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钢筋混凝土结构样例十一篇

时间:2022-06-13 21:32:08

序论:速发表网结合其深厚的文秘经验,特别为您筛选了11篇钢筋混凝土结构范文。如果您需要更多原创资料,欢迎随时与我们的客服老师联系,希望您能从中汲取灵感和知识!

钢筋混凝土结构

篇1

Abstract: the reinforced concrete structure under impact loading in explosion dynamic response is a complicated process, and reinforced concrete structure of the experiment was relatively small. Most scholars is through the finite element software to simulate the process, but by finite element method, the related theory of development, for example the dynamic characteristic of explosion, material and structure of the shock wave interaction theory, reinforced the bond-slip theory, and material plastic damage theory and so on. This paper introduced the reinforced concrete structure in the explosion load of dynamic response and failure mode of the related theory, and presents some problems of the further solution.

Keywords: reinforced concrete structure; Explosion load

中图分类号:TU37文献标识码:A 文章编号:

一、引 言

由于恐怖袭击(汽车炸弹,等)或者是生活、生产中的疏忽和意外,爆炸时有发生,严重威胁建筑物的安全与稳定以及人民的生命财产安全。比如近些年,阿富汗、伊拉克、以色列、巴勒斯坦等许多国家都发生过影响巨大的恐怖爆炸事件。

二、现有研究成果及存在的主要问题

1、爆炸波与结构相互作用理论

国内外学者对爆炸冲击荷载作用下应力波的传播规律进行了广泛的研究,通过对大量的实验数据进行拟合而得出的诸多经验公式,为实验设计、理论分析和数值模拟结果的比较提供了重要的理论基础。

W.E.Baker等基于大量实验研究提出了不同冲击波形式下的入射波压力与时间关系曲线中的正压力部分的描述方程。美国防护设计手册TM5-1300,根据试验结果给出了压力峰值、正压力持续时间等冲击波参数与折合距离的关系曲线图表,同时也给出了在自由空气爆炸作用下的反射波压力与入射波压力峰值的关系曲线。J.Henrych等]学者通过数值模拟给出自由空气爆炸作用下的压力峰值、预测压力、质点速度峰值、质点加速度峰值和持续时间的拟合公式。贾光辉、王志军、张国伟等]人通过对爆炸过程的分析,运用质量和动量守恒原理,导出了爆炸过程中应力波传播规律。该规律表明随着介质质点距装药中心距离的增大,应力波幅值在衰减,应力波波形在变化,其传播速度也在减小。都浩、李忠献、郝洪应用非线性显式动力分析软件建立了建筑物外部爆炸超压荷载的数值分析模型,分析了网格划分尺寸的大小对爆炸超压荷载计算结果的影响,模拟了建筑物外部的刚性地面上发生爆炸的过程,研究了爆炸冲击波在建筑外部空间中的传播与衰减规律,以及作用在建筑物外表面的爆炸超压荷载的特性,模拟了邻近建筑物对爆炸冲击波的反射和阻挡作用,同时研究了邻近建筑物的几何尺寸和位置等因素对作用在目标建筑物上的爆炸超压荷载的影响。

2、爆炸荷载作用下钢筋混凝土结构损伤破坏的理论分析

(1)钢筋的动态响应

Rohr I等使用试验和数值模拟的方法研究了高强钢筋在大应变率下的动力性能。林峰等采用静力和高应变率试验系统,研究了等级为HPB235、HRB335和HRB400的建筑钢筋在静载以及应变率为2~80/s下的力学性能,并经过回归分析,给出了以钢筋力学性能特征值为基础的建筑钢筋动态本构模型和Johnson-Cook模型中的参数。由于钢筋材料的静态本构模型较成熟,大多数钢筋材料的动态本构模型是基于已有的静态本构模型,通过引入应变率参数修正得到,比如欧洲国际混凝土委员会(CEB)提出的高应变率下钢筋材料屈服强度的提高系数。林峰等提出的修正三折线钢筋动态本构模型,弹塑性随动强化模型和广泛使用的Johnson-Cook模型等。由此可以看出,当前对钢筋材料的动态本构模型的试验研究工作相对较少,需要更多的试验研究。

(2)混凝土的动态响应

混凝土在动态荷载作用下,其动态特性和损伤特性与静态情况下相差很大。混凝土的动态损伤模型有:1.粘弹性模型:其中具有代表性的粘弹性模型有Maxwell模型和Kelvin模型;2.粘弹性—弹塑性模型:该模型将荷载等效为在较大的静荷载的基础上叠加一个较小的循环动载。3.粘塑性模型,具有代表性的有根据Malvern和Perzyna的基本理论建立的一维过应力模型,及在其基础上发展的三维Perzynall模型及拟线性模型;4.塑性损伤模型:该模型用损伤变量来定义和描述材料的损伤程度和状态,用经典塑性理论来处理材料的不可逆变形。Lee和Fenves基于混凝土的断裂能提出了一种新的循环荷载作用下的混凝土的塑性损伤模型,对于材料的不同损伤状态,分别用受拉和受压损伤两个变量来描述。屈服函数用多个损伤硬化变量来进行修正。

(3)钢筋和混凝土的粘结滑移

钢筋混凝土结构在爆炸荷载作用下,钢筋的粘结滑移不能忽略。影响钢筋与混凝土的粘结因素有:钢筋表面情况、埋长、变形肋的尺寸和位置、混凝土的密实性、混凝土保护层厚度、钢筋间净距等。T.D.Mylreal 和Mains提出了沿钢筋长度上的粘结应力的分布规律。S.Sorotz,Hamad等通过试验研究了变形钢筋肋的尺寸和形状对粘结应力的影响。L.A.Lutz用有限元法分析了握裹层混凝土的应力状态及相应变形。R.Tepferst应用有限元方法重点分析了钢筋横肋附近混凝土咬合齿的应力状态Kemp和Wilhelm对配置箍筋的试件进行了研究,给出了配置箍筋构件的劈裂粘结应力和极限粘结应力,Darwin等学者根据他们多年的研究成果给出了粘结力的计算公式。Esfahani和Rangan在R.Tepfers研究的基础上,结合试验结果给出了普通混凝土和高强度混凝土的劈裂粘结应力计算公式。

(4)钢筋混凝土结构在爆炸荷载作用下的动力响应及损伤

爆炸荷载作用下钢筋混凝土结构的动态响应(尤其是破坏模式)的计算与分析是当前抗爆结构等领域重要研究课题。国外许多专家学者都在从事着结构及构件的动态响应方面的研究工作,做了很多相关的试验与理论分析。

钢筋混凝土结构在爆炸荷载作用可能发生弯曲破坏、剪切破坏或弯剪破坏。弯曲破坏通常表现为钢筋的屈服、拉断以及受压区混凝土的压碎;剪切破坏通常表现为支座处发生直剪破坏或剪跨区发生斜剪破坏。数值模拟结果表明,在爆炸荷载作用下,以上三种破坏模式均有可能发生。

压力—冲量曲线,即P-I曲线,常用来对结构构件在爆炸冲击荷载作用下的损伤进行评估。国内外对于结构构件的P-I曲线的研究由来已久,并取得了一定的成果。P-I曲线能够简单的通过爆炸荷载的超压峰值和爆炸荷载的冲量大小来确定结构构件的损伤程度。不同的文献对损伤程度的划分不一样,大致分为:未破坏、轻微破坏、严重破坏、彻底破坏。目前常用的破坏准则有结构中最大位移、最大应力、最大应变和剩余承载力。以上破坏准则都有其局限性,例如最大位移,不同的破坏模式,相同的最大位移所对应的破坏程度相差较大,所以如何确定一个能够全面、准确的反应破坏程度的破坏准则至关重要。

目前,绘制钢筋混凝土结构的P-I曲线有试验方法,数值方法,和解析方法。在解析方法中[27-29],通常将结构构件简化为单自由度体系,但单自由度体系仅能代表结构某阶模态的响应,因此,简化为单自由度体系对于分析爆炸荷载作用下构件的动力行为可能并不合适。试验方法是通过试验得到结构构件在一系列爆炸荷载作用下的损伤程度,将各个损伤程度对应的爆炸荷载点绘制到P-I空间中,然后根据这些点通过曲线拟合方法得到某一特定损伤程度对应的结构构件的P-I曲线。试验法是得到结构构件P-I曲线的精确方法。但实验法需要大量的实验数据,实验经费巨大。数值方法与试验方法相比有着经济、高效、可重复性高等优点,缺点则是数值模拟的准确性受到材料模型及破坏理论的限制。同时,数值方法同样需要很大量的数据点,虽然不需耗资巨大,但需要较多的计算时间和复杂的计算。

三、需要进一步研究的几个问题

尽管近年来,学者们对钢筋混凝土结构的抗爆及加固方法有了较多的研究,但仍然存在许多问题。

首先,理论分析中都是单独考虑钢筋和混凝土的材料特性,其实钢筋在混凝土中的材料特性不同于裸筋的单轴拉伸和压缩的应力应变关系[64],结构的延性对承载力的影响、钢筋的粘结滑移、混凝土的剥落、钢筋对混凝土整体性的影响考虑的相对较少;而且混凝土动态损伤本构模型的研究主要基于混凝土单轴动态损伤特性,有些损伤模型的推导是建立在静态损伤模型的基础上,缺乏足够的试验验证;大多数混凝土动态损伤本构模型研究的主要内容都是混凝土在一次荷载作用下的应变率效应损伤演化问题,没有考虑动态荷载历史及动态周期荷载作用下疲劳累积损伤演化问题。因此,要建立合理的动态损伤演化方程和损伤本构模型,既要考虑动态荷载的应变率效应损伤问题,也要考虑周期性荷载的疲劳累积损伤问题。

篇2

当今社会,人民的生活水平逐渐的提高外加我国的建设方面发展得也比较迅速,逐渐的建造了许多民用的和工业用的建筑物。紧接着建筑物结构建造的年代、建筑物使用的年限、建筑物的设计和建筑物实际使用功能上的一些区别、并且遭受人为的或者自然灾害等等一些因素的影响,大量的已经完工的或者是正在建设中建筑物产生了或多或少程度的破坏,为此,我们必须进行一些结构的改造或者是结构的加固,从而延伸建筑物的使用年限。当下,我国的钢筋混凝土结构设计和钢筋混凝土结构的施工比较规范,也比较标准,这样就会大范围的应用在建筑物的设计中去,同时作为一名钢筋混凝土结构设计的人员,在这方面碰到一些技术方面的问题,这就会值得我们来进一步的探讨和研究。

1.钢筋混凝土结构改造加固机理的思考

人们都知道,在土木工程中钢筋混凝土结构的加固技术越来越被广泛的应用,这样就会满足新的荷载需要、施工缺陷、薄弱的结构等等,这些会在工程中可能出现的一系列的错误。同时钢筋混凝土结构的加固技术也可以用来修补因自然灾害或者是人为因素的一些工程结构。特别是一些年代比较长的建筑物。所以说,钢筋混凝土结构的加固技术作为一种现代的技术,并且这种技术在建筑工程方面也取得了比较大的成绩,例如外包粘钢法就可以加固钢筋混凝土梁。外粘钢板或者是一些聚合物片材补强加固钢筋混凝土结构的一些技术,现在已经能够成功的用在土木工程中了。钢筋混凝土结构一般在土木工程中是经常进行受弯加固的。一般在钢筋混凝土结构受拉的地方粘结钢板或者是一些聚合物板材来进行加固,这是一种减少挠度和控制裂缝和增加受弯承载力的一种有效的方法。纤维增强聚合物系列有许多的优点,例如:本身比较轻、比较耐腐蚀和使用比较便捷等等。

2.混凝土结构改造加固的方法的讨论

钢筋混凝土结构的加固的方法一般情况下可以分为两种:直接加固和间接加固。在进行钢筋混凝土结构的设计时可以根据当时的实际条件和当时的使用要求来选择合适的办法。

2.1直接加固的一般的方法

(1)锚栓锚固法。这种方法比较适用于混凝土强度等级比较大的混凝土承重结构的加固和改造,这种方法不适用于那种长久地经受比较严重的风化的建筑物。(2)粘钢加固的方法。钢筋混凝土的构件承载力不足的地方需要受弯构件在外面粘钢来加固。由此来提高钢筋混凝土构件的承受力。并且其施工的过程也比较简单方便迅速。(3)绕丝法。这种方法的优点和缺点和加大横截面的加固方法比较接近,这种方法比较适用于钢筋混凝土结构的构件截面的承载能力比较低的情况下然后加固,或者是对钢筋混凝土结构的构件施加一些横向的约束力。(4)有粘接外包型钢加固法。它是把型钢家在构建的外面,外包型钢加固钢筋混凝土梁经常用湿式外包法,也就是用环氧树脂化灌浆等方法把型刚和应该被加固的构建连接在一块儿,这样以后,加固后的构件的承受力和刚度提高是因为它的受拉和受压钢截面的面积提高而形成的。(5)加大横截面加固法:加大受力面的截面的加固方法,它的施工工艺比较简单、也能适用,比且含有施工的经验,主要适用于粱、板、柱、墙和一般的建筑物的混凝土的加固,如果现场施工时间比较长的话,就会对生产和生活的有很大的影响。(6)粘贴纤维增强塑料加固法。外贴纤维加固是用那些胶结材料把纤维增强复合材料贴在被加固的钢筋混凝土构件中受拉力的地方,这样就会使其达到提高钢筋混凝土构件的承载能力。它具有耐腐蚀、本身比较轻、使用年代比较长、维护的费用也比较低、比较防潮。(7)置换混凝土加固法。置换混凝土加固法的优点是加固以后不会影响建筑物的净空但是和加大横截面加固法的施工时间长的缺点也一样,比较适用于受压的地方混凝土的强度比较低和一些梁柱承重构件的加固。

2.2间接加固的一般方法

(1)钢筋混凝土外加层的加固方法。钢筋混凝土外加层的加固方法的优点是施工工艺比较简单、砌体加固后的承载能力也提高了很多、适应性比较强,这种方法具有比较成熟的施工经验,一般适用于柱、带壁墙的加固方面。它的缺点就是现场施工的时间比较长,对生产和生活还是有影响的,并且它在加固后建筑物的净空面积有所减少。(2)预应力加固法。这种加固法克服了一部分从外面荷载所产生的弯矩,同时也减少了外部荷载的效应,在这个的同时却增加了钢筋混凝土结构的构件的抗弯的能力。

3.结语

钢筋混凝土结构在长期的自然环境和使用环境的作用下,它的功能肯定会慢慢的下降,钢筋混凝土结构的工程的任务不仅要做好建筑物刚开始的设计工作,而且还要能科学的去评估结构受损坏的客观规律和损坏程度,而且一定要采取一些有效的方法来为结构的安全是用作保障,从而使得钢筋混凝土结构的加固以后会成为一项非常重要的工作。在当今社会,建筑物一般都会以混凝土结构、钢结构、砌体结构等等为主要的建筑结构,所以我们还是得把钢筋混凝土结构加固这方面为突破方向当成主要研究的方面。

【参考文献】

[1]赵洪波,高晓娟.钢筋混凝土框架结构加固改造[J].山西建筑,2008,34(12):85-86.

篇3

中图分类号:TU392.2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)04(b)-0192-01

钢筋混凝土结构的腐蚀,是指其与所处环境间产生了各种物理或化学反应,进而引起的材料本身性质的变化。随着建筑工程技术的不断进步,人们对建筑工程质量的要求也越来越高,腐蚀现象已成为建筑工程人员最为关注的问题之一。在建筑工程中,钢筋混凝土结构是最常用的结构形式,而腐蚀对其耐久性与可靠性造成了严重影响[1],给建筑物带来了不确定的安全隐患。由于钢筋混凝土是气、水、固三态混合而成的复杂体系,所以多种因素都会引起腐蚀现象。因此,全面了解各种环境下钢筋混凝土结构的腐蚀原因与机理,有针对性地使用正确适当的腐蚀预防措施,对于保证工程质量和延长建筑物使用寿命都具有重大意义。

1 钢筋混凝土结构的腐蚀原因与机理

钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土复合而成,环境对这两部分的腐蚀是造成钢筋混凝土结构损坏的重要因素,其腐蚀的成因与机理主要包括以下几种。

1.1 混凝土的中性化

中性化现象是指空气中的二氧化碳与水泥水化反应生成的氢氧化钙发生反应,生成碳酸钙沉淀而导致混凝土孔隙溶液pH值降至9以下的现象。一般而言,中性化也包括其他矿物导致pH值下降的碳化。发生中性化的混凝土会变得致密且重量增加,进而产生一些细微的龟裂。当中性化发展至混凝土内部的钢筋表面时,低pH值将破坏钢筋钝化膜赖以维持的碱性环境,在渗入的氧气和湿气共同作用下,就引发了钢筋的腐蚀。

1.2 氯离子的侵蚀

钢筋混凝土中的氯离子有自由态和化合态两种,只有自由态氯离子才会造成钢筋混凝土结构的腐蚀。游离的氯离子会和水形成盐酸,然后与混凝土中的氢氧化钙反应,使混凝土的密实性大大降低。另外,氯离子也是很强的去钝化剂,在其到达钢筋表面时,将会严重破坏钝化膜,造成钢筋的腐蚀,腐蚀后形成的氧化物会导致体积膨胀2.5~4倍,在混凝土内部产生超出其所能承受的拉应力,导致混凝土产生张力裂缝,降低钢筋与混凝土的握裹力,引起钢筋混凝土结构的承载力下降,严重的甚至使钢筋混凝土局部的保护层产生脱落。

1.3 混凝土的冻融破坏

混凝土的冻融破坏是指混凝土中的水在低温下受冻结冰膨胀,在混凝土内部产生超过混凝土承受强度的应力,而对其结构产生的破坏。混凝土的冻融破坏属于物理腐蚀,位于北方地区的建筑钢筋混凝土经常会发生这种腐蚀。在反复冻融破坏的循环作用下,混凝土内部的损伤会不断累积,最终形成表面剥蚀和冻胀开裂两种破坏结果。表面剥蚀是由于混凝土毛细管中的水分从内部热端向表面冷端迁移,而导致表层先受冻,在多次受冻后表面会发生逐层剥离。冻胀开裂是由于水在混凝土毛细孔中结冰,体积膨胀导致的混凝土开裂。混凝土的冻融破坏严重危害建筑物的安全性。

1.4 碱集料反应

碱集料反应是指混凝土原材料中的碱性物与集料中的活性成分发生化学反应,生成的吸水膨胀物产生混凝土内部应力导致开裂的现象[2]。其中碱性物主要来自水泥熟料和外加剂;集料中活性成分主要是二氧化硅、硅酸盐和碳酸盐等,故混凝土碱集料反应有碱―硅反应,碱―硅酸盐反应和碱―碳酸盐反应三种,其中的碱―硅反应最为常见。碱集料反应一般多为混凝土成型若干年后逐渐发生,当裂缝出现后,随着空气、水和二氧化碳等的侵入,混凝土碳化和钢筋锈蚀等又会使裂缝进一步扩大;在寒冷地区,还会使冻融破坏加速,最终将导致钢筋混凝土结构的综合性破坏。

2 预防钢筋混凝土结构腐蚀的措施

恰当选择防腐蚀材料,合理运用防腐蚀措施,都可以有效防止钢筋混凝土结构腐蚀的发生,延长建筑物的寿命。

2.1 使用耐腐蚀材料

(1)高性能混凝土。

高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,是目前较常用的防腐蚀材料。从混凝土的腐蚀原因与机理来看,多数腐蚀因素都与混凝土的渗透性有关。高性能混凝土的用水量较低,具有较优异的填充性,其中掺加的微硅粉可有效缩小混凝土中的孔隙尺寸,并且阻断内部毛细孔,使混凝土中氯离子渗透率大幅降低[3],还能减少冻融破坏对混凝土的损害。

(2)粗、细集料。

粗、细集料是碱集料反应发生的必要条件之一,因此粗、细集料的耐腐蚀性以及其表面性能都对混凝土的耐腐蚀性具有重大的影响。在选择混凝土中使用的粗、细集料时,应对其致密性、材料的吸水率和其它杂质的含量进行严格控制。

(3)外加剂。

混凝土耐腐蚀剂是一种新型的混凝土外加剂,在建筑工程中合理的使用这种外加剂,可以提高混凝土的密实性,提升钢筋的阻锈能力,从而提高钢筋混凝土结构的耐腐蚀能力与耐久性。但在使用前,必须对其中所含的氯盐含量进行检测。

2.2 使用防腐涂料

使用防腐涂料可以隔绝钢筋混凝土中的离子通路,防止腐蚀反应的产生。防腐涂料主要有钢筋表面涂层和混凝土外表面涂层两种。钢筋表面涂层主要有不锈钢钢筋、镀锌钢筋、合金钢钢筋、包铜钢筋以及环氧树脂涂层钢筋等多种类型,其中最常用的为环氧树脂涂层钢筋。混凝土外表面涂层主要有表面涂料、渗透型涂层以及聚合物改性砂浆等多种类型。其中表面涂料能够抗氧化,防紫、红外线,耐适度化学侵蚀;渗透型涂层能够部分深入混凝土内部,堵塞孔隙形成一定防护层;聚合物改性砂浆具有抗渗性好,粘结力强等特点。

2.3 合理设计混凝土配合比

设计混凝土配合比是实际建筑工程中很重要的一项工作,混凝土配合比的设计一般有两类要求,即按强度的要求或按密实度的要求。为了增强钢筋混凝土的防腐蚀性能,在进行混凝土配合比设计时,应选用按密实度要求进行混凝土配合比设计,其强度等级较高,而且具有较高的密实性。

2.4 电化学除氯

电化学除氯是指通过在混凝土外部施加电场以及阳极网格的方法,来显著降低氯化物含量、增加钢筋周围pH值、使钢筋表面重新钝化的一种新技术。使用该技术无需破坏钢筋混凝土结构的保护层,就可实现快速、高效、低成本的非破损型修复。该技术在欧美被广泛应用,我国则起步较晚。

2.5 加强混凝土施工质量管理

在实际的施工中,应加强施工质量管理,充分的混凝土捣固,认真压实处理的表面对控制混凝土裂缝产生以及提高混凝土抗腐蚀性都具有重要的作用。

3 结语

由此可见,钢筋混凝土的组成材料特性复杂,进而导致腐蚀的产生原因众多,在任何环境下的混凝土腐蚀影响因素都不是单一的。因此,只有充分的理解各种腐蚀的原因及机理,并掌握相应的防腐蚀处理措施,才能在实际工程中确保建筑工程质量,避免由钢筋混凝土结构腐蚀引起的事故,并减少建筑后期的维护费用。

参考文献

篇4

中图分类号: TU375 文献标识码: A 文章编号:

随着建筑行业的迅猛发展,超长钢筋混凝土结构的应用越来越多。由于各方面的因素,超长钢筋混凝土结构常出现裂缝。混凝土裂缝会严重影响混凝土结构的可靠性。

一、产生裂缝的原因

随着经济的高速发展,我国的建筑业也随之有着日新月异的发展。同时,随着技术水平的进步,超长钢筋混凝土结构也越来越多的被应用到各种类型的建筑中。但是随之而来的超长钢筋混凝土结构裂缝问题也逐渐严重,裂缝问题绝对不能忽视,它会带来一系列的问题:轻则产生细小裂缝,影响建筑物的美观,出现漏水渗水的问题,重则可能会发展成为大的裂缝,甚至会影响建筑物的整体稳定性,可能会导致建筑物的坍塌。

引起超长钢筋混凝土结构裂缝的原因主要有:

(一)由温度原因产生的裂缝

物质普遍具有热胀冷缩的性质,尤其是在混凝土结构中,热胀冷缩表现的尤为明显。当外界温度发生变化时,混凝土结构会产生变形。这是因为混凝土中有多种物质,每种物质随着温度变化的程度也不一样。这个变形就会对混凝土结构产生一种作用力,当这种作用力的强度大于混凝土结构本身的抗拉强度时,就会挣脱混凝土的拉力,产生裂缝。在建筑工程中,这种裂缝是比较常见的。这种裂缝的特点大多出现在建筑表面,因为在表面的温度变化是最大的。相应的,这种裂缝就比较浅,只发生在建筑表面,很少会出现在建筑体的深处。

(二)由沉陷原因产生的裂缝

近年来,经常会听到地基变形或者塌陷引起的建筑事故。一方面是存在工程问题,即在设计施工时就存在问题,另一方面是地下水的严重被透支以及环境恶化造成的影响。其实,地基沉陷引起的大的建筑事故被人们注意到了,更多的时候,地基引起的是严重的裂缝。

当地基出现沉陷(尤其是沉陷不均匀的时候),建筑的结构被强迫产生变形,导致结构物中部件与部件之间产生相互的作用力,从而使结构构件之间开裂。并且,更严重的是,地基的沉陷会不断发展,这就导致裂缝会进一步扩大。由于地基沉陷产生的变形一般比较严重,作用力也比较大,此时产生的裂缝宽度都比较大,一般是45度。并且,出现裂缝就经常会具有贯穿性。

(三)由材料原因所引起的裂缝

1.在选取骨料时,骨料的颗粒越小,那针片的含量就越大。混凝土结构中,灰所占的比重越大,就会增多水的含量,那么热胀冷缩引起的收缩量就越大,越容易引起裂缝。

2.含泥量的增大,也会造成混凝土的收缩量的增大。粗细料的大小差别太大,就会引起颗粒集配不良好,这样也容易增大混凝土的热胀冷缩,产生裂缝。

3.一些添加剂,掺合料的选择不恰当,或者添加的量不恰当,也会增加混凝土的收缩。

4. 水泥的品种原因也是一个重要原因。常见的水泥品种主要有矿渣硅酸水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矾土水泥、快硬水泥等。这些水泥之所以不同,主要是因为结构成分物质含量的不同。这就要求工程师在设计时,根据不同的具体建筑、外景环境、承担压力等实际情况来选择合适的水泥品种。

5.水泥的等级及混凝土的强度等级也会对是否产生裂缝带来影响。水泥等级、细度对混凝土裂缝影响很大。混凝土的强度等级越高,混凝土就越脆,越容易开裂,出现缝隙。

二、超长钢筋混凝土结构不设缝设计方法研究

为了保证使用超长钢筋混凝土结构的建筑的安全性可靠性,超长钢筋混凝土结构不应当出现裂缝,对超长钢筋混凝土结构不设缝设计一般可以采取两种方案:预应力混凝土和补偿收缩混凝土(微膨胀混凝土),本文就这两个方案进行了深入的研究和比较。

(一)补偿收缩混凝土(微膨胀混凝土)在不设缝设计中的应用

以前通常使用后浇带的方式来预防裂缝。即混凝土结构建成之后,再在容易产生裂缝的地方浇上一些特殊材质防止开裂。这种方法有着先天的弊病:例如无法避免渗水问题、延长工期,增加成本。在这种情况下,微膨胀混凝土技术就被提了出来。

基于微膨胀混凝土的超长钢筋混凝土结构不设缝设计可以减小冷缩和干缩对结构的影响,提高了结构的性能。在设计过程中,要求微膨胀混凝土各配料的比例要严格计算,施工时要对混凝土进行保养,结构混凝土在3~14d内膨胀性能可以得到有效发挥。在温度降低时,混凝土就在热胀冷缩的作用下开始收缩。

(二)预应力混凝土在不设缝设计中的应用

微膨胀混凝土的应用可以抵消超长钢筋混凝土结构的热胀冷缩带来的影响,有效的减少了出现裂缝的可能。但是,在后期温度稳定后再出现裂缝的情况,微膨胀混凝土就无计可施了。在这种情况下,在不设缝的设计中就考虑到了预应力混凝土。

三、超长钢筋混凝土结构不设缝设计的工程实例

某公司一期项目办公大楼的纵向长度为100米,横向长度为50米,其柱网的规格为10×10米。该建筑物的主体为两层,局部建筑为3层,整栋建筑物的楼面荷载为4.0kN/m2,屋面的荷载为2.0 kN/m2,纵向梁之间的间距为2.5米,纵向梁的截面尺寸为750×300毫米,其简易计算图如图1所示。

图1 纵向梁的简易计算图

A=100×2200+750×300=4.45×105mm2

Y=(700×100×2200+375×750×300)/ 4.45×105=535.7mm

Y的最终取值为535 mm

本建筑中的预应力筋总长度L为100、50毫米,它表现为两端开拉,混凝土的强度为C40。利用ψj15的松弛度较低强度较高的钢铰线,其fptk为1860兆帕,摩擦系数k为0.004,u为0.12,张拉的控制应力为0.7,fptk为1300N/mm2,弹性模量Eps为1.95x105 N/mm2,Ap为139.98mm2。

(1)钢筋内缩引起的损失以及张拉端锚具变形为19.4N/mm2。

(2)孔道壁与预应力筋之间的摩擦损失为236.8N/mm2。

(3)预应力钢筋中的松弛应力损失为32.5N/mm2。

(4)建筑结构的总损失值为975.4 N/mm2,平均损失值为1.2273N/mm2。

在对建筑结构进行实际设计的过程中,由于边梁的截面面积相对较小,因此最好选择3―ψj15的松弛度较低,强度较高的钢铰线。

四、总结

本文探讨了超长钢筋混凝土结构不设缝设计的两种方法,从分析的结果中我们可以发现,微膨胀的混凝土可以对温差引起的拉压力以及早期收缩进行补偿。随着工程师们的研究不断深入,必定会有更多新方法被不断提出。

参考文献:

篇5

前言

钢筋混凝土结构裂缝问题在建筑施工程中是比较多见的,同时,裂缝问题也给设计和施工人员带来很大的挑战。如何控制钢筋混凝土结构裂缝的问题则将是本文研究的核心。文中除了对钢筋混凝土结构裂缝形成的原因做了阐述以外,还针对出现的问题提出了应对措施,

希望有助于读者。

1. 混凝土结构裂缝的危害

由于在混凝土结构中存在变形能力差、拉压比低、非均质性等特点,并且混凝土的体积会随着周围环境的温度、湿度、空气以及化学反应的变化而产生变化,因此混凝土结构中很容易产生裂缝。混凝土的裂缝不仅会对建筑物结构的安全可靠性造成损害,还会影响建筑物结构的耐久性。在混凝土结构中甚至小小的裂缝若是未能妥善处理还有可能会造成建筑物坍塌,可见后果真的是不堪设想的。

2.产生钢筋混凝土结构裂缝的主要因素

2.1钢筋混凝土材料质量

钢筋混凝土结构在浇筑、硬化的过程中会产生各种应力,如果对钢筋混凝土材料不进行全面的控制,当应力超出钢筋混凝土的结构强度时就会出现裂缝。主要的材料因素有:第一,水泥和集料中存在大量的泥沙、氯离子、硫酸根离子,这会导致钢筋混凝土强度不足,在脆弱的地方会出现裂缝。第二,水泥水化热过高,并且没有应用适合的外加剂,这会造成钢筋混凝土出现早强性裂缝。

2.2钢筋混凝土施工工艺

工艺是导致钢筋混凝土结构出现裂缝的主要原因,如果钢筋混凝土施工工艺不能按规范进行,出现模板搭建不当、钢筋混凝土结构支撑不足、模板拆除过早、保湿保温不力等问题,都会导致钢筋混凝土结构裂缝的产生。

2.3钢筋混凝土施工温度

钢筋混凝土中水泥在水化和硬化的过程中会产生大量的热,由于钢筋混凝土结构导热性能差,会在钢筋混凝土结构内部产生温度与热量的积累,进而出现钢筋混凝土结构内部的应力与形变趋势,如果这种趋势超出钢筋混凝土结构强度时就会出现裂缝。

2.4钢筋混凝土湿度

钢筋混凝土在硬化的过程中会出现水分蒸发,如果不及时对钢筋混凝土结构进行保湿处理,则会产生干缩的趋势,在水分流失严重的情况下,钢筋混凝土结构表面会产生干缩裂缝,不但影响钢筋混凝土表面质量,也会影响钢筋混凝土结构的强度。

2.5钢筋混凝土提前受荷

在钢筋混凝土结构没有形成设计的强度而过早负荷会产生钢筋混凝土结构内部的变形,甚至会出现钢筋混凝土结构的裂缝,这不但会影响钢筋混凝土结构的后续施工,而且也会直接影响钢筋混凝土结构的强度。

3控制钢筋混凝土结构裂缝的主要措施

3 . 1 设计方面

减少地基的不均匀沉降基础设计方面可以采取调整基础的埋置深度、地基计算强度、垫层厚度等方法来控制地基的不均匀变形。同一软弱土地基上,应尽量采用同一种类型的基础,否则容易造成沉降量大小不均匀,从而产生危害性裂缝。合理设置结构缝设置结构缝的位置和缝宽的选定要适当,构造要合理。可以把伸缩缝、沉降缝和抗震缝合并设置。按照设计规范要求设置伸缩缝,但应考虑高温、冬期、长期暴露在大气中的建筑物,承受反复的温差,骤冷骤热,反复的干湿作用,结构内部不断产生裂缝和裂缝扩展等因素。当结构体型突变或者设置的伸缩缝间距偏大,超出规范要求时应采取有效的防开裂措施,如增大配筋率、通长配筋、设置后浇带、改善混凝土级配等。避免应力集中,合理增配构造钢筋提高抗裂能力尽量避免结构断面突变产生应力集中,在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施,适当增加附加筋,以增强其抗裂能力。

3 . 2 施工方面

在建筑施工中,一定要对材料进行严格的挑选,对建筑材料的质量进行一定的评定。在钢筋混凝土材料的配比中,一定要严格控制好用水量,不能将混凝土材料随意的进行用水,一定要根据科学的配比严格进行,在水泥的选用上,一定要选择地热的,这样有利于在混凝土的配比中降低混凝土凝固过程的水化热。在配比中,应在规定的条件下,减少水泥和水的用水量,这样就会提高混凝土的粘合性,在对混凝土的配合中,可适当的加入粉煤灰和减水剂,这样在使用时,会有良好的效果,减少建筑物的裂缝。合理设置后浇带对于大型混凝土建筑物,合理的设置后浇带有利于控制施工期的温差与收缩应力,减少裂缝。后浇带设置时,要遵循“数量适当,位置合理”的原则。后浇带一般间距为30~50m,并应贯整个底板断面。后浇带内填筑的混凝土应用微膨胀水泥或无收缩水泥,混凝土强度应比原结构强度提高一级。

3.2控制钢筋混凝土材料质量

在钢筋混凝土拌制中重点对水泥、骨料、外加剂进行严格的技术与质量控制,要根据设计与施工条件选择适于强度形成和预防裂缝的水泥品种,杜绝早强性、高水化热水泥的使用,同时应该添加一定量的减水剂、粉煤灰、延时剂,以此来控制水灰比,减少裂缝的产生。

3.3控制钢筋混凝土的配合比

要结合钢筋混凝土的设计和施工环境,做到对配合比的反复验证和精确控制,特别要对水泥、沙石等材料的配合比进行不断优化,这样有助于控制钢筋混凝土结构裂缝。

3.4控制钢筋混凝土的施工技术

一方面,要合理安排钢筋混凝土结构的施工顺序,一般采用先重、高,后轻、低的施工顺序。另一方面,做好钢筋混凝土结构的钢筋配置,钢筋的间距及保护层的大小都可能对构件的杭裂性能造成影响。加强钢筋混凝土结构的养护,保证足够的养护时间。在养护期间,还应做好温度控制工作。

4结语

钢筋混凝土结构是重要建筑、大型建筑和重点工程的主要建筑结构类型,从大趋势和环境角度看,社会和经济越发达,建筑物中应用钢筋混凝土结构的数量就越多,钢筋混凝土结构发挥优势的可能也就越大。在钢筋混凝土结构施工中受到各类因素的制约与影响会产生裂缝,这会导致钢筋混凝土结构出现安全问题,钢筋混凝土结构的建筑施工就可能失败。因此,要在钢筋混凝土结构建设过程中,从设计、施工两个方面进行技术上和管理上的预防,使钢筋混凝土结构施工更为科学和可控,以便实现钢筋混凝土结构施工质量的提升,进而为整个建筑工程打造坚实的结构、安全与功能基拙。

参考文献:

[l]王玉.伟赵朝建工春胜产生商品混凝土R期开裂的原因与防治措施[J].粮食流通技术,2005, 03.

篇6

中图分类号:TV331文献标识码: A

一.钢筋混凝土结构防腐蚀的意义

钢筋混凝土结构结合了钢筋和混凝土的优点,造价较低,在土建工程中应用非常广泛。在钢筋混凝土结构中,钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构过早被破坏的主要原因之一。新鲜混凝土是呈碱性的,其PH值一般大于12.5,在此碱性环境中钢筋容易发生钝化作用,使钢筋表面产生一层钝化膜,能阻止混凝土中钢筋的锈蚀。但当有二氧化碳、水汽和氯离子等有害物质从混凝土表面通过孔隙进入混凝土内部时和混凝土材料中的碱性物质中和,从而导致混凝土的PH值降低,就出现PH值小于9这种情况,钢筋表面的钝化膜就会被逐渐破坏,钢筋就会发生锈蚀,并且随着锈蚀的加剧,会导致混凝土保护层开裂,钢筋与混凝土之间的黏结力破坏,钢筋受力截面减少,结构强度降低等,从而导致结构耐久性的降低。

据调查, 我国20世纪90年代前兴建的海港工程,一般10~20年就会出现钢筋严重腐蚀破坏,结构使用寿命基本上都达不到设计基准期要求。我国50 年代至70年代建的海港工程,高桩码头不到20年,甚至7~8 年就出现严重钢筋锈蚀破坏,海工混凝土结构破坏已成为我国港口建设中不得不重视并迫切需要解决的问题。

二.钢筋的锈蚀原理及分类

1.钢筋的锈蚀条件:

钢筋混凝土构件内钢筋的锈蚀需要三个条件:

(1)钢筋表面碱性钝化膜破坏。正常情况下钢筋是包裹在砼之内的,砼则由于水泥的水化反应造成其初始碱性(含有一定Ca(OH)2)较强,正常情况:下钢筋在这种碱性环境下不会发生氧化腐蚀。当PH值大于1O时,钢筋腐蚀的速度很慢,当PH值小于5时,其锈蚀的速度就快。由此可见,只有当钢筋混凝土构件内的钢筋周围碱性钝化膜因砼碳化或其它原因导致破坏后,才可能出现腐蚀。

(2)必须产生电位差,使钢筋产生微电池腐蚀式大电池腐蚀。钢筋腐蚀,是由于钢筋表面不同部分之间产生电位差引起的,其作用和电池一样,在钢筋表面有微弱的电流流动。当在钢筋表面构成了许多微小电池,其电化学反应,按下式进行:

阳极反应(活化区):FeFe2+ +2e

阴极反应区:2H20+O2+4e4(OH)-

综合反应式就是:Fe2 +2(OH)一Fe(OH)2

这就是铁变成铁锈的过程。当构筑物(或构件)处在离子条件差别很大的两种环境中,或遭受杂散直流电影响时,一部分钢筋(或一部分构筑物)作为阳极,而另一部分作为阴极,这样便构成大电池腐蚀。

(3)必须具备水和氧。水和氧是钢筋腐蚀的必要条件(尤其是水),它们均参加钢筋电化腐蚀的阳极反应过程。水分子能穿透任何肉眼可辩的裂缝。水还能起着电解质的作用,并溶饵氧和其它如氯等的有害离子,从而加速了腐蚀速度。另外在一定条件下氧还可以造成浓度电池腐蚀。最常见的实例就是水线腐蚀。如浸在海水中的钢筋混凝土结构,在水线附近钢筋腐蚀最为严重,这是由于水线以上空气中的含氧量较高,而水线以下(水中)含氧量突然降低,造成浓度电池腐蚀,使水线以下的部位钢筋成为阳极而腐蚀。

2.钢筋混凝土构件中钢筋的锈蚀的几种情况。

(1)由于混凝土不密实或有裂缝存在造成钢筋的腐蚀。混凝土密实度不良和构件上产生的裂缝,往往是造成钢筋腐蚀的很重要原因。混凝土浇筑中产生露筋、蜂窝、麻面等情况,都会加速钢筋的锈蚀。因为孔隙和裂缝(一般在0.2ram以上时)给水(汽)、氧和其他侵蚀性介质的渗透创造了有利条件。因此,钢筋的电化学腐蚀和混凝土密实度、裂缝的宽度、保护层的厚度、空气的湿度以及空气中侵蚀性介质的含量,都有直接的关系。当混凝士密实度差和钢筋保护层不足时,各种介质就容易到达钢筋表面造成腐蚀。

(2)由于混凝土碳化和侵蚀性气体、介质的侵入,造成钢筋的腐蚀。空气中的二氧化碳气体,在混凝土表层中逐渐为氢氧化钙的碱性溶液所吸收,相互反应生成碳酸钙,这种现象称为混凝土的碳化,亦称“中性化”。砼碳化生成的碳酸钙很难溶解,其饱和溶液的PH值为9,因此混凝土碳化的结果,就使PH值不断下降,并不断向内部深化。混凝土碳化对混凝土强度一般无直接影响。其危害主要在于为钢筋腐蚀提供条件,而钢筋锈蚀体积将发生膨胀(体积比原来提高2.2倍),混凝土保护层将因此遭到剥落和损坏,从而降低钢筋和混凝土的工作性能;尤其对于薄壳钢筋混凝土结构和预应力高强度钢丝构件等,会造成严重的结构损坏而且这种破坏往往是脆性的,具有隐藏、突然性等特点,必须引起高度重视。

(3)由于混凝土内掺入氯盐造成钢筋的腐蚀。为提高混凝土早期强度或抗冻性能,过去人们往往在混凝土内掺入一定量的氯盐,如氯化钙、氯化钠等。氯化钙与水泥中的氢氧化钙、硅酸三钙、铝酸三钙结合,生成高水分子复合化合物,如氯硅酸盐等,并提高了氢氧化钙的溶解度。混凝土中,氯盐对钢筋的腐蚀多呈溃疡状,容易造成钢筋的应力集中:因此它的危害性是比较大的。混凝土中氯离子主要来源于原材料、外加剂加海砂、海水或氯盐高的水,以及掺加的用氯化钙作为促凝剂,用氯化钠作为防冻剂等,国内外已出现多起加氯盐过量而引起的严重腐蚀事件。

(4)由于高强钢筋中的应力腐蚀随着预应力钢筋混凝土结构的采用,出现了高强钢筋中的一种特殊腐蚀形式,即“应力腐蚀”。一般在表面只有轻微损害或根本看不见损害,这种腐蚀尤为危险,因为它没有任何预兆而可以发生突然破坏。一般认为:高强钢筋在应力(拉应力)的作用下,导致钝化膜的破坏,裂缝比较活化,并作为阳极而腐蚀。在电化学腐蚀过程中继续扩大,同时由于钢筋中具有很高的拉应力,和高强钢筋的低变形性能。因此,腐蚀和应力共同作用,使裂缝迅速向深度发展,以致钢筋在看不到明显的腐蚀现象的情况下会突然断裂

(5)电流腐蚀工业用电中的直流电,当它泄漏到地下钢筋混凝土结构中时,会造成钢筋的腐蚀。在这种情况下,电流流入处相当于阴极区,电流流出处相当于阳极区。目前我国一些直流电解工厂、电气化铁路、直流电的载流设备等的电流泄漏现象比较多,有时比较严重。这些杂散电流对钢筋混凝土结构(如基础、梁、柱等)钢筋的腐蚀破坏时有所见。

参考文献

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Abstract: Concrete structure building framework, concrete structure construction quality is good or bad, is directly related to the safety of building structure, so in the construction for the construction personnel construction must be carried out in strict accordance with the construction standard. This paper analyses the construction process and construction of the reinforced concrete structure, for reference.

Key words: reinforced concrete structure; construction technology; construction points

中图分类号U215.14文献标识码A 文章编号

1 钢筋混凝土结构施工工艺搭脚手架支撑模板绑扎钢筋浇筑混凝土砼初凝后拆除侧模砼强度达到90%(14-21天)后拆除底模及脚手架。

2 钢筋混凝土结构施工要点

2.1支模模板根据其材料可以分为木模和钢模。

(1)支设木模时,应在支设前充分湿润木模,以免在浇筑混凝土时模板吸收混凝土水分。

(2)支设钢模时,为防止混凝土在硬化过程中粘住模板,模板与混凝土的接触面应涂抹一定的隔离剂。(3)浇筑混凝土前,应先清理干净模板内的杂物且应用水冲洗干净,但模板内不应有积水。

(4)模板的安装必须准确掌握构件的几何尺寸,保证轴线位置的准确。要求模板的安装误差应严格控制在允许范围内,超过允许值必须校正。

(5)模板应具有足够的强度、刚度及稳定性, 能可靠地承受新浇混凝土的重量、 侧压力以及施工荷载,应进行强度、刚度、稳定性等计算。

(6)支模时,墙、柱脚模板应加垫木和导模,防止混凝土漏浆造成烂根;当梁、板跨度≥4m时,其底模应按跨度的1-3‰起拱;安装墙、柱模板时需有保护措施。

2.2 绑扎钢筋

(1)要求所绑扎的钢筋须规定抽取试件作力学性能检验,其质量必须符合有关标准的规定。

(2)钢筋安装时,钢筋的品种、级别、规格和数量必须符合设计要求。

(3)在绑扎钢筋时,要求梁、柱节头处的钢筋较密,核心箍筋不允许遗漏。绑扎困难的地方,应将箍筋制成两个半开口式,待绑扎就位后,按搭接10d焊接成封闭箍。

(4)在绑扎板面层支座负筋时,应先埋设好预应力钢筋套管及水电管线后再绑扎,且绑扎时应加设Φ10钢筋铁马凳,纵横间距均为1.0m,严禁在绑扎好的支座负筋上踩踏。

(5)主、次梁或次梁与次梁相交处,除按设计加吊筋外,没有标明特殊的说明外,应全部在两侧各加四道加密箍筋,直接同两条梁中箍筋搭着。

(6)梁的纵向主筋采用直螺纹、焊接及搭接焊接长,梁的受拉钢筋接头位置宜在跨中区(跨中1/3处)受压钢筋宜在支座处,同一截面内接头的钢筋面积不超过25%。

2.3浇筑混凝土

(1)应选用水化热或水化热的水泥品种配制混凝土,如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥等,减少水泥水化热的产生量;应选用Ⅱ区砂,石子应连续粒级,要求砂石均应进行颗粒级配、含泥量检验。当混凝土等级为C30时,要求砂的含泥量不大于3%,石子的含泥量不得超过1%,严格控制混凝土水灰比,添加性能优良的外加剂(如微膨胀剂、缓凝刺),充分利用混凝土的后期强度。

(2)混凝土结构一般分两次浇筑,第一次浇筑柱、剪力墙,第二次浇筑梁、板。在浇筑竖向结构的混凝土时,应分段浇筑,在底部可以先筑入50-100mm厚的水泥砂浆(与混凝土成分相同),然后浇筑混凝土,以避免混凝土出现离析现象。

(3)浇筑混凝土时应同时浇筑,大尺寸的可单浇梁板混凝土浇筑,在柱、墙浇完歇1-1.5h后再进行。 (4)混凝土自由倾落高度不应超过2m,否则应用串筒、溜槽。

(5)混凝土应采用高频振捣棒从顶部插入振捣,按300-500mm厚分层浇筑。振捣时,振捣棒应快插慢拔,插点布置应均匀排列,逐点移动,顺序进行,不应遗漏,移动间距一般不超过30-40mm。

(6)混凝士应按照操作规程要求分层均匀振捣密实,严防漏捣,每层混凝土应振捣至气泡全部排除为止。 (7)泵送混凝土时,应根据浇筑速度配备足够的振捣级别和人员,应使料斗内持续保持一定量的混凝土(20cm厚)以上,以免吸入空气造成混凝土逆流形成堵塞。

(8)在浇筑混凝土时,为防止钢筋移位,严禁振捣棒撞击钢筋,在钢筋密集处可采用带刀片的振捣棒进行振捣,保护层混凝土应振捣密实。

(9)在施工缝浇筑混凝土,要求其浇筑强度不应小于1.2MPa;在已硬化的混凝土表面上,应清除水泥浆薄膜和松动的石子以及软弱混凝土层,并加以充分湿润和冲洗干净,且不得积水;在浇筑混凝土前,首先在施工缝处铺一层水泥浆或与混凝土内成分相同的水泥砂浆,使新旧混凝土紧密结合。2.4养护在混凝土浇筑完后,应及时进行养护,让混凝土试件表面保持一定的湿度,以避免出现裂缝。养护有自然养护和蒸气养护这两种方式。

(1)自然养护,即将建筑物构件置于大气中,每隔一定时间给构件浇水,并且这个时间应符合施工规范中规定的最小时间,还有一定的防止水分蒸发的措施,以确保混凝土结构表面湿润。

(2)蒸气养护是指在预制构件厂生产试件时采用的一种养护方式,其是把构件送入蒸气室,让构件在湿润环境下养护。

(3)柱、墙拆模后浇水养护,楼板要保证在浇筑后7昼夜内处于足够的湿润状态,防手混凝土土湿润养护14昼夜。

3 施工中注意的事项

3.1钢筋绑扎施工中注意问题

(1) 柱子、墙体钢筋绑扎完成后,必须组织专门的人员对箍筋弯钩进行调校,务必保证弯钩是135°弯钩,墙体筋、箍筋的拉钩必须同时钩住水平钢筋和竖向钢筋。

(2)梁筋的二排筋因为箍筋弯钩的135°影响,有可能提不到位,那么在绑扎完成后,也必须排专人来提起二排钢筋,以保证其就位的准确性。

(3)竖向钢筋的偏位是钢筋工程中一个常常遇到的通病,其解决办法是在每楼层的梁板钢筋绑扎完成后,校准竖向钢筋的位置,然后在竖向钢筋底部加装一个箍筋,用电焊点焊在梁筋上,同时在竖向钢筋的上部另行绑扎几个箍筋,将竖向筋的间距调整均匀,绑扎牢靠,以防止竖向钢筋的移位。

(4)梁筋的水平钢筋采用闪光对焊连接,为方便吊装与绑扎,焊接长度不宜超过27米。3.2钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的。包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。

用钢筋和混凝土制成的一种结构。钢筋承受拉力,混凝土承受压力。具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。分两种:

(1)整体式钢筋混凝土结构。在施工现场架设模板,配置钢筋,浇捣混凝土而筑成;

(2)装配式钢筋混凝土结构。用在工厂或施工现场预先制成的钢筋混凝土构件,在现场拼装而成。

3.3 在构思框架结构方案时应作的考虑

(1)从力学观点看,在民用和公共建筑的平面布局中,应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距(或近似于等距)布置,这样可以相应减少边跨柱距,也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯距,可以使各跨梁截面趋于一致,而提高结构的整体刚度。

(2)结构的传力路线应简捷明了。在荷载作用下,结构的传力路线越短、越直接,结构的工作效能越高,所耗费的建材也就越少。

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钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀是很复杂的过程,它在很大程度上受到结构所暴露的环境条件与混凝土之间相互作用的影响。近年来,对结构修复的目的都在于避免水和有害物质。虽然对环境条件的检测和数据评估的技术不断进步,但由于人们对新建的已修复过的结构中钢筋腐蚀的监测工作重视不够,在这一领域的技术方法和应用经验仍较少。本文主要阐述对钢筋混凝土结构进行监测的目的,并介绍各种不同的监测方法。

1 监测目的

对钢筋混凝土结构的腐蚀进行监测有各种不同的目的,它取决于结构的状况和为保护结构所要采取的具体措施:⑴新建结构,主要是钢筋开始腐蚀的时间和引起腐蚀的原因(氯离子浓度,PH值,混凝土的湿度)。⑵已修复过的结构,主要包括修复工作的有效性和持久性、特殊的修复方法或使用产品的经验以及产生腐蚀的原因。⑶既有结构,主要包括腐蚀速率和产生腐蚀的原因。另外,通过监测可以获得用于评估腐蚀风险的间接信息。确定监测系统的类型和所要研究的参数,应考虑以下因素:⑴结构的重要性(静力学,美学,使用性能等);⑵产生腐蚀的原因(氯离子、碳化等);⑶结构所有者是否愿意安装监测系统,以及所需的成本。

2 监测技术的类型

对钢筋腐蚀进行监测可采取不同的方法,可以采取整体测量法,也可以采取局部测量法。局部测量法分为如下两种:⑴埋入结构中(传感器、参比电极);⑵移动式设备,但它们不适于整体性测量。表2-1中列出了几种重要的腐蚀监测方法。

3 用于混凝土的传感器

目前,装在混凝土中用于腐蚀监测的传感器系统的发展与应用越来越广泛。根据工作原理的不同,传感器测量法分为直接法和间接法。直接法可用来测量电化学参数,如腐蚀电位、宏电池电流和极化电阻;间接法则可测量混凝土因为腐蚀过程而产生的声发射、电解质析出或者微裂纹等方面的破坏信息。用于腐蚀监测的各种传感器见表3-1。

人工阳极是指埋入已被氯离子侵入的混凝土或砂浆中的活性腐蚀钢筋。为了测量宏电池电流,将人工阳极和结构中的钢筋垫片之间用导线连通,建议在安装之前称一下阳极钢筋的质量,这样可在随后得到实际的质量损失、点蚀孔的深度和阳极区域的具置。采用绝缘钢筋对阳极周围的混凝土性能没有改变。在安装定位后,腐蚀钢筋与垫片截面接触部分要被切除。膨胀环阳极、阳极钉系统和阳极阶梯系统都是用来测定超过氯离子临界浓度的初始时间的监测系统。用声发射法可以将因发生腐蚀过程而导致的混凝土微裂纹记录下来。由于混凝土的电阻率与其湿度有关,在评价腐蚀危害时混凝土湿度也是一个重要参数。

完全令人满意的传感器是不存在的,每个传感器系统都有它的优缺点。混凝土结构的设计者或者业主必须明确监测的目的,并弄清楚需要获得哪些方面的信息才能帮助其对结构的腐蚀情况实施有效的监控。

4 连续监测/在线监测

连续监测/在线监测就是把传感器装置植入混凝土结构中,对需要的参数(如气候、温度等)进行连续监测。在较短的时间间隔(几分钟到几小时),且有规律地重复的情况下,可将短期内和长期内各参数的变化全部监测到。

5 未来发展趋势

今后装备在线监测仪器的钢筋混凝土结构的数量将会越来越多,因为对腐蚀的在线监测是一种理想的预警系统,它能帮助人们针对具体的结构确定最佳的修复时间和修复方法,因而能明显地减少维修费用,这一点对于那些因为造价高或处于静载荷下不便于修复的重要建筑物尤为重要。因为费用较高,这项技术还未作为标准的控制方法推广使用,为了达到这个目的,需进一步开展以下研究工作:⑴降低监控系统产品的生产和安装费用;⑵简化数据记录仪的安装;⑶无线化传输数据。

[参考文献]

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Abstract: The standard aseismatic design buildings in order to achieve the "small earthquakes not bad, the shock of repairable and of the 3-level design goal, design with the small earthquakes and the seismic elastic carrying capacity calculation of the ductility of the combined method of structure. In the current specification for on the seismic design of reinforced concrete structure, based on the analyses of the requirements, and puts forward the seismic design of reinforced concrete structures of the basic method, and finally how to improve the seismic behavior of reinforced concrete structure puts forward some Suggestions.

Key Words: architecture; reinforced concrete structure; seismic; design

中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:

0、引言

地震作为一种常见的地质灾害,它是由于地壳在运动过程中产生大量的能量并释放出来导致对地表的破坏的一种地质运动现象。据相关数据统计,在全球范围内,每年大概要发生550万次的各种级别的地震。导致地震发生的原因主要包括这样几种:其一,最多的一种是由于地层深处大块的岩石由于错动、破裂等而导致的构造性地震;其二,由于火山爆发而诱导产生的地震;其三,地下开挖的矿井或者是地下岩洞由于塌陷而导致的地震;其四,油田的注水以及水库的泄洪等引发的地震;其五,爆炸或者是地下的核爆炸实验等导致的地震。地震的发生将给地表建筑带来严重的破坏,为了保证居民的生命与财产安全,有必要对建筑的混凝土结构抗震设计进行研究,以提高建筑的抗震能力,保证人们生命与财产的安全。

1、钢筋混凝土结构抗震设计规范

当前,我国施行的是最新的《建筑抗震设计规范》( GB50011—2010),它在对建筑的混凝土结构抗震设计进行规定时,要求:在对规范进行使用时,首先要确定规范所应用的有效范围和条件,之后要进行必要的结构计算与构造措施,对建筑的结构与构件进行设计,最终使之满足计算与构造的基本要求。总的来说,规范中要求的就是要采用小震弹性承载能力计算和抗震的延性结构构造相结合的方式来对混凝土结构进行针对性的设计,保证其抗震能力达到最优。

2、钢筋混凝土结构抗震设计的基本方法

2.1 钢筋混凝土结构抗震设计的基本途径

我国对于建筑结构的抗震设计基本途径以及概念设计是建立在钢筋混凝土结构的抗震设计基础之上的。它是结合地震的具体形式以及建筑的抗震设计等的相关工作经验而形成基本的设计理念与设计途径。抗震概念设计是根据地震灾难和工程经验等因素形成的基本设计经验和设计理念,最后结合相关必要的抗震计算以及构造等措施。通常而言,进行抗震的概念设计主要做到下面几点:

一,在进行建筑结构的抗震设计时,应该具有科学合理的建筑结构计算简图以及地震作用力的传递路径。尤其是在进行具体结构的布局时,尤其要避免局部构件的破坏而导致结构整体的坍塌等问题;

二,建筑的外形设计必须力求简单、对称和规则,而且要求其质量与刚度等的变化要均匀合理;

三,要保证建筑各个局部受力体之间要有可靠的连接,这样可以保证地震力能够进行有效的传递;

四,对于建筑中所包含的非结构型构件,诸如隔墙、维护墙要与建筑的结构主体有可靠的连接;

五,整个建筑的抗震结构在设计的过程中要保证其支撑系统在受到地震力作用时能保持良好的稳定性。

2.2合理选取钢筋混凝土结构抗震设计体系

在对钢筋混凝土结构进行抗震设计时,我们主要采用的结构体系有:框架结构、抗震墙结构以及框架-抗震墙结构。

其中,框架结构的特点是结构自身重量轻,适合于要求房屋内部空间较大、布置灵活的场合。整体重量的减轻能有效减小地震作用。如果设计合理,框架结构的抗震性能一般较好,能达到很好的延性。但同时由于侧向刚度较小,地震时水平变形较大,易造成非结构构件的破坏。结构较高时,过大的水平位移引起的P-效应也较大,从而使结构的损伤更为严重,故框架结构的高度不宜过高。

抗震墙结构的特点是侧向刚度大,强度高,空间整体性能好。然而,由于墙体多,重量大,地震作用也大,并且内部空间的布置和使用不够灵活。此结构比较适合于住宅、旅馆等建筑,因这类建筑墙体较多,分隔较均匀,使承重结构和围护结构达到较高程度的统一。

而框架-抗震墙结构是将前面两种结构相结合,形成一种能同时承受竖向荷载与侧向力的抗震结构体系。框架结构易于形成较大的自由灵活的使用空间,以满足不同建筑功能的要求;抗震墙则可提供很大的抗侧刚度,以减少结构在风荷载或侧向地震作用下的侧向位移,有利于提高结构的抗震能力。总而言之,框架-抗震墙结构的特点是在一定程度上克服了纯框架和纯抗震墙结构的缺点,发挥了各自的长处,刚度较大,自重较轻,平面布置较灵活,并且结构的变形较均匀。因此,框架-抗震墙结构具有很宽的适用范围,在办公楼、旅馆等公共建筑中得到了广泛的应用。

3、提高钢筋混凝土结构抗震性能的策略

3.1 选择合适的场地

选择建筑场地时,应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料,对抗震地段做出综合评价。对不利地段,应提出避开要求;当无法避开时应采取有效的措施。

3.2 结构平立面布置要均匀、规则

建筑设计应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响,宜择优选用规则的形体,其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。

3.3设计成延性结构

延性是指构件和结构屈服后,具有承载力不降低或基本不降低、具有足够塑性变形能力的一种性能。当设计成延性结构时,由于塑性变形可以耗散地震能量,结构变形虽然会加大,但结构承受的地震作用不会很快上升。延性框架的抗震设计原则有强柱弱梁、强剪弱弯、强核心区、强锚固等,延性抗震墙的抗震设计原则有强墙弱梁、强剪弱弯、加强重点部位等等。除上述设计原则外,还要进行结构概念设计。可以说,从方案、布置、计算到构件设计、构造措施每个设计步骤

都贯穿了抗震概念设计的内容。

3.4 设置多道抗震防线

在进行结构抗震设计时,除了合理选择结构体系外,还宜设置多道抗震防线。所谓多道防线,通常指的是:第一,整个抗震结构体系由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。第二,抗震结构体系具有最大可能数量的内部、外部赘余度,有意识地建立起一系列分布的塑性屈服区,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,一旦破坏也易于修复。

3.5 重视薄弱层(部位)及非结构构件的设计

在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位),使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移,是提高结构总体抗震性能的有效手段。非结构构件的地震破坏会影响安全和使用功能,应进行抗震设计。处理好非结构构件和主体结构的关系,可防止附加灾害,减少损失。

3.6逐步推广抗震性能化设计

建筑的抗震性能化设计,立足于承载力和变形能力的综合考虑,具有很强的针对性和灵活性。针对具体工程的需要和可能,可以对整个结构,也可以对某些部位或关键构件,灵活运用各种措施达到预期的性能目标——着重提高抗震安全性或满足使用功能的专门要求。

参考文献:

[1] 《建筑抗震设计规范》GB50011—2010

[2] 李国强等 《建筑结构抗震设计》[J] 中国建筑工业出版社

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2.青岛理工大学土木工程学院山东青岛2660330)

【摘要】疲劳对士木工程结构,特别是被广泛应用的钢结构和混凝土结构具有严重危害,一直以来受到广泛关注。研究钢筋混凝结构的疲劳效应问题,预测其剩余寿命,对于保障在役结构的安全使用具有重要意义。本文介绍了混凝土材料的疲劳性能、钢筋混凝土结构的受弯疲劳性能和损伤钢筋混凝土梁疲劳性能的研究现状,并通过总结分析了目前已有研究中的不足,并针对当前研究中亟待解决的问题提出了看法。

关键词 疲劳性能;混凝土;强度

【中图分类号】TU375; TU528.0

【文献标志码】A

1. 前言

(1)在实际工程应用中,像桥梁、吊车梁和海洋平台等结构承受着反复荷载的作用,这些特殊而重要的结构在正常使用的情况下将承受反复变化的应力和应变作用,促使这些结构的力学损伤不断累积,当损伤累积超过一定量后将会使这些承载结构发生低于静载强度的脆性破坏或破损,即结构发生疲劳破坏。但疲劳问题长期以来一直未得到足够的重视,使得混凝土结构的疲劳变成不可忽视的问题。

(2)本文从混凝土材料的疲劳性能、钢筋混凝土结构的受弯疲劳性能和损伤钢筋混凝土梁疲劳性能等三个方面介绍了钢筋混凝土结构的疲劳性能的研究现状。

2. 混凝土材料疲劳性能研究

2.1混凝土抗拉疲劳性能研究现状。

从评定在循环荷载作用下结构对开裂的敏感性的角度来看,混凝土在纯拉状态下的疲劳性能非常重要。

Tepfers[2]采用数字模拟的方法对立方体劈裂试验结果进行处理,得出在受拉应力状态下可采用与受压应力状态下较为相似的方程来表示:

式中 fcsplm -混凝土静力劈拉强度平均值;

β -材料常数,可取为0.0685。

Saito和Imai等[3]进行了纯拉疲劳试验,采用4Hz的加载频率,试验中最小应力和静载抗拉强度 fctm的比值约为0.08,得出破坏概率p=0.5的S-N关系线的试验结果可用下式表示:

2.2混凝土抗压疲劳性能研究现状。

抗压性能是混凝土材料性能的重要指标,因此成为科研工作者的研究重点。关于这一方面的研究较多,研究成果也较多。

(1) 混凝土单轴受压疲劳性能研究现状。

Graf和Brenne等[4]通过混凝土的疲劳试验研究了最小应力和应力范围对其的疲劳强度的影响,同时给出了Goodman图;Brenne和Muir等[5]利用立方体高强混凝土构件研究了高强混凝土的疲劳强度以及其退化规律;Holmen等[6]通过大量的试验研究得出混凝土的疲劳特性和其疲劳寿命的概率分布。

Matsushita[7]利用混凝土圆柱构件进行了大量的疲劳试验,得出了混凝土疲劳寿命的概率分布,并通过线性回归的方法分析出了考虑最小应力水平的S-N曲线关系式:

lgN=17[(1-Smax)/(1-Smin)]+0.23

(2)混凝土双轴受压疲劳性能研究现状。

Lan等[8]通疲劳试验研究了板式混凝土构件在不同应力比下完全卸载和部分卸载两种情况的疲劳双轴受压疲劳性能,得出两种卸载方式下混凝土的疲劳性能相似,且与应力大小无关。

大连理工大学[9]进行定侧压双轴受压疲劳试验,定侧压比分别为0.25和0.50,试验结果表明:定侧压的约束提高了混凝土的抗压疲劳强度,纵向最大应变和最小应变的发展和单轴受压情况下相似,也符合三阶段规律,并综合分析(考虑了侧压影响)出了统一的疲劳破坏准则方程:

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)混凝土三轴受压疲劳性能研究现状。

关于混凝土三轴受压疲劳试验国内外研究资料较少,曹伟等[10]进行了定向侧压约束下三轴受压疲劳试验,试验中试件的静载破坏现象与疲劳破坏形态一样,都是沿着纵向加载方向出现数条裂纹,符合三阶段规律,但变形模量逐渐减小,得出了混凝土多轴受压疲劳S-N统一方程,然而混凝土的三轴疲劳试验操作复杂,试验结果很难得出,结果的有效性难以得到确认,故现有的数据与资料只能作为参考。

2.3混凝土压-拉疲劳性能研究现状。

由于在压拉循环应力状态下的混凝土疲劳试验对试验仪器等要求较高等原因,因此目前对压拉反复状态下混凝土的疲劳试验研究较少。

Cornelissen[11]对混凝土试件进行了疲劳试验,频率为6Hz,结果表明最小压应力的水平高时,疲劳寿命明显降低,同时分别给出了引起受拉和受压破坏的拉压应力状态下的S-N方程:

(1) 受拉破坏:

(2) 受压破坏:

大连理工大学的吕培印等[12]也进行了一些压-拉疲劳试验,在综合考虑了最小、最大应力水平对疲劳的影响下,通过多元回归线性分析法得到压-拉情况下的S-N方程:

lgN=12.02-10.64Smax-4.39Smin(Smin=0.1-0.2)

其中:

复相关系数为0.932,Smax 、 Smin对 lgN的偏相关系数分别为0.998和0.839,回归误差为0.046。

3. 钢筋混凝土梁受弯疲劳性能研究

3.1钢筋混凝土是一种复合材料,同时离散性又很大,所以对钢筋混凝土梁受弯疲劳性能的研究是一项比较复杂的课题,但一直以来还是有许多学者对钢筋混凝土梁受弯疲劳性能进行了一系列的研究。

3.2目前国内外的研究重点主要都放在了等幅疲劳荷载作用下钢筋混凝土梁的裂缝宽度、挠度、疲劳刚度的变化规律以及疲劳寿命的预测上。

3.3H.A.马达洛夫在文献[13]中详细介绍了在重复荷载作用下钢筋混凝土受弯构件的疲劳性能的两类问题:(1)钢筋构造对钢筋混凝土受弯构件的强度、裂缝形成和刚度的影响;(2)钢筋混凝土结构疲劳计算理论的若干问题。

3.4沈忠斌[14]和朱晓东[15]通过对11根钢筋混凝土受弯构件在疲劳荷载作用下的试验结果分析,得出了其裂缝宽度和挠度的变化规律和机理,建立了疲劳荷载作用下裂缝宽度和挠度的计算模式,同时给出了钢筋混凝土受弯构件在疲劳荷载作用下裂缝宽度和挠度的计算公式。

3.51990年,石小平等[16]进行了混凝土梁弯曲疲劳试验,通过对所得的试验数据进行分析得出混凝土弯曲疲劳寿命的概率分布基本符合两参数Weibull分布,并同时分析了应力比对疲劳性能的影响,并建立了相应的疲劳方程;

3.61991年,Byung[17]通过混凝土梁的弯曲疲劳试验得出S-N曲线并得出疲劳强度方程,并验证了在给定的应力水平下疲劳寿命分布符合Weibull分布,同时研究了混凝土在变幅疲劳荷载作用下的损伤累积理论。

4. 损伤钢筋混凝土梁疲劳性能研究

(1)目前我国的大部分钢筋混凝土梁桥都已服役相当长的时间,主要承重构件均有着各种各样的损伤(锈蚀、腐蚀)情况,所以对损伤钢筋混凝土梁的疲劳性能进行研究具有十分重要的实际意义,国内外对此也进行了一系列研究。

(2)同济大学的李士彬[18]利用13根锈蚀钢筋混凝土梁进行了等幅疲劳试验研究,通过分析认为在等幅荷载作用下,锈蚀梁的疲劳寿命比未锈蚀梁的疲劳寿命有明显降低,同时在相同的荷载的水平下,锈蚀梁的疲劳寿命随锈蚀率呈指数函数下降。锈蚀钢筋混凝土梁锈蚀率越高,刚度随荷载循环次数的增加衰减的速率越大。

(3)华侨大学的宋小雷[19]利用18根锈蚀程度不同的钢筋混凝土梁进行了静力和疲劳性能试验研究,研究结果表明,钢筋混凝土梁的锈蚀率越高,钢筋混凝土梁的疲劳寿命就越短,同时还得出了促使钢筋混凝土梁的疲劳性能降低的重要原因是钢筋与混凝土之间的粘结力下降和因锈蚀而导致钢筋表面形成的锈坑和疲劳应力之间的耦合作用。

(4)桂林理工大学的虞爱平[20]利用9根锈蚀程度不同的钢筋混凝土梁进行了疲劳性能以及疲劳后剩余承载力的试验研究,试验结果表明,锈蚀率越高的钢筋混凝土梁的耐久性越差、疲劳性能越低。

(5)浙江大学的徐冲[21]利用四组不同(正常构件、正常加固、锈蚀损伤加固和超载损伤加固)的钢筋混凝土梁进行了静力和疲劳性能试验研究,试验结果表明,在循环荷载作用下说明钢筋混凝土梁的整体刚度的重要指标是动挠度,且影响这一指标的两个重要因素是加固形式和加固前的损伤情况。

(6)大连理工大学的王海超等[22]利用8根腐蚀钢筋混凝土梁进行了腐蚀后钢筋混凝土梁的静力和疲劳性能试验研究,试验结果表明,较低水平的腐蚀对钢筋混凝土梁的静力性能影响很小,但对钢筋混凝土梁的疲劳寿命影响较大。

(7)中南大学的赵亚敏[23]利用ANSYS等软件,以钢筋混凝土简支梁桥和拱桥为模型研究了其在超载情况下的疲劳性能,研究结果表明,超载对钢筋混凝土简支梁桥和拱桥的疲劳性能影响非常大,在一般情况下,超载的荷载增加一倍,钢筋混凝土梁的疲劳损伤增加将近10倍。

5. 结束语

目前虽然对钢筋混凝土结构的疲劳性能进行了大量的研究,但是仍然存在着许多问题:

(1)疲劳试验影响因素多,离散性较大,而试验构件数量往往有限,无法从不同截面尺寸、不同配筋率、不同应力水平、不同应力比等方面对的钢筋混凝土结构进行疲劳分析和试验研究;

(2)由于在实际结构中,构件承受的都是变幅荷载和随机荷载,因此还需要研究钢筋混凝土梁在变幅疲劳荷载和随机荷载作用下的性能研究,疲劳破坏机理,疲劳累积损伤发展规律;

(3)钢筋混凝土疲劳寿命预测的研究工作都是基于各种理论的基础上,千差万别无法统一,还没有形成一个符合实际且易于操作的框架体系;

(4)钢筋混凝土结构发生锈蚀后的疲劳问题对钢筋混凝土结构的安全使用也尤为重要,目前对锈蚀钢筋混凝十结构的疲劳承载力、粘结滑移退化等方面的研究还不够深入,有待加强。

参考文献

[1]陈肇元.土建结构工程的安全性与耐久性[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[2]Tepfers R,and Kutti T. Fatigue strength of plain,ordinary and lightweight concrete. ACI

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[3]Satio M,and Imai S. Direct tensile fatigue of concrete by the use of friction grips. Journal of

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[4]Graf O.,and Brenner. Experiments for investigating the resistance of concrete under often

repeated compression loads.1.Bulletin,Deutscher Ausschuss fur Stahlbeton,Berlin,1934,

1(76):17-25.

[5]Bennett E.W.,and Muir S. E. J.,Some fatigue tests on high-strength concrete in axial

Compression. Magazine of Concrete Research,1967,19(59):113-117.

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Fatigue of Concrete Structure,SP-75,ACI,1982:71-110.

[7]Matsushita H,Tokumitsu Y. A Study on Compressive Fatigue Strength of Concrete

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[8]Lan Shengrui,Guo Zhenhai. Biaxial Compression Behavior of Concrete Under Repeated

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[9]朱劲松. 混凝土双轴疲劳试验与破坏预测理论研究[D]. 大连:大连理工大学,2003,9.

[10]曹伟,胡建周. 混凝土多轴受压疲劳强度分析[J]. 土木工程学报,2005,38(8):31~35.

[11]Cornelissen H A W.Constant amplitude tests on plain concrete in uniaxial tension and tension

compression.Stevion report SR-50,Delft University of Technology,Jan.1984:79.

[12]吕培印. 混凝土单轴、双轴动态强度和变形试验研究[J]. 大连:大连理工大学,2001,

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[13]H.A.马达洛夫著,谢君斐译. 钢筋混凝土受弯构件在重复荷载下的性能研究[M]. 北京:

科学出版社,1964.

[14]沈忠斌. 疲劳荷载作用下钢筋混凝土受弯构件使用性能的试验研究[D]. 东南大学硕士

研究生学位论文,1989.

[15]朱晓东. 重复荷载作用下钢筋混凝土梁正截面刚度的试验研究[D]. 东南大学硕士研究

生学位论文,1989.

[16]石小平,姚祖康,李华等. 水泥混凝土的弯曲疲劳特性[J]. 土木工程学报.1990,23(3):

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[17]Byung Hwan Oh.Fatigue Analysis of Plain Concrete in Flexure [J]. Journal of Structural

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[18]李士彬. 锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳性能和寿命预测[D]. 同济大学博士研究生学位

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[19]宋小雷. 锈蚀钢筋混凝土梁静力及疲劳性能试验研究[D]. 华侨大学硕士研究生学位论

文,2008.

[20]虞爱平. 不同锈蚀程度钢筋混凝土梁疲劳性能及疲劳后承载力研究[D]. 桂林理工大学

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[21]徐冲. 超载下既有桥梁加固后疲劳性能试验研究[D]. 浙江大学硕士研究生学位论文,

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[22]王海超,贡金鑫,曲秀华. 钢筋混凝土梁腐蚀后疲劳性能的试验研究[J]. 土木工程学报,

2005,38(11):32~38.

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中图分类号:TU37文献标识码: A

一、前言

钢筋混凝土构件裂缝出现的原因很多,有设计上错误、原材料性能缺陷、施工质量低劣、环境条件的变化、使用不当、地基不均匀沉陷等等。那么如何鉴定裂缝、分析裂缝、控制裂缝,就成了房屋安全鉴定工作中的重要内容。

二、裂缝的鉴定步骤

1、查明裂缝的宽度、长度、深度:

结构性裂缝不仅表征结构受力状况,还会影响结构的耐久性。裂缝宽度愈大,钢筋愈容易锈蚀,意味着钢筋和混凝土之间握裹力已完全破坏,使用寿命已近终结。一般室内结构,横向裂缝导致钢筋锈蚀的危险性较小,裂缝以不影响美观要求为度,而在潮湿环境中,裂缝会引起钢筋锈蚀,裂缝宽度应小于0.2mm,但纵向缝易引起钢筋锈蚀,并导致保护层剥落,影响结构的耐久性,应予处理。当裂缝长度较长,深度较深,严重影响构件的整体性,往往是破坏征兆。

2、裂缝产生原因

钢筋混凝土结构产生裂缝的原因很多,对结构的影响程度也存在较大差异,故只有明确结构受力状态和裂缝对结构的影响,才能进一步对结构构件进行定性。若属结构性裂缝,大多由结构应力达不到极限值导致承载力不足而引起,它表明结构开始破坏或强度不足,存在一定危险,故需对裂缝作进一步分析;若属非结构性裂缝,则往往因自身应力(如温度应力和收缩应力等)过大而造成,对结构承载力影响不大,可根据结构耐久性、抗渗使用等方面要求采取适当的修补措施。结构性裂缝,根据受力性质和破坏形式进一步区分为两种:一种是脆性破坏,另一种是塑性破坏。脆性破坏的特点是事先没有明显的预兆而突然发生,一旦出现裂缝,对结构强度影响很大,是结构破坏的征兆,属于这类性质裂缝的有受压构件裂缝(包括中心受压、小偏心受压和大偏心受压的压区)、受弯构件的受压区裂缝、斜截面裂缝、冲切面裂缝,以及后张预应力构件端部局压裂缝等。脆性破坏裂缝是危险的,应予以足够重视,必须采取加固措施和其它安全措施。塑性破坏特点是事先有明显的变形和裂缝预兆,人们可以及时采取措施予以补救,危险性相对稍小。属于这类破坏的受力构件的裂缝有:受拉构件正载面裂缝,受弯构件和大偏心受压构件正载面受拉区裂缝等。此种裂缝是否影响结构的安全,应根据裂缝的位置、长度、深度以及发展情况而定。如果裂缝已趋于稳定,且最大裂缝未超过规定的容许值,则属于允许出现的裂缝,可不必加固。

钢筋混凝土结构构件的裂缝主要有以下几种原因:

1)荷载裂缝。一般多出现在构件的受拉区域、受剪区域或振动严重等部位,在荷载作用下变形过大而产生的裂缝。产生的主要原因是结构设计、施工错误、承载能力不足等等。钢筋混凝土结构是由混凝土和钢筋共同承担极限状态的承载力,结构设计师需根据地基情况、静、动荷载、环境因素、结构耐久性等情况控制荷载裂缝。对结构荷载作用引起的裂缝问题,有两种情形:第一种情形是设计规范规定很灵活,没有验算裂缝的明确规定,任由设计人员自由处理。第二种情形则是设计规

范有明确规定,对于荷载裂缝有计算公式并有严格的允许宽度限制,设计师对结构裂缝控制考虑不周,是结构荷载裂缝发生过多的主要原因。

2)温度裂缝。由大气温度变化、周围环境的影响和大体积混凝土施工时

产生的水化热等因素造成的,我们习惯上认为:“强度等级越高安全度越大,提高强度等级没坏处”。有时迁就施工方便,采用高强混凝土,这是一种误导,导致水泥标号增加,水泥用量增加,使水化热及收缩量增加。

3)干缩裂缝。这类裂缝是由于材料缺陷引起的,水泥加水后变成水泥硬化体,毛细孔隙中水慢慢溢出,使混凝土产生毛细收缩,引起干缩裂缝。

4)构造裂缝。

结构规模越大,结构形式越复杂,设计人员越喜欢采用钢筋混凝土现浇超长、超厚、超静定的结构形式,这种结构形式会导致结构约束应力不断增大,而往往结构设计中经常忽略较大约束应力要配构造钢筋的,忽略结构约束性质,因而经常出现构造性裂缝。

5)养护方法不当。目前在混凝土施工中采用的养护方法,基本上是沿用过去简易的传统方法,这种方法已远不适应在较大温度环境中有收缩变形的混凝土要求。

6)其他原因。有害物质浸入混凝土内部,导致钢筋锈蚀,使混凝土产生的后期膨胀裂缝。现浇构件因地基或砌体产生过大不均匀沉降;模板刚度不足、支撑间距大、支撑松动、过早拆模等,均可能产生裂缝。

3、判明裂缝是发展的还是稳定的

钢筋混凝土结构构件裂缝按其发展情况,通常分三种:第一种是稳定性裂缝,即裂缝的宽度、长度保持恒定不变;钢筋混凝土结构在各种荷载作用下,在受拉区允许带缝工作,也就是说裂缝是不可避免的,只要裂缝是稳定的,其宽度不大,符合规范要求,并无多大危险,属安全构件。第二种是活动性裂缝,该裂缝的宽度和长度随着受荷状态和周围温度、湿度变化而变化,随时间的推移不断扩展,说明钢筋应力可能接近或达到极限,对承载力有严重的影响,

危险性较大,应及时采取措施。第三种是发展性裂缝,裂缝的宽度和长度随着时间增长而增长。结构的裂缝会不会扩展,要看构件所处环境是否稳定,环境出现变化,旧的裂缝可能会扩展,而且还会出现新的裂缝,应结合具体情况加以判断。

三、结语

钢筋砼结构构件的裂缝影响因素很多,知识面较广,出现概率高,控制难度大,房屋安全鉴定是一项技术性与政策性相结合、局部性和整体性相结合、实践经验与规范标准相结合、必须综合考虑诸多因素的复杂性技术工作,它需要有更多的专家学者加以研究与发展的高科技课题,本文仅仅是鉴定过程中的点滴体会,还有待深入探讨和研究。

参考文献:

[1]钢筋混凝土结构设计规范.中国建筑工业出版社,1999.2.