95)
高爐磨細(xì)礦渣(S95)的有關(guān)性能參數(shù)見表
4.1.3硅粉
硅粉的有關(guān)性能參數(shù)見表
4.1.4粗骨料
混凝土配制試驗(yàn)用石為5~25mm連續(xù)級(jí)配碎石。
4.1.5細(xì)骨料
混凝土配制試驗(yàn)用砂檢驗(yàn)結(jié)果如表
4.1.6減水劑
試驗(yàn)采用HSN-A聚羧酸高性能混凝土減水劑。
4.1.7拌和用水飲用水。
4.2試驗(yàn)方案和主要試驗(yàn)方法從高性能海工混凝土的基本要求出發(fā),在原材料的優(yōu)選試驗(yàn)中,以混凝土的坍落度和擴(kuò)展度評(píng)價(jià)混凝土的工作性,以抗壓強(qiáng)度等評(píng)價(jià)混凝土的物理力學(xué)性能,以混凝土的電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)(自然擴(kuò)散法)試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)混凝土的抗氯離子滲透性能,并以耐久性能為首要要求。
試驗(yàn)中所采用的主要試驗(yàn)方法有:
4.2.1坍落度、擴(kuò)展度混凝土的坍落度、擴(kuò)展度按《新拌混凝土性能試驗(yàn)方法》GBJ80-85測(cè)定。
4.2.2抗壓強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度按《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》GBJ81-85測(cè)定。
4.2.3混凝土的抗凍性能試驗(yàn)參照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》(GBJ82-85)進(jìn)行。
4.2.4混凝土的電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)快速試驗(yàn)NEL-PER型混凝土電通量測(cè)定儀來評(píng)價(jià)混凝土抵抗氯離子滲透能力的標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)儀器采用北京耐爾NEL-PER型混凝土電通量測(cè)定儀。通過在¢95×50mm的混凝土試樣兩端施加60V的直流電壓,通過檢測(cè)6hrs內(nèi)流過的電量大小來評(píng)價(jià)混凝土的滲透性。
用RCM-DH型氯離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定儀測(cè)定混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)的試驗(yàn)方法,RCM法參照DuraCrete非靜態(tài)電遷移原理制定,定量評(píng)價(jià)混凝土抵抗氯離子擴(kuò)散的能力,本方法適用于骨料最大粒徑不大于25mm的試驗(yàn)室制作的或者從實(shí)體結(jié)構(gòu)取芯獲得的混凝土試件。將標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天的混凝土試件浸泡于質(zhì)量濃度為3.0%的NaCl溶液中至指定齡期后,用混凝土切割機(jī)將混凝土試件切割成直徑=100±1mm,高=50±2mm的試件。將試件放入電解槽的夾具中,注入1L0.2mol/LKOH正極溶液與1L含5%NaCl的0.2mol/LKOH負(fù)極溶液,用測(cè)試機(jī)主機(jī)電源進(jìn)行電遷移過程,劈開試件,用0.1mol/LAgNo3溶液測(cè)定顯色深度,最后用軟件計(jì)算混凝土試件的氯離子擴(kuò)散系數(shù)。
4.3混凝土配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)主要研究C40和C50高性能海工混凝土的性能
4.4高性能混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果及分析混凝土的物理力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果,常規(guī)耐久性能試驗(yàn)結(jié)果
高性能海工混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)和抗凍性能
高性能海工混凝土與普通混凝土相比較,具有優(yōu)良的工作性能、相近的物理力學(xué)性能和優(yōu)異的耐久性能,尤其是其耐海水腐蝕性能,混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)可小于3.0~1.0E-12m2/s
5海工耐久性混凝土的質(zhì)量保證措施
5.1影響海工耐久性混凝土質(zhì)量的因素高性能海工耐久性混凝土一般通常具有較高的膠凝材料用量、低水膠比與摻入大量活性摻合料等配制特點(diǎn),致使高性能混凝土的硬化特點(diǎn)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)同傳統(tǒng)的普通混凝土相比具有很大的差異,隨之帶來了它的早期體積穩(wěn)定性差、容易開裂等問題。而混凝土的裂縫正是在使用階段環(huán)境侵蝕性介質(zhì)侵入的通道,進(jìn)而削弱其耐久性。
5.2提高海工耐久性混凝土質(zhì)量措施在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),澆筑的混凝土由于陽光直射溫度較高產(chǎn)生溫差過大的現(xiàn)象,同時(shí)由于海灣地區(qū)海風(fēng)比較強(qiáng)烈也容易造成混凝土表面失水過快,混凝土表面收縮較大而導(dǎo)致混凝土開裂。因此,在實(shí)際澆筑混凝土過程中,T梁或其它結(jié)構(gòu)的混凝土澆注完畢后應(yīng)立即在頂面和四周采取保溫保濕措施。對(duì)于T梁等大型預(yù)制構(gòu)件,由于預(yù)制場(chǎng)地的限制和施工進(jìn)度要求,采用低溫蒸養(yǎng)的方式。
對(duì)于現(xiàn)澆混凝土,混凝土成型抹面結(jié)硬后立即覆蓋土工布,砼初凝后立即進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)用水為外運(yùn)淡水,記錄每天的溫度和風(fēng)向,避免混凝土干濕交替,拆模前12小時(shí)擰松加固螺栓,讓水從側(cè)面自然流下養(yǎng)護(hù),側(cè)面拆模不小于48小時(shí)。
根據(jù)建筑物投入使用中的需求進(jìn)行設(shè)計(jì),這種理念稱為概念設(shè)計(jì)。先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行考察,得出一個(gè)宏觀的設(shè)計(jì)方案,再將方案中的各結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討,得出優(yōu)化方案,這種設(shè)計(jì)方法具有科學(xué)合理、節(jié)省時(shí)間的優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)代建筑中得到了廣泛使用。高層建筑結(jié)構(gòu)特殊,對(duì)抗震性能的要求高于其他建筑,概念設(shè)計(jì)通過對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的承載力進(jìn)行分析計(jì)算,對(duì)不符合規(guī)范的主要承重部位進(jìn)行加固?;炷两Y(jié)構(gòu)在高強(qiáng)度的壓力作用下很容易出現(xiàn)裂縫,內(nèi)部鋼筋材料也會(huì)出現(xiàn)彎曲情況,促成這種質(zhì)量問題的因素一方面是材料選取不合理,更重要的是設(shè)計(jì)方案不夠科學(xué),高層結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題主要分為以下幾方面:
1.1結(jié)構(gòu)不合理、性能缺少驗(yàn)證。在高層建筑設(shè)計(jì)中同時(shí)要考慮多種因素,保證結(jié)構(gòu)承載力的前提下盡量減少造價(jià)成本,需要將建筑結(jié)構(gòu)從總體至細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化工作多數(shù)是將設(shè)計(jì)圖紙中的一些參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析,適當(dāng)?shù)募庸虊w厚度,常出現(xiàn)缺少對(duì)地基承載力的實(shí)際考察情況。高層建筑的抗震能力規(guī)定在中等強(qiáng)度地震時(shí)建筑物不會(huì)產(chǎn)生高危裂縫,并可通過修補(bǔ)達(dá)到預(yù)期效果,在發(fā)生高強(qiáng)度的地震時(shí)建筑物保證結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)坍塌。地震發(fā)生的幾率很小,一旦發(fā)生具有極大的毀滅性,高層建筑抗震性能只停留在設(shè)計(jì)層面,從數(shù)據(jù)上分析已經(jīng)達(dá)到了國(guó)家要求,但各施工地點(diǎn)基層土壤礦物質(zhì)組成存在差異,松軟程度也就不同,缺少驗(yàn)證,真正發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)其穩(wěn)定性很難保證。
1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺少創(chuàng)新。高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計(jì)過程中受多種因素限制,為同時(shí)滿足多種需求,工程設(shè)計(jì)師都施行保守方案,缺少創(chuàng)新精神。鋼筋混凝土材質(zhì)的墻體承載能力與結(jié)構(gòu)有很大聯(lián)系,在剪力墻設(shè)計(jì)方案中,應(yīng)充分借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù),基于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新,解決承載力不足的問題,同時(shí)使高層建筑整體結(jié)構(gòu)更符合大眾審美,減少造價(jià)支出。概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)優(yōu)化上的運(yùn)用還受很多施工技術(shù)以及設(shè)備使用方面的限制,阻礙建筑工程行業(yè)進(jìn)步。
1.3受力分布不均勻。高層建筑上下層的結(jié)構(gòu)是不同的,為保證自身重力不會(huì)對(duì)建筑物造成破壞,基層修筑中會(huì)應(yīng)用到大量的鋼筋混凝土材料,加固底層的同時(shí)削弱上層,可減輕對(duì)地基的壓力,同時(shí)建筑物承受風(fēng)力和地震破壞的能力更強(qiáng)。進(jìn)行概念設(shè)計(jì)過程中,沒有充分考慮轉(zhuǎn)換層占據(jù)的空間和對(duì)受力平衡的影響,承重柱滿足了承載上層壓力的要求,但墻體產(chǎn)生的剪力不能與內(nèi)部的應(yīng)力平衡,作用在水平方向時(shí)形成了破壞力。概念設(shè)計(jì)中缺少優(yōu)化環(huán)節(jié)導(dǎo)致這一現(xiàn)象的產(chǎn)生,很難保障整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
1.4概念設(shè)計(jì)中常見問題的解決方案。設(shè)計(jì)過程中不可脫離實(shí)際情況,在前期準(zhǔn)備工作中對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量,將地區(qū)可能出現(xiàn)的自然災(zāi)害進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。充分考慮建筑物的自重,滿足對(duì)抗震性能的要求,同時(shí)在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn),應(yīng)用力學(xué)知識(shí),節(jié)省建筑過程中的原材料使用。合理修筑剪力墻,結(jié)構(gòu)在成體建筑中起到承重作用,但不能破壞空間整體性,注重格局的設(shè)計(jì),將各單元的樓梯間進(jìn)行分別設(shè)計(jì),根據(jù)不同區(qū)域的需求,可將方案進(jìn)行更改,保證整體結(jié)構(gòu)統(tǒng)一又各有特點(diǎn)。在樓體外觀的設(shè)計(jì)中加入符合當(dāng)?shù)厝宋奶厣脑?,使建筑物更具有中?guó)特色。應(yīng)用概念設(shè)計(jì)法時(shí)加強(qiáng)后期的優(yōu)化工作,注重從宏觀到細(xì)致的過渡,設(shè)計(jì)方案要具有靈動(dòng)性,應(yīng)對(duì)施工進(jìn)展過程中的突況工程師要及時(shí)進(jìn)行探討,對(duì)原有結(jié)構(gòu)做出更改,保障施工連續(xù)進(jìn)展。設(shè)計(jì)測(cè)量工作中會(huì)涉及到很多變量,對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)測(cè)量,確定合理的浮動(dòng)范圍,作為施工開展的有力依據(jù)。
2結(jié)構(gòu)選型的問題
2.1結(jié)構(gòu)的超高。在抗震規(guī)范與高規(guī)中,對(duì)結(jié)構(gòu)的總高度都有嚴(yán)格的限制,尤其是新規(guī)范中針對(duì)以前的超高問題,除了將原來的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度的建筑外,增加了B級(jí)高度的建筑。因此,必須對(duì)結(jié)構(gòu)的該項(xiàng)控制因素嚴(yán)格注意,一旦結(jié)構(gòu)為B級(jí)高度建筑甚至超過了B級(jí)高度,其設(shè)計(jì)方法和處理措施將有較大的變化。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,出現(xiàn)過由于結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略該問題,導(dǎo)致施工圖審查時(shí)未予通過,必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或需要開專家會(huì)議進(jìn)行論證等工作的情況,對(duì)工程工期、造價(jià)等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。
2.2控制柱的軸壓比與短柱問題。在鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)中,往往為了控制柱軸壓比而使柱的截面很大,而柱的縱向鋼筋卻為構(gòu)造配筋。即使采用高強(qiáng)混凝土,柱斷面尺寸也不能明顯減小。限制柱的軸壓比是為了使柱子處于大偏壓狀態(tài),防止受拉鋼筋未達(dá)屈服而混凝土被壓碎。柱的塑性變形能力小,則結(jié)構(gòu)延性就差,當(dāng)遭遇地震時(shí),耗散和吸收地震能量少,結(jié)構(gòu)容易被破壞。但是在結(jié)構(gòu)中若能保證強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì),且梁具有良好延性,則柱子進(jìn)入屈服的可能性就大大減少,此時(shí)可放松軸壓比限值。
3結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析
3.1計(jì)算模型的選取。對(duì)于常規(guī)結(jié)構(gòu),可采用樓板整體平面內(nèi)無限剛假定模型;對(duì)于多塔或錯(cuò)層結(jié)構(gòu),可采用樓板分塊平面內(nèi)無限剛模型;對(duì)于樓板局部開大洞、塔與塔之間上部相連的多塔結(jié)構(gòu)等可采用樓板分塊平面內(nèi)無限剛,并帶彈性連接板帶模型;而對(duì)于樓板開大洞有中庭等共享空間的特殊樓板結(jié)構(gòu)或要求分析精度高的高層結(jié)構(gòu)則可采用彈性樓板模型。在使用中可根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)際情況靈活應(yīng)用,以最少的計(jì)算工作量達(dá)到預(yù)期的分析精度要求,既不能不分情況一概采用剛性樓板模型,造成小墻肢計(jì)算值偏小,不安全;也沒必要都采用彈性樓板模型,無謂地增大計(jì)算工作量。
3.2抗震等級(jí)的確定。對(duì)常規(guī)高層建筑,可按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002,J186-2002)第4.8節(jié)規(guī)定確定抗震等級(jí),與主樓連為整體的裙樓的抗震等級(jí)不應(yīng)低于主樓的抗震等級(jí);對(duì)于復(fù)雜高層建筑還應(yīng)符合第10章的規(guī)定;對(duì)于地下室部分,當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí),地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)相同,地下一層以下的抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或更低等級(jí)。
3.3非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算與設(shè)計(jì)。在高層建筑中,往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。對(duì)這部分內(nèi)容尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),由于高層建筑地震作用和風(fēng)荷載較大,必須嚴(yán)格按照新規(guī)范中增加的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的處理措施進(jìn)行設(shè)計(jì)。
4結(jié)論
1.1氣泡問題
公路工程結(jié)構(gòu)物混凝土外觀存在的常見質(zhì)量問題為氣泡?,F(xiàn)今的公路工程施工技術(shù)無法做到對(duì)此問題完全避免。氣泡外觀問題產(chǎn)生的主要原因?yàn)?在混凝土的振搗中,施工力度偏弱,澆筑厚度缺乏科學(xué)合理性或是在進(jìn)行拌合操作時(shí),未對(duì)相應(yīng)的坍落度進(jìn)行有效控制。氣泡外觀問題作為混凝土外觀問題中最為主要且常見的一大問題,對(duì)其實(shí)行必要有效的控制措施,極為重要且關(guān)鍵。
1.2粘膜問題
有部分公路工程在施工中,混凝土表面在完成粘膜施工后悔簇?fù)砟欠N缺損問題。粘膜問題的產(chǎn)生對(duì)整個(gè)混凝土的外觀質(zhì)量造成了極為不利的影響,還可能會(huì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。粘膜問題的產(chǎn)生原因?yàn)?在對(duì)公路工程進(jìn)行澆筑操作時(shí),整個(gè)混凝土的下落距離未控制在科學(xué)范圍內(nèi),存在過大的問題。從而致使混凝土在掉落至地面后,又反濺于模板之上?;蚴鞘┕ぶ袡C(jī)械設(shè)備存在故障,無法及時(shí)進(jìn)行澆筑操作,或是中間暫停時(shí)間偏長(zhǎng),致使混凝土材料出現(xiàn)逐漸硬化的問題,最終導(dǎo)致粘膜問題產(chǎn)生。另外,公路工程施工作業(yè)時(shí),整個(gè)氣候環(huán)境較為惡劣,溫度偏高,致使脫模在經(jīng)過陽光直射后,在較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)散,繼而出現(xiàn)粘膜問題。粘膜問題的產(chǎn)生因素多種多樣,模板的表面光滑度問題也是一大影響因素。
1.3露筋問題
露筋問題主要是指混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的受力筋未完全被混凝土所覆蓋,出現(xiàn)外露問題,嚴(yán)重影響了鋼筋與混凝土的握裹,無法將應(yīng)力進(jìn)行充分傳遞。極易導(dǎo)致鋼筋因缺乏必要的混凝土保護(hù)而出現(xiàn)銹蝕問題,影響整個(gè)結(jié)構(gòu)物的安全性及使用壽命。露筋問題產(chǎn)生的主要原因?yàn)?在進(jìn)行混凝土澆筑施工時(shí),振搗工具與鋼筋相接觸發(fā)生碰撞,整個(gè)鋼筋墊受到影響而發(fā)生移位,在拆模后便出現(xiàn)露筋問題。結(jié)構(gòu)物的斷面太小,而鋼筋的密集性又較高,一些石子卡于鋼筋之上,混凝土泥漿無法充分覆蓋整個(gè)鋼筋周邊,暴露區(qū)域便產(chǎn)生露筋問題。材料配合比失常致使混凝土內(nèi)部發(fā)生離析顯效,模板出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿問題。
1.4表面裂紋
在結(jié)構(gòu)物混凝土的表面出現(xiàn)一些成網(wǎng)狀,較為淺細(xì)的裂縫,其花紋表現(xiàn)為六角形,具體深度范圍為5~10mm。裂紋外觀質(zhì)量問題產(chǎn)生的主要原因?yàn)?在對(duì)混凝土實(shí)施灌注操作時(shí),受到溫度、陽光照射、濕度等氣候環(huán)境變化因素的影響?;蚴钦麄€(gè)公路工程地基出現(xiàn)不均勻的沉降問題,拆模操作實(shí)施時(shí)間過早等也會(huì)知識(shí)混凝土出現(xiàn)裂紋問題。這些外觀質(zhì)量問題都是在公路工程施工中較為常見的問題,對(duì)其采取必要科學(xué)的控制措施,具有極為重要的意義。
2公路工程結(jié)構(gòu)物混凝土外觀質(zhì)量控制措施
2.1氣泡問題的控制措施
在選取相關(guān)拌合設(shè)備時(shí)應(yīng)盡可能地選取具有自動(dòng)計(jì)量裝置的設(shè)備。在拌合操作前,對(duì)設(shè)備的計(jì)量裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)認(rèn)證,確保其計(jì)量準(zhǔn)確性。對(duì)外加劑進(jìn)行計(jì)量時(shí),應(yīng)選取小臺(tái)秤,并提前進(jìn)行稱重操作。對(duì)混凝土的坍落度進(jìn)行嚴(yán)格控制。如在進(jìn)行拌制施工時(shí),需依照砂料的含水量對(duì)水灰比進(jìn)行調(diào)整,從而有效減少氣泡產(chǎn)生。在拌制及澆筑施工地點(diǎn)進(jìn)行坍落度的檢查,及時(shí)運(yùn)用拌合物,避免延長(zhǎng)其停放時(shí)間,從容有效減少坍落度損失。
2.2模板問題的控制措施
在進(jìn)行模板選擇時(shí),選取一些富有豐富經(jīng)驗(yàn)及較強(qiáng)實(shí)力的廠家進(jìn)行加工操作。在模板進(jìn)場(chǎng)前對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn),對(duì)鋼板的尺寸、焊縫平整度拼縫精度等進(jìn)行嚴(yán)格控制。依照結(jié)構(gòu)物的尺寸大小進(jìn)行模板設(shè)計(jì),運(yùn)用鋼模替代木模。在裝模操作前,可運(yùn)用小砂輪對(duì)其進(jìn)行除銹處理,擦凈后涂抹機(jī)油。整個(gè)模板內(nèi)部應(yīng)保證不存在雜物或是污點(diǎn)。確保模板的牢固性,對(duì)其接縫的拼裝嚴(yán)密性進(jìn)行嚴(yán)格檢查,接縫應(yīng)保持在2mm上下,運(yùn)用雙面型泡膜膠完全密封操作,避免出現(xiàn)漏漿問題。新模板還需對(duì)其進(jìn)行打磨處理。對(duì)于模板材料的運(yùn)用應(yīng)盡遵循隨立隨用原則,避免其產(chǎn)生不必要的砂線、銹斑。
2.3露筋問題的控制措施
對(duì)墊塊進(jìn)行穩(wěn)固處理,在水泥砂漿墊上放入鐵絲,將其綁于鋼筋之上,從而有效避免位移現(xiàn)象出現(xiàn)。在振搗操作中避免振搗棒與鋼筋發(fā)生碰撞。對(duì)于石子的選擇,應(yīng)確保其粒徑大小應(yīng)保持在整個(gè)結(jié)構(gòu)物截面最小尺寸的四分之一以內(nèi)及鋼筋凈距的四分之三以內(nèi)。對(duì)于一些存在嚴(yán)重露筋問題的部位,需指定專業(yè)方案對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)。通常所采取的修補(bǔ)方法為:將露筋上的混凝土殘留物及銹跡清除,運(yùn)用水對(duì)其實(shí)行沖潤(rùn)操作,之后再運(yùn)用1∶2或是1∶2.5的泥漿進(jìn)行平抹操作,對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
2.4裂紋問題的控制措施
針對(duì)裂紋問題采取的措施主要為加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。對(duì)于已澆灌完的混凝土進(jìn)行早期完善的養(yǎng)護(hù),避免出現(xiàn)干縮問題。在冬季進(jìn)行施工時(shí),加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)操作避免冷縮型裂縫的產(chǎn)生。進(jìn)一步加強(qiáng)施工管理工作力度,結(jié)合實(shí)際施工條件采取科學(xué)的施工措施。針對(duì)一些細(xì)小裂縫,可在沖洗后,采用泥漿進(jìn)行平抹修補(bǔ);如為大面積裂縫,可在將其薄弱區(qū)域鑿除之后,在進(jìn)行沖洗及泥漿平抹操作。
2.5施工材料及相關(guān)配合比的質(zhì)量控制
在進(jìn)行混凝土施工操作時(shí),需對(duì)其原材料的質(zhì)量及骨料的粗細(xì)量進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)格的控制。在進(jìn)行原材料的選取時(shí),需選取一些完全符合科學(xué)配合比標(biāo)準(zhǔn)的材料,對(duì)不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的材料進(jìn)行篩除處理。依規(guī)范進(jìn)行混凝土的材料配合比實(shí)驗(yàn),盡可能地選取出完全符合規(guī)范的合理級(jí)配,從而為骨料的粗細(xì)度合理配比提供保障。在進(jìn)行水灰比的明確時(shí),應(yīng)將多次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果作為基礎(chǔ)依據(jù)。在進(jìn)行了反復(fù)對(duì)比研究之后,選取其中最為優(yōu)質(zhì)的比例方案。如果在一些氣候環(huán)境惡劣條件下進(jìn)行工程的施工作業(yè),還需對(duì)氣候因素給予混凝土外觀質(zhì)量的影響進(jìn)行全面充分的考量,盡可能地將不利影響降到最低。較為科學(xué)的配合比選擇是:采用施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用的材料進(jìn)行混凝土的配合比設(shè)計(jì)。而所選取的混凝土材料,在保證其質(zhì)量的前提下,盡可能地選取一些色澤度較為同等的砂、石、水泥。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞:建筑工程;混凝土;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
近年來,隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展的深入推進(jìn),建筑需求量越來越多。在現(xiàn)代建筑工程施工過程中,混凝土結(jié)構(gòu)是普遍使用的一種結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)具有承載力強(qiáng)、耐久性好、剛度大、耐火性高、安全性高等特點(diǎn),同時(shí)在施工過程中施工成本較低,得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際中,為了確保建筑混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)建筑工程的各項(xiàng)功能,必須對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可能存在的問題進(jìn)行嚴(yán)格的管控,合理分析,并制定相應(yīng)的解決對(duì)策,為建筑工程施工質(zhì)量的提高打下良好基礎(chǔ)。
1建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不足
1.1地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的問題
在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,天然地基獨(dú)立基礎(chǔ)有時(shí)因?yàn)槌至油翆臃植疾痪鶆?,使基礎(chǔ)坐落在軟硬不均的土層上,相鄰基礎(chǔ)沉降差過大,導(dǎo)致基礎(chǔ)變形過大;由于地下室在提高建筑穩(wěn)定性、地基承載力、減少地震破壞以及解決建筑埋深等方面有十分重要的作用。因此,在很多建筑工程中,經(jīng)常會(huì)設(shè)置地下室。當(dāng)建筑選址在山地上時(shí),由于原始地貌水位較低,設(shè)計(jì)過程中往往會(huì)忽視建筑工程竣工后由于回填土體毛細(xì)現(xiàn)象,導(dǎo)致地下室底板及外墻承載力不足,出現(xiàn)墻體裂縫和底板涌水現(xiàn)象,給工程項(xiàng)目帶來難以解決的問題和損失。
1.2混凝土上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題
在混凝土結(jié)構(gòu)上部設(shè)計(jì)時(shí),還存在一些問題,框架結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)防防線較少;因梁跨度大,梁截面高度就大,而框架柱截面較小,導(dǎo)致強(qiáng)梁弱柱情況出現(xiàn);框架—剪力墻和剪力墻結(jié)構(gòu)中,剪力墻布置不均勻,出現(xiàn)單肢剪力墻剛度過大,應(yīng)力集中,連梁剛度過強(qiáng)等;高層結(jié)構(gòu)中忽視零應(yīng)力區(qū)等現(xiàn)象。這樣類似問題出現(xiàn),會(huì)給建筑結(jié)構(gòu)的安全帶來隱患。
2混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不足的應(yīng)對(duì)策略
2.1混凝土結(jié)構(gòu)地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
在實(shí)際工程中,采用天然地基基礎(chǔ)形式時(shí),要么基礎(chǔ)情況非常好,地基承載力非常高;要么上部荷載較小,樓層數(shù)較低,對(duì)地基承載力要求也較低,采用天然地基可以使工期短、造價(jià)低。但無論如何都要滿足地基的強(qiáng)度和變形要求。根據(jù)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定,地基承載力特征值低于130kPa、相鄰建筑物距離過近可能導(dǎo)致發(fā)生傾斜、建筑物附近堆載過大等都應(yīng)進(jìn)行變形驗(yàn)算。當(dāng)基礎(chǔ)處于軟硬不均的持力層土層上時(shí),要采用褥墊層以調(diào)整不均勻沉降。根據(jù)具體情況,進(jìn)行厚度約為500~600mm的換填,并進(jìn)行分層碾壓夯實(shí)。采用錐形獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí),斜面坡度小于1:3,混凝土能夠振搗密實(shí),保證基礎(chǔ)強(qiáng)度和高度的要求。在對(duì)基礎(chǔ)間拉梁設(shè)計(jì)時(shí),要充分考慮梁上土的重量和柱底荷載拉力的作用,適當(dāng)?shù)脑黾优浣?,從而保證基礎(chǔ)的整體剛度。對(duì)于地下室工程,宜建造在密實(shí)、均勻、穩(wěn)定的地基上。當(dāng)處于不利地段時(shí),應(yīng)采取相應(yīng)措施。充分考慮各個(gè)構(gòu)件所承受的荷載,尤其是水浮力,回填土后水的壓力會(huì)升高。底板的浮力會(huì)加大,墻體的水平壓力也會(huì)增高。針對(duì)這樣的問題,在建筑使用功能允許的情況下,應(yīng)將底板和地下室外墻盡量分隔成小跨,以減小壓力對(duì)底板和外墻的影響,減少開裂情況的發(fā)生。同時(shí),可以提高墊層混凝土強(qiáng)度等級(jí),厚度也不小于100mm。
2.2混凝土結(jié)構(gòu)上部設(shè)計(jì)
上部設(shè)計(jì)中,宜設(shè)置多道防線。(1)對(duì)整體建筑的抗震要求進(jìn)行全面考慮,也就是重視概念設(shè)計(jì)??拐鹪O(shè)計(jì)宜采用平面布置基本均勻,豎向剛度無明顯變形、承載力無明顯突變的結(jié)構(gòu)體系,不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則結(jié)構(gòu)。因此應(yīng)選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件截面尺寸以及合適的配筋方式,確保豎向構(gòu)件有足夠的延性,增大構(gòu)件的塑性變形能力。框剪結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),剪力墻應(yīng)沿著縱橫兩個(gè)方向,布置在建筑周邊、電梯間、樓梯間及荷載較大的位置,墻體間距滿足規(guī)范,同時(shí)單片剪力墻的水平剪力不能高于結(jié)構(gòu)底部總水平剪力的30%。在設(shè)計(jì)第二道防線時(shí),要對(duì)剪力墻連梁的跨高比進(jìn)行嚴(yán)格控制。實(shí)踐表明,剪力墻連梁跨高比為5時(shí),各項(xiàng)性能是最好的。(2)在進(jìn)行剪力墻梁、柱設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該堅(jiān)持強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固的原則。此外,對(duì)于中震程度建筑混凝土結(jié)構(gòu),需要考慮第一級(jí)別剪力墻,墻肢數(shù)量最少要保持4肢。當(dāng)?shù)谝患?jí)別的剪力墻進(jìn)入塑性階段后,需要在級(jí)別較小的剪力墻進(jìn)行多道設(shè)防,避免建筑在震動(dòng)下過度變形,從而對(duì)級(jí)別小的剪力墻造成危害。在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)者應(yīng)有選擇的將縱橫兩片剪力墻連接在一起,在遇到中震或者大震時(shí),剪力墻開裂會(huì)達(dá)到耗能的作用,這樣就保持了建筑延性破壞,確保了建筑整體性能不損壞,真正做到小震不壞、中震可修、大震不倒,以保證人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。
3結(jié)束語
在新時(shí)期下,不管是業(yè)主,還是建設(shè)單位都對(duì)建筑工程的整體質(zhì)量有很高的要求,即使是墻體開裂都會(huì)對(duì)人的心理帶來不好的影響。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)具體情況,認(rèn)真、仔細(xì)的對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),并反復(fù)審查,發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)解決,不斷優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,從而促進(jìn)建筑工程施工質(zhì)量的提升,為整個(gè)建筑工程各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)提供保障。
作者:毛亞鳳 單位:昆明理工大學(xué)
參考文獻(xiàn):
[1]張立軍.論房屋建筑混凝土施工技術(shù)[J].工程技術(shù)研究,2017,(2):73+75.
[2]仇文法.建筑工程混凝土施工技術(shù)與質(zhì)量管理[J].住宅與房地產(chǎn),2015,(28):53+57.
Abstract:Article the concept of durability design of concrete structures, grade, in principle, the influencing factors in the design to do some detailed analysis, and effective measures to enhance the durability of concrete structures
關(guān)鍵詞:混凝土結(jié)構(gòu);耐久性;設(shè)計(jì)
Keywords: concrete structures; durability; design
中圖分類號(hào):TU377 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
一、混凝土耐久性的概念、等級(jí)、原則
(一)混凝土耐久性的概念
混凝土耐久性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi),在任何一種環(huán)境作用下,都不用額外的費(fèi)用加固處理直接就能保持其安全性、正常使用和可接受的外觀能力?;炷聊途眯灾饕ǎ嚎箖鲂?、抗?jié)B性、碳化。
(二)混凝土耐久性的等級(jí)
1、一級(jí)耐久性
主要是針對(duì)室內(nèi)干燥環(huán)境下的住宅、辦公樓等室內(nèi)構(gòu)件來說的,用簡(jiǎn)單的粉刷或油漆防護(hù)就可以,也就是能夠滿足在規(guī)定的使用年限內(nèi)所要求的年限。
2、二級(jí)耐久性
主要是針對(duì)露天環(huán)境或高溫環(huán)境下的構(gòu)件,在規(guī)定的使用年限內(nèi)也存在著個(gè)別需要維修的狀況,維修采用的方法可能是修補(bǔ)或更替?zhèn)€別構(gòu)件。
3、三級(jí)耐久性
在沿海地帶或受凍融作用的環(huán)境以及使用除冰鹽的結(jié)構(gòu),在規(guī)定的使用年限內(nèi)需要經(jīng)常維修的情況。
(三)混凝土的耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循的原則
在進(jìn)行混凝土耐久性設(shè)計(jì)的過程中,相關(guān)的設(shè)計(jì)人員必須要先明確出這一結(jié)構(gòu)的耐久性目標(biāo)是什么,也就是設(shè)定的使用期限;還要確定出耐久性失效標(biāo)準(zhǔn)是什么。一般情況下,使用期限可以分成四類。對(duì)于耐久性失效標(biāo)準(zhǔn),有多種說法。大多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為:一是以結(jié)構(gòu)性能退化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力降低到承載能力極限狀態(tài),稱為承載能力耐久性失效標(biāo)準(zhǔn);另一種說法是由于耐久性能退化使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了變形,從而不能夠滿足正常使用的基本需求,我們主要是以鋼筋銹蝕發(fā)展到出現(xiàn)混凝土沿順筋開裂作為正常使用耐久性失效標(biāo)準(zhǔn)。
二、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素
(一)混凝土的堿――集料反應(yīng)
堿――集料反應(yīng)主要是指混凝土中的堿與集料中活性組分發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),進(jìn)而引起混凝土的膨脹、開裂、甚至破壞。目前,因堿――集料反應(yīng)不得不拆除大壩、海堤、橋梁的事件并不在少數(shù)。混凝土的堿――集料反應(yīng)必須要具備三個(gè)條件:有相當(dāng)數(shù)量的堿、相應(yīng)的活性集料、水分。避免混凝土的堿――集料反應(yīng)可以采取以下方法:一是限制混凝土的堿含量;二是避免采用活性集料;三是摻用混合材。(二)混凝土的凍融破壞
當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)在冰點(diǎn)以下環(huán)境中時(shí),混凝土內(nèi)孔隙中的水將結(jié)冰,隨之會(huì)產(chǎn)生體積膨脹進(jìn)而形成各種壓力。一旦壓力達(dá)到一定程度時(shí),就會(huì)導(dǎo)致混凝土破壞?;炷恋膬鋈谄茐淖铒@著的特征就是表面剝落,甚至在嚴(yán)重時(shí)還會(huì)露出石子。此外,混凝土的抗凍性能與混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)和氣泡含量多少有著直接相關(guān),孔小破壞作用就小,封閉的氣泡多了,坑凍性也好。影響混凝土抗凍性的因素還有:孔結(jié)構(gòu)、含氣量、水灰比、集料的孔隙率、混凝土的飽和度等。
(三)化學(xué)侵蝕
一般情況下,可以將化學(xué)侵蝕分成淡水腐蝕、碳酸腐蝕、一般酸性水腐蝕、硫酸鹽腐蝕等幾類。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)處于有侵蝕性介質(zhì)作用的環(huán)境中時(shí),就會(huì)引起化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng),從而受到侵蝕,引起一系列破壞。當(dāng)水中溶有一些酸類時(shí),水泥石就受到溶淅和化學(xué)溶解雙重作用,加速腐蝕;淡水的沖刷,不僅能溶解水泥石中的組分,也可以使水泥石孔隙增加,密實(shí)度也隨之降低了,造成了對(duì)水泥石的嚴(yán)重破壞;碳酸在溶淅水泥石的同時(shí),也影響了水泥石的致密度,同時(shí)也降低了水泥水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性。
(四)鋼筋的銹蝕
鋼筋的銹蝕主要表現(xiàn)為鋼筋在外部介質(zhì)作用下產(chǎn)生的電化反應(yīng),生產(chǎn)了鐵銹,也造成了混凝土順筋裂縫,整體的混凝土結(jié)構(gòu)受到了破壞。一方面,混凝土碳化和中性化主要是因混凝土的密實(shí)度不足,酸性氣體滲入混凝土內(nèi)與氫氧化鈣作用;另一方面,鋼筋會(huì)在拉應(yīng)力和腐蝕性介質(zhì)的共同作用下而形成脆性斷裂,當(dāng)鋼筋內(nèi)部存在缺陷,鋼筋在腐蝕過程中能夠產(chǎn)生少量氫氣,會(huì)導(dǎo)致鋼筋脆化。
三、設(shè)計(jì)使用年限
普通的混凝土主要是以水泥為膠結(jié)材料,并用天然砂石做骨料,在里面加上水進(jìn)行拌和,最后形成固體材料。在受到施工、環(huán)境因素的影響時(shí),加上化學(xué)作用和物理作用,混凝土就是帶著裂縫工作的。
當(dāng)混凝土所出現(xiàn)的裂縫很大時(shí),侵蝕的物質(zhì)就會(huì)從裂縫中滲入到混凝土內(nèi)部,再到達(dá)鋼筋表面引起銹蝕。鋼筋在被銹蝕后,有效面積就減少了,使結(jié)構(gòu)承載力的強(qiáng)度下降了。一旦出現(xiàn)承載力方面的問題,有時(shí)可能是脆性破壞。總之,對(duì)混凝土的結(jié)構(gòu)不僅要進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算,還要確保在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的具體要求,這個(gè)時(shí)期就被稱為了“設(shè)計(jì)使用年限”。我國(guó)的《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中已經(jīng)明確規(guī)定了:設(shè)計(jì)使用年限對(duì)臨時(shí)結(jié)構(gòu)是5年;易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件為25年;普通房屋和構(gòu)筑物為50年;記念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)為100年。因此,在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)中,應(yīng)該以此為依據(jù),進(jìn)行重點(diǎn)考慮。
四、加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的有效措施
(一)控制施工質(zhì)量
控制施工質(zhì)量可以從以下幾個(gè)方面著手:混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層的厚度控制、混凝土結(jié)構(gòu)各種孔隙的控制以及水灰比控制。選擇保護(hù)層厚度應(yīng)該根據(jù)腐蝕環(huán)境的不同來設(shè)定,在正常的室內(nèi)環(huán)境下,要設(shè)計(jì)使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)該確保保護(hù)層的厚度是按規(guī)范的規(guī)定增加到40%為宜,混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件不能留有施工縫。此外,為了保證混凝土拌和物所需流動(dòng)性,減小水灰比,可以使混凝土的總孔隙率大幅度降低。
(二)原材料的選擇
水泥類材料的強(qiáng)度和工程性能,主要是通過水泥砂漿的凝結(jié),硬化形成的,在選擇水泥時(shí),要注意水泥品種的具體性能,可以選擇水化熱低,堿含量小,耐熱性,抗凍性能好的水泥來使用。此外,在選擇集料時(shí),也要考慮其堿活性,耐蝕性和吸水性,還要改善混凝土拌合物的和易性,以便提高混凝土的耐久性。
(三)結(jié)構(gòu)的日常維護(hù)
混凝土結(jié)構(gòu)在使用階段,必須注意其檢測(cè)和維護(hù)。例如,建立檢測(cè)和評(píng)估體系,這樣對(duì)于惡劣環(huán)境下的工程建設(shè)便于檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修理,保證混凝土結(jié)構(gòu)能夠正常的使用。此外,在使用的過程中,還應(yīng)該避免結(jié)構(gòu)接觸腐蝕性物質(zhì)、也不要承受超重荷載,一旦出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞超過一定界限的情況,就必須查找原因進(jìn)行維修。
五、結(jié)語
對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的問題還有很多方面需要我們研究,因此,需要施工和設(shè)計(jì)人員在已有的經(jīng)驗(yàn)和工程的實(shí)踐基礎(chǔ)上做好結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)工作。
六、參考文獻(xiàn)
【1】徐曉華、張東影《試論混凝土試驗(yàn)研究及實(shí)踐》,《建筑技術(shù)》2005年06期。
關(guān)鍵詞:建筑工程;混凝土結(jié)構(gòu);問題;對(duì)策
中圖分類號(hào):TU198文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
前言
近年來在我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展過程中,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為其中重要的內(nèi)容,它的質(zhì)量問題不僅對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性有著嚴(yán)重的影響,還使得建筑物的功能無法得到充分的發(fā)揮。因此我們?cè)趯?duì)建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),就要對(duì)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格要求,只有這樣才能使得工程施工的質(zhì)量得到進(jìn)一步的保障。但從當(dāng)前我國(guó)建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況來看,其中還存在著許多的問題,這就對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著嚴(yán)重的影響,因此我們就需要采用相應(yīng)的技術(shù)手段,來對(duì)其進(jìn)行處理,從而保障建筑工程的施工質(zhì)量。
1、關(guān)于結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析階段中的常見問題及處理對(duì)策
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中計(jì)算與分析階段的常見問題。目前的工程建設(shè)中,大都是通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等工作,這樣不僅使得建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性得到進(jìn)一步的保障,還滿足了現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。但在不同的建筑工程施工項(xiàng)目中,其軟件系統(tǒng)的應(yīng)用效果也就存在著一定的差異,因此我們?cè)诮ㄖO(shè)計(jì)階段中,就需要根據(jù)工程施工的實(shí)際情況,對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算和分析方式進(jìn)行相應(yīng)的分析,從而保障建筑工程的施工質(zhì)量。
設(shè)計(jì)師們?cè)趯?duì)建筑混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中,除了要對(duì)計(jì)算軟件的特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的比較研究以外,還要對(duì)建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行全面了解,從而根據(jù)工程施工的實(shí)際情況,采用相應(yīng)的技術(shù)手段對(duì)其進(jìn)行處理,以確保工程的施工質(zhì)量。而且在施工的過程中,設(shè)計(jì)人員也要根據(jù)工程施工的相關(guān)要求,對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸大小進(jìn)行嚴(yán)格的控制,并采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)技術(shù)方法對(duì)其進(jìn)行處理,以確保建筑混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和強(qiáng)度得到有效的控制。
我們還要對(duì)施工材料的質(zhì)量進(jìn)行有效的控制,以避免在建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中,其質(zhì)量無法滿足工程設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需要注意的重要標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則。也是高層建筑設(shè)計(jì)單位提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量與效益的重要保障。只有在一定的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則支持下。才可以進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),總體來講。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則主要包括以下幾點(diǎn)。
建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案需要配置完善的施工地質(zhì)調(diào)查報(bào)告。最大程度的發(fā)揮建筑物地基的潛力。必要的情況下設(shè)計(jì)人員還需要對(duì)地基的變形做好相應(yīng)的演算。另一方面。設(shè)計(jì)單位還需要對(duì)建筑物進(jìn)行綜合性分析。尤其是對(duì)于建筑物負(fù)荷以及上部結(jié)構(gòu)類型。通過對(duì)這些綜合性分析。最終選定最適合的基礎(chǔ)方案。從而可以在提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)上提高設(shè)計(jì)單位經(jīng)濟(jì)效益。一條基本原則是設(shè)計(jì)單位經(jīng)常忽略的。那就是結(jié)構(gòu)措施完善原則。設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)。 需要注意結(jié)構(gòu)組件的延展性。例如建筑物中鋼筋的錨固長(zhǎng)度等。同時(shí)。設(shè)計(jì)單位還需要注意建筑物薄弱環(huán)節(jié)以及建筑物本身溫度對(duì)于建筑物組件的影響。對(duì)于這兩方面的問題。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中。需要遵循$強(qiáng)柱弱梁%強(qiáng)剪弱彎以及強(qiáng)壓弱拉&的基本原則。只有這樣才可以提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性以及牢靠性。
2、關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中常見問題及處理對(duì)策
在建筑工程施工中,基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有著十分重要的意義,這也是保障混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的主要內(nèi)容。但是我們?cè)趯?duì)其地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工的過程中。其建筑物時(shí)常會(huì)出現(xiàn)沉降的現(xiàn)象,這就對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性有著一定的影響。而且如果其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性存在著一定的問題,還可能會(huì)破壞了建筑基礎(chǔ)底板的質(zhì)量,為此我們就需要采用相應(yīng)的技術(shù)手段來對(duì)其進(jìn)行處理,從而保障建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
針對(duì)不同程度的沉降量的工程,地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)所采取的處理措施也是不同的。對(duì)于沉降量相對(duì)較小的工程,可以采用褥墊的方法處理,也就是說在地下室與持力層之間建筑一層保護(hù)帶,在沉降作用發(fā)生時(shí),保護(hù)層會(huì)承受一部分的附加應(yīng)力,防止地下室地板因受力過度而開裂或沉降。同時(shí),對(duì)天然地基也起到了養(yǎng)護(hù)的作用。這樣,地基保養(yǎng)便從根本上達(dá)到了解決。對(duì)于有地下室的建筑,地下水的季節(jié)性變化也是影響地下室底板的重要因素。當(dāng)降水期來臨,地下水位升高。底板的防水設(shè)計(jì)得尤為重要。一般的地下室建筑,由于柱下承臺(tái)的形式比較復(fù)雜,其基槽地膜形狀也是較為繁復(fù)的,建筑復(fù)雜的外在輪廓一方面加大了防水設(shè)計(jì)的難度,另一方面,增加了工程造價(jià)。很多設(shè)計(jì)工程師僅僅考慮到建筑物當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐牡乩頎顩r,忽視對(duì)降水這一因素的考慮,而導(dǎo)致在地下室底板設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)防水工程的不全面。不科學(xué)。在室外地坪之下的結(jié)構(gòu)部分,外輪廓形狀設(shè)計(jì)應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔,這樣有利于建筑防水的施工。另外,在具體的設(shè)計(jì)方略上,采用統(tǒng)一地下室底板和柱下承臺(tái)的下標(biāo)高的反承臺(tái)法。這一方法的具體做法:在地下室內(nèi)部做濾水層和覆土,同時(shí)對(duì)柱下承臺(tái)進(jìn)行加厚工程的設(shè)計(jì)。這樣一來,基槽地膜形狀變得簡(jiǎn)單,方便施工,縮短了施工時(shí)間,從而施工質(zhì)量也可以得到保證。.
3、關(guān)于混凝土上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題及處理對(duì)策
混凝土上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問題解決混凝土上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題的對(duì)策。由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中難免會(huì)需要反復(fù)的修改。所以在設(shè)計(jì)之前很有必要將相應(yīng)的準(zhǔn)備工作做好。進(jìn)行設(shè)計(jì)更改的時(shí)候。也能有一個(gè)調(diào)整的余地。一般常用的方法是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行建模計(jì)算。通過計(jì)算機(jī)將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)了問題進(jìn)行一個(gè)周密的預(yù)測(cè)和估算。在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段,要考慮建筑物的抗震功能,當(dāng)遇到中震時(shí),我們應(yīng)考慮第一級(jí)別的剪力墻。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。要保障建筑工程的質(zhì)量。要使得工程造價(jià)控制在可接受范圍內(nèi))這就需要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分考慮投資商的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)衡建筑質(zhì)量和投資回報(bào)之間的重要性)所以在設(shè)計(jì)時(shí)。應(yīng)該盡量的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。要始終牢記強(qiáng)柱弱梁強(qiáng)剪弱彎強(qiáng)壓弱拉原則。具體來說。設(shè)計(jì)時(shí)要注意測(cè)試地基的抗壓性%檢查支撐架的穩(wěn)定性%控制鋼筋的錨固氏度等方面。只有這樣才能使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終效果令人滿意。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之前。必須要和承包商投資商有一個(gè)全面和諧的溝通過程。主要是來討論建筑結(jié)構(gòu)的類型以及施工的具體要求。 這樣將會(huì)有利于設(shè)計(jì)人員充分了解本次建筑工程的施工基調(diào)。對(duì)整個(gè)建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路有一個(gè)明確的方向。 對(duì)于不同的基礎(chǔ)形式,所出現(xiàn)的問題和解決辦法也各不相同。常見問題如下:對(duì)于地下車庫(kù)中的柱下獨(dú)立基礎(chǔ),基礎(chǔ)埋深的計(jì)算方法因各地方基礎(chǔ)規(guī)范有不同的規(guī)定,對(duì)基礎(chǔ)底面積大小影響較大。當(dāng)?shù)貛?kù)底板厚度滿足一定要求的情況下,獨(dú)立基礎(chǔ)的埋深可取自室外地面及室內(nèi)地面計(jì)算埋深的平均值。對(duì)于平板筏板基礎(chǔ),上部結(jié)構(gòu)剛度、板底地基土的基床系數(shù)等都對(duì)筏板的計(jì)算有一定影響。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將上部結(jié)構(gòu)剛度傳給基礎(chǔ),考慮基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用,并合理選取基床系數(shù),有效降低基礎(chǔ)工程量。另外,基礎(chǔ)底板及地下室的外輪廓應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔,有利于防水工程的施工和降低造價(jià)。
結(jié)束語
總而言之,在當(dāng)前我國(guó)建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題還有很多,這不僅對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性有著嚴(yán)重的影響,還降低了建筑工程的效益,因此我們就需要的采用相應(yīng)的技術(shù)手段來對(duì)其進(jìn)行處理,從而保障建筑工程的施工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB500010-2002北京.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.
(1.青島理工大學(xué)藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)工程建設(shè)與安全協(xié)同創(chuàng)新中心山東青島266000;
2.青島理工大學(xué)土木工程學(xué)院山東青島2660330)
【摘要】疲勞對(duì)士木工程結(jié)構(gòu),特別是被廣泛應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)具有嚴(yán)重危害,一直以來受到廣泛關(guān)注。研究鋼筋混凝結(jié)構(gòu)的疲勞效應(yīng)問題,預(yù)測(cè)其剩余壽命,對(duì)于保障在役結(jié)構(gòu)的安全使用具有重要意義。本文介紹了混凝土材料的疲勞性能、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受彎疲勞性能和損傷鋼筋混凝土梁疲勞性能的研究現(xiàn)狀,并通過總結(jié)分析了目前已有研究中的不足,并針對(duì)當(dāng)前研究中亟待解決的問題提出了看法。
關(guān)鍵詞 疲勞性能;混凝土;強(qiáng)度
【中圖分類號(hào)】TU375; TU528.0
【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A
1. 前言
(1)在實(shí)際工程應(yīng)用中,像橋梁、吊車梁和海洋平臺(tái)等結(jié)構(gòu)承受著反復(fù)荷載的作用,這些特殊而重要的結(jié)構(gòu)在正常使用的情況下將承受反復(fù)變化的應(yīng)力和應(yīng)變作用,促使這些結(jié)構(gòu)的力學(xué)損傷不斷累積,當(dāng)損傷累積超過一定量后將會(huì)使這些承載結(jié)構(gòu)發(fā)生低于靜載強(qiáng)度的脆性破壞或破損,即結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞。但疲勞問題長(zhǎng)期以來一直未得到足夠的重視,使得混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞變成不可忽視的問題。
(2)本文從混凝土材料的疲勞性能、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受彎疲勞性能和損傷鋼筋混凝土梁疲勞性能等三個(gè)方面介紹了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞性能的研究現(xiàn)狀。
2. 混凝土材料疲勞性能研究
2.1混凝土抗拉疲勞性能研究現(xiàn)狀。
從評(píng)定在循環(huán)荷載作用下結(jié)構(gòu)對(duì)開裂的敏感性的角度來看,混凝土在純拉狀態(tài)下的疲勞性能非常重要。
Tepfers[2]采用數(shù)字模擬的方法對(duì)立方體劈裂試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理,得出在受拉應(yīng)力狀態(tài)下可采用與受壓應(yīng)力狀態(tài)下較為相似的方程來表示:
式中 fcsplm -混凝土靜力劈拉強(qiáng)度平均值;
β -材料常數(shù),可取為0.0685。
Saito和Imai等[3]進(jìn)行了純拉疲勞試驗(yàn),采用4Hz的加載頻率,試驗(yàn)中最小應(yīng)力和靜載抗拉強(qiáng)度 fctm的比值約為0.08,得出破壞概率p=0.5的S-N關(guān)系線的試驗(yàn)結(jié)果可用下式表示:
2.2混凝土抗壓疲勞性能研究現(xiàn)狀。
抗壓性能是混凝土材料性能的重要指標(biāo),因此成為科研工作者的研究重點(diǎn)。關(guān)于這一方面的研究較多,研究成果也較多。
(1) 混凝土單軸受壓疲勞性能研究現(xiàn)狀。
Graf和Brenne等[4]通過混凝土的疲勞試驗(yàn)研究了最小應(yīng)力和應(yīng)力范圍對(duì)其的疲勞強(qiáng)度的影響,同時(shí)給出了Goodman圖;Brenne和Muir等[5]利用立方體高強(qiáng)混凝土構(gòu)件研究了高強(qiáng)混凝土的疲勞強(qiáng)度以及其退化規(guī)律;Holmen等[6]通過大量的試驗(yàn)研究得出混凝土的疲勞特性和其疲勞壽命的概率分布。
Matsushita[7]利用混凝土圓柱構(gòu)件進(jìn)行了大量的疲勞試驗(yàn),得出了混凝土疲勞壽命的概率分布,并通過線性回歸的方法分析出了考慮最小應(yīng)力水平的S-N曲線關(guān)系式:
lgN=17[(1-Smax)/(1-Smin)]+0.23
(2)混凝土雙軸受壓疲勞性能研究現(xiàn)狀。
Lan等[8]通疲勞試驗(yàn)研究了板式混凝土構(gòu)件在不同應(yīng)力比下完全卸載和部分卸載兩種情況的疲勞雙軸受壓疲勞性能,得出兩種卸載方式下混凝土的疲勞性能相似,且與應(yīng)力大小無關(guān)。
大連理工大學(xué)[9]進(jìn)行定側(cè)壓雙軸受壓疲勞試驗(yàn),定側(cè)壓比分別為0.25和0.50,試驗(yàn)結(jié)果表明:定側(cè)壓的約束提高了混凝土的抗壓疲勞強(qiáng)度,縱向最大應(yīng)變和最小應(yīng)變的發(fā)展和單軸受壓情況下相似,也符合三階段規(guī)律,并綜合分析(考慮了側(cè)壓影響)出了統(tǒng)一的疲勞破壞準(zhǔn)則方程:
Smax=α-β(1-R)lgN
其中:
α=1+0.8304(δ2/fc) ,β=0.0638+0.115(δ2/fc) ; (0?δ2?fc?0.5)
(3)混凝土三軸受壓疲勞性能研究現(xiàn)狀。
關(guān)于混凝土三軸受壓疲勞試驗(yàn)國(guó)內(nèi)外研究資料較少,曹偉等[10]進(jìn)行了定向側(cè)壓約束下三軸受壓疲勞試驗(yàn),試驗(yàn)中試件的靜載破壞現(xiàn)象與疲勞破壞形態(tài)一樣,都是沿著縱向加載方向出現(xiàn)數(shù)條裂紋,符合三階段規(guī)律,但變形模量逐漸減小,得出了混凝土多軸受壓疲勞S-N統(tǒng)一方程,然而混凝土的三軸疲勞試驗(yàn)操作復(fù)雜,試驗(yàn)結(jié)果很難得出,結(jié)果的有效性難以得到確認(rèn),故現(xiàn)有的數(shù)據(jù)與資料只能作為參考。
2.3混凝土壓-拉疲勞性能研究現(xiàn)狀。
由于在壓拉循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土疲勞試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)儀器等要求較高等原因,因此目前對(duì)壓拉反復(fù)狀態(tài)下混凝土的疲勞試驗(yàn)研究較少。
Cornelissen[11]對(duì)混凝土試件進(jìn)行了疲勞試驗(yàn),頻率為6Hz,結(jié)果表明最小壓應(yīng)力的水平高時(shí),疲勞壽命明顯降低,同時(shí)分別給出了引起受拉和受壓破壞的拉壓應(yīng)力狀態(tài)下的S-N方程:
(1) 受拉破壞:
(2) 受壓破壞:
大連理工大學(xué)的呂培印等[12]也進(jìn)行了一些壓-拉疲勞試驗(yàn),在綜合考慮了最小、最大應(yīng)力水平對(duì)疲勞的影響下,通過多元回歸線性分析法得到壓-拉情況下的S-N方程:
lgN=12.02-10.64Smax-4.39Smin(Smin=0.1-0.2)
其中:
復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.932,Smax 、 Smin對(duì) lgN的偏相關(guān)系數(shù)分別為0.998和0.839,回歸誤差為0.046。
3. 鋼筋混凝土梁受彎疲勞性能研究
3.1鋼筋混凝土是一種復(fù)合材料,同時(shí)離散性又很大,所以對(duì)鋼筋混凝土梁受彎疲勞性能的研究是一項(xiàng)比較復(fù)雜的課題,但一直以來還是有許多學(xué)者對(duì)鋼筋混凝土梁受彎疲勞性能進(jìn)行了一系列的研究。
3.2目前國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn)主要都放在了等幅疲勞荷載作用下鋼筋混凝土梁的裂縫寬度、撓度、疲勞剛度的變化規(guī)律以及疲勞壽命的預(yù)測(cè)上。
3.3H.A.馬達(dá)洛夫在文獻(xiàn)[13]中詳細(xì)介紹了在重復(fù)荷載作用下鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的疲勞性能的兩類問題:(1)鋼筋構(gòu)造對(duì)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的強(qiáng)度、裂縫形成和剛度的影響;(2)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)疲勞計(jì)算理論的若干問題。
3.4沈忠斌[14]和朱曉東[15]通過對(duì)11根鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在疲勞荷載作用下的試驗(yàn)結(jié)果分析,得出了其裂縫寬度和撓度的變化規(guī)律和機(jī)理,建立了疲勞荷載作用下裂縫寬度和撓度的計(jì)算模式,同時(shí)給出了鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在疲勞荷載作用下裂縫寬度和撓度的計(jì)算公式。
3.51990年,石小平等[16]進(jìn)行了混凝土梁彎曲疲勞試驗(yàn),通過對(duì)所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出混凝土彎曲疲勞壽命的概率分布基本符合兩參數(shù)Weibull分布,并同時(shí)分析了應(yīng)力比對(duì)疲勞性能的影響,并建立了相應(yīng)的疲勞方程;
3.61991年,Byung[17]通過混凝土梁的彎曲疲勞試驗(yàn)得出S-N曲線并得出疲勞強(qiáng)度方程,并驗(yàn)證了在給定的應(yīng)力水平下疲勞壽命分布符合Weibull分布,同時(shí)研究了混凝土在變幅疲勞荷載作用下的損傷累積理論。
4. 損傷鋼筋混凝土梁疲勞性能研究
(1)目前我國(guó)的大部分鋼筋混凝土梁橋都已服役相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,主要承重構(gòu)件均有著各種各樣的損傷(銹蝕、腐蝕)情況,所以對(duì)損傷鋼筋混凝土梁的疲勞性能進(jìn)行研究具有十分重要的實(shí)際意義,國(guó)內(nèi)外對(duì)此也進(jìn)行了一系列研究。
(2)同濟(jì)大學(xué)的李士彬[18]利用13根銹蝕鋼筋混凝土梁進(jìn)行了等幅疲勞試驗(yàn)研究,通過分析認(rèn)為在等幅荷載作用下,銹蝕梁的疲勞壽命比未銹蝕梁的疲勞壽命有明顯降低,同時(shí)在相同的荷載的水平下,銹蝕梁的疲勞壽命隨銹蝕率呈指數(shù)函數(shù)下降。銹蝕鋼筋混凝土梁銹蝕率越高,剛度隨荷載循環(huán)次數(shù)的增加衰減的速率越大。
(3)華僑大學(xué)的宋小雷[19]利用18根銹蝕程度不同的鋼筋混凝土梁進(jìn)行了靜力和疲勞性能試驗(yàn)研究,研究結(jié)果表明,鋼筋混凝土梁的銹蝕率越高,鋼筋混凝土梁的疲勞壽命就越短,同時(shí)還得出了促使鋼筋混凝土梁的疲勞性能降低的重要原因是鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力下降和因銹蝕而導(dǎo)致鋼筋表面形成的銹坑和疲勞應(yīng)力之間的耦合作用。
(4)桂林理工大學(xué)的虞愛平[20]利用9根銹蝕程度不同的鋼筋混凝土梁進(jìn)行了疲勞性能以及疲勞后剩余承載力的試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果表明,銹蝕率越高的鋼筋混凝土梁的耐久性越差、疲勞性能越低。
(5)浙江大學(xué)的徐沖[21]利用四組不同(正常構(gòu)件、正常加固、銹蝕損傷加固和超載損傷加固)的鋼筋混凝土梁進(jìn)行了靜力和疲勞性能試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果表明,在循環(huán)荷載作用下說明鋼筋混凝土梁的整體剛度的重要指標(biāo)是動(dòng)撓度,且影響這一指標(biāo)的兩個(gè)重要因素是加固形式和加固前的損傷情況。
(6)大連理工大學(xué)的王海超等[22]利用8根腐蝕鋼筋混凝土梁進(jìn)行了腐蝕后鋼筋混凝土梁的靜力和疲勞性能試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果表明,較低水平的腐蝕對(duì)鋼筋混凝土梁的靜力性能影響很小,但對(duì)鋼筋混凝土梁的疲勞壽命影響較大。
(7)中南大學(xué)的趙亞敏[23]利用ANSYS等軟件,以鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋和拱橋?yàn)槟P脱芯苛似湓诔d情況下的疲勞性能,研究結(jié)果表明,超載對(duì)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋和拱橋的疲勞性能影響非常大,在一般情況下,超載的荷載增加一倍,鋼筋混凝土梁的疲勞損傷增加將近10倍。
5. 結(jié)束語
目前雖然對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞性能進(jìn)行了大量的研究,但是仍然存在著許多問題:
(1)疲勞試驗(yàn)影響因素多,離散性較大,而試驗(yàn)構(gòu)件數(shù)量往往有限,無法從不同截面尺寸、不同配筋率、不同應(yīng)力水平、不同應(yīng)力比等方面對(duì)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞分析和試驗(yàn)研究;
(2)由于在實(shí)際結(jié)構(gòu)中,構(gòu)件承受的都是變幅荷載和隨機(jī)荷載,因此還需要研究鋼筋混凝土梁在變幅疲勞荷載和隨機(jī)荷載作用下的性能研究,疲勞破壞機(jī)理,疲勞累積損傷發(fā)展規(guī)律;
(3)鋼筋混凝土疲勞壽命預(yù)測(cè)的研究工作都是基于各種理論的基礎(chǔ)上,千差萬別無法統(tǒng)一,還沒有形成一個(gè)符合實(shí)際且易于操作的框架體系;
(4)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生銹蝕后的疲勞問題對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全使用也尤為重要,目前對(duì)銹蝕鋼筋混凝十結(jié)構(gòu)的疲勞承載力、粘結(jié)滑移退化等方面的研究還不夠深入,有待加強(qiáng)。
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