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1預應力技術的應用原理
在道路橋梁施工中,預應力技術的混凝土工程的應用原理是結合混凝土使用過程中所產生的高強度抗壓使低強度抗拉強力得到彌補,推遲混凝土受拉伸位置的裂縫產生的時間。
2預應力技術的發展
從時間上來看,預應力技術從發展至推廣時間相對較短,但該技術具有獨一無二的優勢,例如安全可靠性、較高抗裂性等。在公路橋梁設施的建設中得到更為廣泛的應用,并在發展中得到不斷完善。
二預應力技術在公路橋梁工程施工中存在的問題
1有關預應力孔道壓漿質量的問題
這個環節在預應力的技術應用當中有重大的意義:首先,孔道壓漿可以讓預應力筋受到良好保護,不讓外面環境的影響對它造成銹蝕。其次,它對預應力筋和公路橋梁結構的一起作業提高了有力的保障。因此,如果預應力孔道壓漿的質量不合格,它的密實度處于不高狀態時,實際上已經出現了漏漿和漏灌的情況。所以施工人員應當提高對預應力孔道的壓漿質量的認識,根據我國的建筑行業要求,循序漸進地進行。
2預應力鋼筋施加預應力過大的控制問題
在公路橋梁建設中,對于預應力鋼筋預應力過大的控制問題,首先要做到對預應力材料的質量加強檢驗,在施工過程的每個環節都要嚴格把關。另外還要做好橋梁梁體當中混凝土的養護工作,要對專業人員加強培訓,在對梁體進行張拉作業之前,不僅對梁體混凝土的強度要嚴格控制,在混凝土的養護齡期還要加強管理,才不會造成過早張拉而影響到了混凝土的養護工作。
3錨具產生的問題
在公路橋梁建設中,很多的建筑企業一味地追求利益,私自對截面尺寸進行縮小。扁錨技術在運用當中還有一定的局限性,如果把扁錨運用在板梁結構和預應力箱梁底板中,會造成鋼絞線的受力不平衡。扁孔所占據的位置比較小,在施工過程中對孔道壓漿的密實度沒辦法把握。因此,要對其灌入漿體有一定的難度。
三預應力技術在公路橋梁工程施工中的技術要點
1對后張結構張拉力的控制
在預應力施工中應精確控制張拉力,特別是后張法構造中的張拉力,若實踐施工行動對標準性有所缺乏,張拉力控制則會較大程度上對橋梁的運用質量造成影響。然而,由于后張構造張拉力控制問題,一方面是對領先的張拉力計量方式進行選用,另一方面則是提升操作人員素質,選用專業化的控制人員,嚴格要求,伸長值計量的浮動標準在我國相關標準中,對伸長值的誤差明確規定要控制在6%以內。
2孔道壓漿施工
在施工過程中,孔道壓漿經常會有較多問題產生,例如管道壓漿不實、不滿,都會有滲漏等問題出現。對于孔道壓漿問題,主要在漿體配置時,應盡可能對外加劑方式進行使用,只有這樣才能將水和灰的比例降至0.35,使漿液的壓實度得到保障。同時,運用先進的攪拌機械,使攪拌速度得到提升,開展規范化操作等,只有這樣才能有效確保孔道壓漿的質量。
3錨具
3.1錨具連接方面的問題
此處所指的錨具主要是指扁錨。一般扁錨的使用是有約束條件存在的,在使用的環境為構造的界面尺寸有相應約束或者是構造銜接。然而,在這一方面所呈現出的主要問題則是較多施工單位為了追求經濟利益,在“箱梁底板”與“板梁構造”中一起對扁錨進行使用,甚至一些施工單位還申請了該方面專利,顯然該種方法的運用是不正確的。對于這個問題,最為適宜的處理方法是在“箱梁板、腹板、空心板”等橋梁構造中避免對扁錨進行使用。
3.2錨具的尺寸問題
為了追求最大利潤,許多廠家所生產的錨具夾片長度有所減小。縮減了厚度和孔距,錨具質量無法達到要求。所以,在施工中應對錨具尺寸的檢驗進行特別關注。對于錨具尺寸而言,若夾片的長度低于50mm,一定要避免在施工中,尺寸和厚度應與工程的實際需要相結合進行注重。
四預應力技術在公路橋梁工程施工中的應用
1預應力在混凝土空心板中的應用
作為一種建筑材料,混凝土空心板的顯著特點在于它的橫截面為多道圓孔,正是因為這一特點,使其質量較輕,便于安裝和運輸,尤其是在小跨徑的公路橋梁建設當中,混凝土空心板的應用是極其廣泛的,也取得了良好的效果。一般來說,當公路橋梁的跨徑小于一定尺度的時候,可以先張法張拉單根低松弛度的鋼絞線,后張法則使用扁錨中等張拉噸位,這樣會減輕壓力,避免出現問題。
2預應力在混凝土T型梁中的應用
在公路橋梁當中,T型梁是一種最為常見的形式,之所以稱其為T型梁,主要是因為其橫截面為T型,這也是其獨特之處,我們可以通過施加預壓應力的形式向其提供反向拉力,實現各種力量之間的平衡。當橋梁的跨徑達到一定程度的時候,要運用相應的技術來進行作業,通常是先張法拉張拉高強度、低松弛鋼絞線,后張法則使用群錨中等張拉噸位。
3混凝土路面施工中預應力技術的應用
從預應力路面的屬性進行分析,可以將其劃分為兩大類型:一種為單獨型路面,另一種則是連續型路面。從單獨型路面來分析,具有膨脹縫間隔較長的特點,因此路面之間也被隔離開來,然后對路面施工運用的鋼筋實施預應力處理。在該性質上的處理過程中,可將處理方式劃分為兩種類型。這兩種處理方式在預應力技術方面得到有效體現。與施力順序的不同相結合,適用范圍又分為先拉鋼筋后澆筑混凝土和先澆筑混凝土后預拉鋼筋兩種。與實際操作狀況相結合進行分析,很多施工單位會對先澆筑混凝土后預拉鋼筋的方法進行使用,該方法的運用基本上能使當前公路橋梁施工在質量方面的要求得到滿足,在操作上看極為簡單,并容易被掌控。
五結語
20世紀80年代,隨著我國建筑工程的發展,工程監理管理制度從國外引進到了國內。伴隨經濟的發展,施工過程中的質量監管也逐漸被社會和國家重視。路橋是我國的基礎設施之一,對其質量的要求也十分必要。施工過程中,難免會產生一些人為的或非人為的因素,影響著施工進程或者施工質量,此時監管工程師就要充分發揮監管作用,不斷修正建筑施工中出現的偏差,以保證路橋工程完工后,能為加快國家的經濟建設和改善人民生活質量發揮重要作用。的問題都是越快越好。處理事故的時間要根據施工的天氣條件或是技術條件進行適時處理。處理質量問題要結合安全、技術、時間、資金多方面的因素,進行綜合考量。
1施工質量問題處理的基本要求
1.1注意綜合治理
發生事故時,要從全局考慮,并綜合全局進行事故處理幾。如果不考慮全局,很可能會治理一段事故而又導致其他事故的發生。事故的處理方法可以是多元的,即不采用單一的處理方式。
1.2重視事故原因的分析
分析事故的原因不僅是治理事故的基本要求,也是防治事故發生的重要措施。分析事故的原因可以從根本上起到治理的作用,并使事故的治理更加科學快速。分析原因之后,盡可能不給以后的施工工作留下安全隱患。
1.3科學的選擇處理事故的時間和方法
有些人認為發現事故時越快治理越好,其實事故問題的處理時間不能一概而論,也不是所有的問題都是越快越好。處理事故的時間要根據施工的天氣條件或是技術條件進行適時處理。處理質量問題要結合安全、技術、時間、資金多方面的因素,進行綜合考量。
1.4認真復查事故的實際情況
事故的調查報告內容與實際情況存在較大差異時,要及時停止施工來考察差異存在的原因,調查出問題的實質,提出解決的措施后,才能繼續施工。
2施工質量問題的處理措施
施工過程中,難免會發生一些意外,而產生施工質量問題或是隱患,監管工程師一旦發現這些問題,要想方設法來糾正,保證施工過程回到原有的進程軌道上。針對施工問題,主要可以采取以下幾種措施。
2.1檢查核實
如果在路橋工程監理施工過程中發現了問題,首先要核實該問題,檢查問題是否真實存在。檢查的過程中要將各種可以提取的針對該問題的信息進行仔細的核對,以發現問題存在的范圍和根源,確保問題存在的真實性和存在的大小。核對信息來源時,主要包括對直接施工人員的詢問,對問題部件的查看和對直接施工材料的檢查。通過各方全面的檢查,才能找到施工質量問題發生的真實原因。確保在解決問題的基礎上,不造成其他問題或者是徒勞的修復。
2.2抽樣檢查
工程質量的檢測,如果采取逐個排查的方法費時費力,而且也不科學。要做到定期檢查工程項目中的質量問題,抽樣檢查是一種簡單有效的排查方式,這種排查方式盡可能地節省了時間并節約了人力,又能對施工質量問題進行一定了解,并在了解的基礎上為施工質量給出一定評價。抽樣檢查主要可以在兩個場地采用這種方式:一是在時間檢驗時,二是在施工現場檢驗時。
2.3實地測量
施工是一個復雜的過程,不是僅依靠理論估計和規劃就可以完成。施工過程中,為了檢測施工質量,實地測量也十分必要。為了檢測實際工程建筑的高度、角度等影響工程質量的因素,工程監管師要在實地進行數據的測量采樣,然后和圖紙中的數據進行對比,當出現偏離預估較大的誤差,就要及時進行修正補正。實地測量是檢測工程質量和進展的依據,所以是一種十分重要的檢測方式。
2.4工地巡視
工程質量的監管除了來源于數據,還需要切實的觀察,并且切實的觀察更為實際和可靠。當發現施工人員出現違規操作,并可能導致施工質量出現問題時,監管人員可以及時進行提醒和糾正。施工的直接主管人員或者是一線施工的工作人員都可以直接向監管人員反映問題。巡視工地也是管理人員直接獲得整個工程實際進展情況信息的重要來源
2.5施工質量問題的修補和加固
路橋施工過程中,當施工質量出現問題時,需要及時解決問題。但是問題的解決方式與實際情況不同,根據施工問題產生的位置或者是出現的問題而采取不同的方法。施工質量的修補過程是一個多方交流的過程。首先要征求承包商的意見,其次還要適時與道路規劃的政府部門進行交洽。
2.6處理工程中的質量事故
在施工過程中,應盡可能避免質量事故,但是如果發生了事故也要有所準備。道橋施工的質量事故主要是在施工時出現了道路或者橋梁的裂縫或者傾斜。一旦發生問題,監理工程師就要立即停止施工,并以最快的速度進行施工隱患排查。在全面掌握隱患信息之后,將事故報告以書面的形式上交到施工企業。工程監管師要積極調查事故產生的原因。根據事故出現的范圍確定具體的責任人,評估具體損失并進行一定比例的賠償。
2.7做好相關信息的搜索
工程監管師對全部工程監理作用是需要具體數據,這些數據包括工程檢查的時間、過程、結果等。數據的記錄過程中,要與施工人員進行交流。及時的交流與記錄能夠保證工程質量進展的檢查更加便利,也方便在發生質量問題時及時進行處理。
3結語
噴粉樁就是把水泥粉與空氣氣流混合起來,利用鉆孔將其噴入到軟土中。利用特制的鉆頭進行攪拌,將孔中的土充分進行擾動,并且利用含粉氣流把粉和土充分進行攪拌,當攪拌均勻的時候要進行壓實,這樣就行成了粉噴樁。在這個過程當中利用了土粒與水泥的水化、水解反應以及一系列的物理化學反應,次年改成了水泥土樁,該土樁的特點是強度和剛度比較高,能夠改變局部地基土的工程性質,形成復合地基。運用該方法對軟土地基進行加固,施工的費用比較低,而且對環境的污染比較小,能夠減少人力、物理,并且還具有防水、加固和支護的功能,廣泛應用與軟土地基施工中。
2水泥粉噴樁技術在該工程中運用的可行性分析
(1)水泥粉噴樁技術具有節約勞動力、加快施工進度,減少勞動強度,而且不受施工場地限制的特點。
(2)水泥粉噴樁技術能夠節約工程成本,相對于其它施工技術來講能夠獲得更大的利潤。
(3)水泥粉噴樁技術的施工工期相對于其它技術來講要短,從時間上能夠節約成本。
(4)泥粉噴樁技術不會對周圍人群及建筑物產生噪音干擾,具有環保性比較好。
3公路水泥粉噴樁施工技術的運用
3.1施工材料的實驗工作
在進行施工時,粉噴樁水泥通常會選擇325或者425規格的礦渣水泥以及普通硅酸鹽水泥。在施工過程中必須選擇符合施工設計要求的水泥的品種和標號。在進行施工之前要對施工用到的水泥進行抽檢,確保每一批水泥都達到施工規范的要求。在堆放水泥的時候尤其要注意防潮、防雨,避免水泥出現各種質量問題而影響施工的進度及工程的質量。
3.2施工過程技術控制
3.2.1粉體計量的控制
噴粉自身的均勻性和摻入其中的水泥都會對粉噴樁的質量產生巨大的影響,所以,施工人員在進行施工過程中必須要對粉體的計量質量進行嚴格控制。施工人員在計算每延米噴粉的數量、總灰量和深度的時候,通常將鉆機深度和電子稱重法兩種計量方法有效的結合在一起。主要從以下兩個方面對計量粉體進行控制:
(1)保持噴粉均勻性的關鍵就是能夠掌握好鉆頭的提升速度。在進行水泥噴入施工時要完全依賴于人工,不能夠只是一味的去追求能夠達到每米噴粉量的標準,對記錄器數字進行虛擬偽造,導致出現噴粉不均勻的現象。
(2)從開始噴灰到鉆頭中有灰出現的這段時間里,施工人員要將鉆機鉆到樁底,要進行一小段時間的預噴,才能夠提鉆,要根據管道的長度來確定預噴的時間。在噴灰過程中,施工人員進行機器操作的時候,要將管道輸送水泥的速度控制在大約1m/s,當管道的長度大于40m時,就需要將它鉆到樁底然后再進行噴粉提鉆,這樣在樁底少灰的實際長度就差不多有1m,在這個時候進行攪動不僅就會將樁底原狀軟土破壞掉,還能夠逐步增大沉降量。
3.2.2樁體打入持力層的控制
在施工時一定要將粉噴樁穿過軟弱的土層打入到具有極高強度的持力層當中,通常將其進入到持力層里面50厘米當成是合格。然而在實際施工過程中,樁底設計標高與持力層在通常情況下是不一樣的。所以,在施工時,施工現場經常會出現樁長和實際標高不達標的情況。當出現這種情況時會給后面的施工帶來很多的不利影響,例如不能夠保證排水的順暢,在非常長的時間內,預壓施工的溫度都不會將下來;如果樁尖下面留有幾米軟土,就會產生很大的工后沉降。所以,粉噴樁施工的樁長必須要進入持力層才能夠保證整個施工的質量。通常施工人員可以運用鉆機鉆到最深位置時電流表顯示的度數和下降的速度來判斷是否進入到持力層,將這兩個數據與施工工藝試樁所得數值進行比較才能夠得到合理準確的結論。一般情況下,額定電流值需要達到125%以上,下鉆速度為0.5m/min。
3.2.3復攪拌的控制
對水泥和土的攪拌是否均勻都會對粉噴樁樁體的強度產生非常大的影響,因此,在施工過程中,要在正常攪拌施工結束之后進行復攪,一般來講,經過復攪之后的粉噴樁的施工質量要遠遠好于沒有經過復攪的粉噴樁施工質量。鉆頭在通常情況下噴出的粉體呈現的是脈沖狀,如果攪拌的不夠好,就會在樁中出現層狀的粉體,加上處理的不夠及時,就會出現“夾生”現象,即便是在后期施工過程中加入大量的水泥也不能夠很好的提高其強度。所以,在施工時有必要進行復攪,這樣能夠確保水、土、粉體進行充分接觸、混合,形成符合施工規范的質量比較高的樁體。因此,施工人員在進行攪拌過程中,必須對攪拌葉旋轉的速度和整個鉆機的提升速度進行嚴格控制,要確保能夠對全樁進行充分復攪并且要其均勻性符合要求,以此來確保樁體的質量。
3.3成樁質量檢測
在我國,對粉噴樁的成樁質量進行檢驗時主要依據以下四種方法:(1)靜載試驗(群樁、群樁復合、單樁、單樁復合);(2)樁身抽芯;(3)彈性波動測法;(4)N10輕便探。第一種方法能夠對粉噴樁的各種技術數據進行定量的確定和分析,后面的三種方法是對粉噴樁的施工質量進行定性的判定和分析。一般來說,靜載試驗方法是用來檢測涵洞結構物或其他重要構筑物基礎的,彈性波動測法和N10輕便探用來檢測路基部分的成樁質量,在本工程中運用以上幾種方法進行了檢測分析,符合規范和設計的要求。
4結束語
[關鍵詞]鋼筋骨架;預應力鋼筋;焊接接頭;機械連接;蒸汽養護
本文以公路橋梁為主簡要介紹各類鋼筋施工要點,包括鋼筋加工、鋼筋連接、鋼筋骨架和鋼筋網的組成與安裝、預應力筋安裝等施工技術。鋼筋施工:鋼筋施工包括鋼筋加工、鋼筋連接、鋼筋骨架和鋼筋網的組成與安裝、預應力筋安裝等內容。
1 一般規定
1) 鋼筋混凝土結構所用鋼筋的品種、規格、性能等均應符合設計要求和現行國家標準的規定。2) 鋼筋應按不同鋼種、等級、牌號、規格及生產廠家分批驗收,確認合格后方可使用。3) 鋼筋在運輸、儲存、加工過程中應防止銹蝕、污染和變形。4) 鋼筋的級別、種類和直徑應按設計要求采用。當需要代換時,應由原設計單位作變更設計。5) 預制構件的吊環必須采用未經冷拉的HPB235 熱軋光圓鋼筋制作,不得以其他鋼筋替代。6) 在澆筑混凝土之前應對鋼筋進行隱蔽工程驗收,確認符合設計要求。
2 鋼筋加工
1) 鋼筋彎制前應先調直,鋼筋宜優先選用機械方法調直。當采用冷拉法進行調直時,HPB235 鋼筋冷拉率不得大于 2%;HRB335、HRB400 鋼筋冷拉率不得大于 1%。2) 鋼筋下料前,應核對鋼筋品種、規格、等級及加工數量,并應根據設計要求和鋼筋長度配料。下料后應按種類和使用部位分別掛牌標明。3) 箍筋末端彎鉤形式應符合設計要求或規范規定。箍筋彎鉤的彎曲直接應大于被箍主鋼筋的直徑,且HPB235 不得小于箍筋的 2.5 倍,HRB335 不得小于箍筋直徑的 4 倍;彎鉤平直部分的長度,一般結構不宜小于箍筋直徑的5 倍,有抗震要求的結構不得小于箍筋直徑的10 倍。4) 鋼筋宜在常溫狀態下彎制,不宜加熱。鋼筋宜從中部開始逐步向兩端彎制,彎鉤應一次彎成。5) 鋼筋加工過程中,應采取防止油漬、泥漿等物污染和防止受損傷的措施。
3 鋼筋連接
3.1 熱軋鋼筋接頭應符合設計要求
當設計無規定時,應符合下列規定:
1) 鋼筋接頭宜采用焊接接頭
或機械連接接頭。2) 焊接接頭應優先選擇閃光對焊,機械連接接頭適用于HRB335 和HRB400 帶肋鋼筋的連接,且應符合國家現行標準的有關規定。3) 當普通混凝土中鋼筋直徑等于或小于22mm 時,在無焊接條件時,可采用綁扎連接,但受拉構件中的主鋼筋不得采用綁扎連接。4) 鋼筋骨架和鋼筋網片的交叉點焊接宜采用電阻點焊。鋼筋與鋼板的T形連接,宜采用埋弧壓力焊或電弧焊。
3.2 鋼筋接頭設置規定
1) 在同一根鋼筋上宜少設接頭。2) 鋼筋接頭應設在受力較小區段,不宜位于構件的最大彎矩處。3) 在任一焊接或綁扎接頭長度區段內,同一根鋼筋不得有兩個接頭,在該區段內的受力鋼筋,其接頭的截面面積占總面積的百分率應符合規范規定。4) 接頭末端至鋼筋彎起點的距離不得小于鋼筋直徑的10 倍。5) 施工中鋼筋受力分不清受拉、受壓的,按受拉辦理。6) 鋼筋接頭部位橫向凈距不得小于鋼筋直徑,且不得小于25mm。
4鋼筋骨架和鋼筋網的組成與安裝
施工現場可根據結構情況和現場運輸起重條件,先分部預制成鋼筋骨架或鋼筋網片,入模就位后再焊接或綁扎成整體骨架。為確保分部鋼筋骨架具有足夠的剛度和穩定性,可在鋼筋的部分交叉點處施焊或用輔助鋼筋加固。
4.1 鋼筋骨架制作和組裝規定要求
1) 鋼筋骨架的焊接應在堅固的工作臺上進行。2) 組裝時應按設計圖紙放大樣,放樣時應考慮骨架預拱度。簡支梁鋼筋骨架預拱度應符合設計和規范規定。3) 組裝時應采取控制焊接局部變形措施。4) 骨架接長焊接時,不同直徑鋼筋的中心線應在同一平面上。
4.2 鋼筋網片電阻點焊要求
1) 當焊接網片的受力鋼筋為 HPB235 鋼筋時,如焊接網片只有一個方向受力,受力主筋與兩端的兩根橫向鋼筋的全部交叉點必須焊接;如焊接網片為兩個方向受力,則四周邊緣的兩根鋼筋的全部交叉點必須焊接,其余交叉點可間隔焊接或綁、焊相間。2) 當焊接網片的受力鋼筋為冷拔低碳鋼絲,而另一方向的鋼筋間距小于100mm 時,除受力主筋與兩端的兩根橫向鋼筋的全部交叉點必須焊接外,中間部分的焊點距離可增大至250mm。
4.3 鋼筋現場綁扎規定
1) 鋼筋的交叉點應采用綁絲綁牢,必要時可輔以點焊。2) 鋼筋網的兩行鋼筋交叉點應全部扎牢,中間部分交叉點可間隔交錯扎牢,但雙向受力的鋼筋網,鋼筋交叉點必須全部扎牢。3) 梁和柱的箍筋,除設計有特殊要求外,應與受力鋼筋垂直設置;箍筋彎鉤疊合處,應位于梁和柱角的受力鋼筋處,并錯開設置(同一截面上有兩個以上箍筋的大截面梁和柱除外);螺旋形箍筋的起點和終點均應綁扎在縱向鋼筋上,有抗扭要求的螺旋箍筋,鋼筋應伸入核心混凝土中。4) 矩形柱角部豎向鋼筋的彎鉤平面與模板面的夾角應為45 度;多邊形柱角部豎向鋼筋彎鉤平面應朝向斷面中心;圓形柱所有豎向鋼筋彎鉤平面應朝向圓心。小型截面柱當采用插入式振搗器時,彎鉤平面與模板面的夾角不得小于15度。5) 綁扎接頭搭接長度范圍內的箍筋間距:當鋼筋受拉時應小于5d,且不得大于100mm;當鋼筋受壓時應小于10d,且不得大于200mm。6) 鋼筋骨架的多層鋼筋之間,應用短鋼筋支墊,確保位置準確。
4.4 鋼筋的混凝土保護層厚度,應符合設計要求設計無規定時應符合下列規定:1) 普通鋼筋和預應力直線形鋼筋的最小混凝土保護層厚度不得小于鋼筋公稱直徑,后張法構件預應力直線形鋼筋不得小于其管道直徑的1/2。2) 當受拉區主筋的混凝土保護層厚度大于50mm 時,應在保護層內設置直徑不小于6mm、間距不大于100mm 的鋼筋網。3) 鋼筋機械連接件的最小保護層厚度不得小于20m m。4) 應在鋼筋與模板之間設置墊塊,確保鋼筋的混凝土保護層厚度,墊塊應與鋼筋綁扎牢固、錯開布置。
5 預應力筋安裝的要求
1) 先穿束后澆混凝土時,澆筑混凝土之前,必須檢查管道并確認完好;澆筑混凝土時應定時抽動、轉動預應力筋。2) 先澆混凝土后穿束時,澆筑后應立即疏通管道,確保其暢通。3) 混凝土采用蒸汽養護時,養護期內不得裝入預應力筋。4) 穿束后至孔道灌漿完成應控制在下列時間以內,否則應對預應力筋采取防銹措施:空氣濕度大于70%或鹽分過大時,7d;空氣濕度 40%~70%時,15d;空氣濕度小于40%時,20d。5) 在預應力筋附近進行電焊時,應對預應力筋采取保護措施。
[參考文獻]
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在道路橋梁工程混凝土結構中,預應力技術可以在混凝土結構承受實際荷載之前,預先對其施加壓力,使其在外荷載作用時的受拉區混凝土內力產生壓應力,用以抵消或減小外荷載產生的拉應力,從而使得結構在正常使用的情況下不產生裂縫或者裂得比較晚。在機械結構中,可以預先使其產生應力,提高構造本身剛性,減少振動和彈性變形,改善受拉模塊的彈性強度,使原本的抗性更強。在道路橋梁施工中,運用預應力技術增強混凝土和鋼材的強度,可進而增強混凝土構件的抗抗滲的強度、剛性和抗剪力,從而節約工程施工的材料,提高道路橋梁工程施工的質量,降低工程的成本以及延長橋梁的使用壽命。
2預應力技術的重要作用
(1)提高混凝土構件對內應力的承受力在道路橋梁的混凝土構件中,混凝土構件側面荷載的承受力比較薄弱,容易導致混凝土產生裂縫、變形,影響工程的質量。采用預應力技術,改善碳纖維貼片和混凝土構件,可以提高承彎構件的剛度,改善混凝土側向壓力的耐受能力,較少構件出現裂縫的可能性,進而提高道路工程施工的質量。
(2)提高承重構件的承載力承重構件是道路橋梁工程建設的基礎。因此,做好承重構件的施工工作具有重要作用。運用預應力技術對承重構件進行適當的處理,改變承重構件內部受壓的拉應力,減少構件的拉應變和壓應變,提升承重構件的整體強度,可以有效地保證道路橋梁工程高質量建設。
(3)延長道路橋梁的使用壽命在道路橋梁的施工中,通過預應力技術對路面進行預先構筑:
①混凝土構件中,預先對其施加壓力,使其在外荷載作用時的受拉區混凝土內力產生壓應力,用以抵消或減小外荷載產生的拉應力,使結構在正常使用的情況下不產生裂縫或者裂得比較晚;
②在機械構件中,預先使其產生應力,提高構造本身剛性,減少振動和彈性變形,改善受拉模塊的彈性強度,使原本的抗性更強。通過改變混凝土構件和機械構件來改善橋面的剛度和強度,提高橋面的承載力和抗變形能力,保證道路橋梁工程的施工質量,延長道路橋面的使用壽命。
3道路橋梁工程中的預應力技術
3.1鋼筋混凝土結構中的預應力技術
通常情況下,鋼筋混凝土容易出現裂縫。在鋼筋混凝土中運用預應力技術,即在鋼筋混凝土構件中使用加載線,向其受拉區的混凝土進行鋼筋張拉,預先施加一定的壓力。混凝土構件受到外荷載力所施加的拉力后,會先消受拉區的混凝土中預先承受的壓力,然后再受其他方面的拉力,從而有效地控制混凝土的伸長,減少鋼筋混凝土出現裂縫。
3.2碳纖維片預應力技術
碳纖維具有許多優良的性能,具體如下:
(1)軸向強度和模量高、密度低、比性能高、無蠕變;
(2)非氧化環境下耐超高溫,耐疲勞性好;
(3)比熱及導電性介于非金屬和金屬之間,熱膨脹系數小且具有各向異性;
(4)耐腐蝕性好,X射線透過性好等。碳纖維兼具碳材料強抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征,是一種力學性能優異的新材料。在道路橋梁工程中把預應力技術運用到碳纖維片中,可以充分地發揮碳纖維的強抗拉性,提高道路橋梁的混凝土梁的相關性能,進而提高道路橋梁的工程質量。
3.3混凝土路面工程中的預應力技術
對混凝土路面所用的混凝土構件和鋼筋構件等采用預應力技術,對路面進行相對的約束,可提高橋面的承載力和抗變形能力,進而提高整個道路路面的工程質量,保證道路橋梁工程的施工質量,延長道路橋面的使用壽命。
4預應力技術存在的問題
在道路橋梁施工中,運用預應力技術增強混凝土和鋼材的強度,進而增強混凝土構件的抗裂抗滲的強度、剛性和抗剪力,可有效節約工程施工材料,提高道路橋梁工程施工的質量,降低工程的成本,提高道路工程的質量,延長橋梁的使用壽命。盡管如此,仍存在著一些問題。
(1)鋼筋管道堵塞問題在混凝土的澆筑過程中,可能會由于操作不當、時間把握不準以及不能及時地跟進保護等因素導致混凝土不能順利地穿過預應力鋼筋,造成混凝土質量不能達標,影響道路橋梁工程施工。
(2)預應力構件在張拉前出現裂縫混凝土收縮應力和溫差應力的改變會導致裂縫的產生。再者,季節的變化、溫度濕度的改變都有可能使預應力構件產生裂縫。
(3)預應力構件張拉力的失控預應力的施工主要靠人為操作,如果施工作業不規范,預應力張拉力控制不當,就會造成橋梁的質量問題,影響整個道路橋梁工程建設。
5解決預應力技術問題的措施
5.1鋼筋管道堵塞問題的解決措施
(1)應先提高施工人員的綜合素質,避免因操作不當引起的鋼筋管道堵塞問題。
(2)為預防管道堵塞問題的產生,在施工之前仔細檢查波紋管的質量,確定波紋管的安裝位置,做好各方面的檢查工作。
(3)當出現鋼筋管道堵塞問題的時候,應及時將有問題的鋼管替換下來。
5.2預應力構件張拉出現裂縫的解決措施
由于道路橋梁施工為戶外作業,不能保持一個常溫的工作環境。針對這個問題最主要的措施就是控制好溫度和濕度,保證預應力構件的預制質量。在夏季施工時,可以用涼水來化熱水泥;在冬季溫度低的時候應做好保溫措施,保證構件不因為熱脹冷縮產生裂縫。
5.3應力構件張拉力失控的解決措施
提高施工人員的專業技能和業務素質,嚴格按照規范進行施工,保證張拉作業采用預應力筋伸長量和張拉力雙重控制,保證預應力構件的質量。
6結語
【關鍵詞】公路橋梁;隔震設計;環境;優點;要點
1引言
公路橋梁工程建設可以彌補城市固有的缺陷和不足,也可以更好地幫助城市緩解交通壓力,在開拓新的領域過程中,減少了很多的煩瑣問題,但值得注意的是,公路橋梁工程的建設,需要很多方面的努力,特別是在隔震設計方面[1]。
2公路橋梁隔震設計的運用環境與優點
2.1隔震設計的運用環境
在技術上,隔震設計技術是一類保護性的技術,其操作過程是在抗震理念當中發展而來的內容,可以說是抗震技術的延伸和拓展。從環境的角度來分析,公路橋梁工程的建設多數是在城市的中心和邊緣層面上開展,表現出了極端化的趨勢。在中心位置上,城市人口、車輛及建筑都比較多,隔震設計的考慮因素較為復雜;在邊緣位置上,各類基礎設施非常不健全,為了確保公路橋梁工程的良好開展,則需要配套建設內容[2]。
2.2隔震設計技術的優點
結合以往的工作經驗和當下的工作標準,認為隔震設計技術的優點,主要表現在以下幾項內容上[3]。(1)隔震設計技術的應用目的在于減小地震對公路橋梁工程造成的不良影響。從近幾年的發展來看,很多城市都存在地震的危險,再加上地下空間的開發出現了惡化的情況,以至于地面上的抗震能力不斷地下降,現如今的公路橋梁工程建設,倘若在抗震指標上達不到相應的需求,則很容易造成嚴重的安全隱患。運用隔震設計后,能夠將公路橋梁工程的內部性能做出良好的改變,加強地震發生時的能量疏導,從而減少對公路橋梁框架及內部的各項損害、經濟損失和社會損失。(2)與傳統的抗震設計有所不同,隔震設計的操作具有多元化的特點,能夠在很多方面與公路橋梁工程良好地融合在一起。例如,我國在目前的公路橋梁建設當中,施工人員會針對各個地方的限制性條件做出較多的考慮,同時還需充分考慮到各個地方的未來規劃情況。在眾多因素的影響下,隔震設計的應用,基本上很難按照主觀的想法來完成,因此,公路橋梁隔震設計的應用能夠將公路橋梁工程的結構強度和變形性能等做出良好的改變處理,再配合柔性裝置的安全作用,對抗震產生了很大的積極作用。
3公路橋梁隔震設計的基本要點
公路橋梁工程的施工過程中,要將隔震設計進行良好的貫徹和落實,就必須在多個方面投入足夠的努力。在既往的工作當中,很多技術的應用都是從單一的角度出發,以至于公路橋梁工程的建設未能夠達到最佳,反而出現了較多的隱患,造成了比較嚴重的經濟損失和社會損失。鑒于這種情況,隔震設計在具體的操作上,應該首先從橋梁本體出發,運用一系列的技術方法和手段,提升公路橋梁的穩定性,從而減少不穩定因素造成的影響,具體從以下幾方面來進行實施。
3.1做好隔震裝置的設計
隔震橋梁抗震設計主要是結構及其他構件的設計和隔震裝置的設計。目前,在橋梁隔震設計中常用的方法是彈性反應譜法,在設計時需要注意的是,隔震裝置的等效阻尼和等效剛度的計算與隔震裝置在地震中的最大變形之間的關系。此外,整個橋梁的地震響應程度也受隔震裝置變形的影響,因此,橋梁設計人員在進行橋梁結構設計時,還需要掌握和預估好地震響應的程度,才能做好隔震裝置的設計[5]。
3.2選擇合適的執行方式和標準
從公路橋梁工程的角度來看,不同的橋梁類型,選擇的技術執行方式存在較大的差異。例如,針對大型橋梁的隔震設計,選擇中小型橋梁的隔震標準,雖然在成本方面得到了良好的控制,可是在隔震設計的性能上出現了嚴重的下降。相反的,如果是中小型橋梁,按照大型橋梁的隔震設計標準來完成,則在成本上會得到大幅度提升。因此,設計人員還必須在相關的施工內容上有所強化。在隔震設計的施工操作過程中,必須要調查周邊人文環境和自然環境,從而確保技術執行方式與公路橋梁工程本身相互符合。
3.3注重公路橋梁工程隔震細節設計
經過長久地發展與討論,研究人員認為公路橋梁工程的建設在運用隔震設計以后,完全可以達到預期的效果。但是從現有的工程來看,有些地方的公路橋梁工程,針對細節上的關注度不高,即便是未出現嚴重的事故,可是后續的維護頻率較高,耗費的經濟成本也較高,因此,不利于公路橋梁的長久服務。在此種狀況下,各地方的公路橋梁工程都應對細節上的設計投入較多的關注度,并由此來獲得更好的發展,同時在減少缺失的同時,實現對公路橋梁的整體優化。相對而言,隔震設計在施工操作過程中,細節方面的設計有很多注意事項需要遵守。(1)公路橋梁附屬結構和構件較多,包括限位裝置、伸縮縫及防落梁裝置等,每一個部分都要與隔震設計技術較為匹配,以便更好地開展設計工作,從而為整體抗震性能的提升提供較多的幫助。(2)在施工過程中,細部構造的設計應該充分考慮地震的原因和影響。我國領土面積遼闊,有些地方地震嚴重,有些地方則地震非常小,所以在開展細部構造設計時,應了解到地震的原因和能量等,減少隔震設計的偏差,以實現公路橋梁工程整體性能的提升。(3)在細部構造設計的過程中,一定要從長遠的角度來考慮,任何一座公路橋梁的建設,都是為了長久地服務城市發展,并不是為了獲得短期內的穩定。
4結語
本文通過對公路橋梁工程中的隔震設計展開討論,從已經取得的成果來看,很多地方的工作都出現了明顯的轉變,未發生惡性循環的狀況。因此,在今后的施工操作過程中,應在隔震設計上進行深入的研究,以減少各項問題的不良影響,加強技術的可靠性,提高工作效率和工程質量。
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論文摘 要:本文將從公路橋梁施工監理信息的基本任務、構成與分類、信息流程、信息收集等方面對公路橋梁施工過程中監理信息管理進行分析闡述,并對公路橋梁施工的組織協調原則進行簡要的論述,希望能夠對指導和提高公路橋梁施工工作有一定的借鑒作用。
一、公路橋梁的施工監理信息管理
公路橋梁的施工監理工作是工程的重要組成部分,有其自身的一套科學體系,其主要手段是控制。實施控制的基礎是能夠及時準確、完整有效地掌握信息,從而卓有成效的完成監理任務。因此,施工監理信息管理工作的好壞,直接影響到工程項目的成敗。
(一)公路橋梁施工監理信息管理的基本任務
1.實施最優控制
控制的主要任務是把計劃的執行情況與目標進行比較,找出分析差異,進而采取有效措施預防和排除差異的產生。為了控制項目的進度、質量及費用目標,監理工程師應掌握有關項目三大目標的計劃值,及時了解執行情況,實施最優控制。
2.進行合理決策
工程監理決策直接影響公路橋梁工程項目建設總目標的實現,以及監理單位和監理工程師個人的信譽。監理決策的正確與否,其決定因素之一就是信息。為此,在工程的設計、招標和施工等各個階段,監理工程師都必須充分地收集、分析以及整理各種信息。只有這樣,方能作出科學的、合理的監理決策。
3.妥善協調關系
公路橋梁工程建設項目,涉及到眾多的方面及單位。如地方政府部門,施工單位及沿線居民等,都會對項目目標的實現帶來一定的影響,為了支持工程順利進行,就需要妥善協調好各部門之間的關系。
4.提供參考信息
根據監理工作進展,監理工程師應隨時與及時向業主及總監提供有參考價值的信息,以便業主和總監綜合考慮,進行正確決策。此項任務亦是監理工程師(駐地高級監理工程師)在監理工作中應重視的且應努力完成的任務。
(二)公路橋梁施工監理信息的構成與分類
1.公路橋梁施工監理信息的構成
(1)文字信息。包括合同、工作條例及規定、實施性施工組蟲設計、情況報告、報表、信件等。(2)語言信息。包括指示、談判交涉、匯報、工作討論和研究等。(3)其他信息。包括電話、電傳、電視錄像、磁盤等。監理工作涉及的部門多、環節多、監理信息量大,監理工程師不僅要適應這種格局,還應能捕捉各種信息進行加工處理并加以運用。
2.公路橋梁施工監理信息的分類
在公路橋梁工程建設監理的過程中,會涉及到大量的信息,這些信息可根據不同的標準進行分類,如:按照工程監理信息的來源劃分,可分為項目內部信息和項目外部信息;按照工程監理的目標劃分,則可分為投資控制方面的信息;質量控制方面的信息和進度控制方面的信息。
(三)公路橋梁施工監理工作中的信息流程
“信息流”即信息在上下級之間、內部組織與外部環境之間的流動。監理工作中的信息流程則反應了監理工作中各參加部門、單位之間的關系。監理工作中常有的信息流有如下幾種:自上而下的信息流;自下而上的信息流;橫向間的信息流;以咨詢機構為集散中心的信息流和工程項目內部與外部環境之間的信息流。
(四)公路橋梁工程施工監理信息的收集
在公路橋梁工程施工監理過程中,信息管理工作質量的好壞,很大程度上取決于收集到的原始資料的全面性和可靠性。
二、公路橋梁的施工組織協調
在公路橋梁的工程項目施工監理中,具有較強的組織協調能力也是十分重要的。施工組織協調是監理過程中實現工程項目目標控制不可缺少的方法和手段。施工單位應充分發揮綜合協調管理的優勢,對各專業承包商進行有效的組織協調,調動各方積極性,相互配合、相互支持,共同處于合理有效的受控狀態。
在整個工程的建設過程中,項目管理總目標與格參與方目標之間是既聯系又矛盾,要保證各方圍繞項目展開工作,使項目順利完工,這就需要組織協調。組織協調應分為內部關系的協調、近外層關系的協調和遠外層關系的協調。能排除障礙、解決矛盾、保證項目目標的順利實現。其內容包括:人際關系;組織機構關系;供求關系和協作配合關系。組織協調的內容應根據在施工項目運行的不同階段中出現的主要矛盾而及時調整。
(一)內部關系的組織協調,包括內部人際關系的協調;項目經理部與企業管理層關系的協調和項目經理部與勞務作業層關系的協調。項目經理部進行內部供求關系的協調應做好下列工作:
(1)做好供需計劃的編制、平衡,并認真執行計劃。
(2)充分發揮調度系統和調度人員的作用,加強調度工作,排除障礙。
案例:由北京華通公路橋梁監理咨詢公司中標的云南水麻高速公路第五監理合同段承擔著土建十三、十四、十五合同段的施工監理工作,聯絡線2.85672千米,起訖里程樁號為K61+163.38~K75+700。在14標預制場臺座建設完成后,高監辦在檢查時發現底座設了2.1cm的反拱值,及時要求其更正,開始施工方還有異議,不想返工因底模全部為鋼模操作難度大,經過耐心細致說明不能設反拱的道理后,施工方主動進行返工處理,避免了梁板預制后造成更大的損失。
(二)近外層關系和遠外層關系的組織協調,必須在企業法定代表人的授權范圍內實施,其目的是搞好協作,履行合同約定,保證工程順利開工,應貫穿于施工項目管理的全過程。同時,項目經理部接受監理單位的監督和管理,搞好協作配合。在處理遠外層關系時,必須嚴格守法,加強與政府機構和單位的協調,取得相關部門機構的支持,同時遵守公共道德,加強與周邊居民的交流,創造一個良好的外部環境,從而保證施工生產的正常進行。
只有通過積極的組織協調,才能使公路橋梁項目工程各方彼此溝通,相互了解,共同合作,使橋梁公路的施工監理工作運行順利,確保工程建設目標的實現。
參考文獻:
1.1 路面和橋面的鋪裝層易產生裂縫
由于道路橋梁是長期暴露在外界環境下的,并且使用的次數是數以萬計的,需要承載著不同重量的物體。在道路橋梁工程建設中,路面和橋面鋪裝層往往采用的是半剛性結構,這種結構雖然在某一程度上增強了鋪裝層的的強度和承受能力,但這種結構易受溫度的影響,溫度差異越大,鋪裝層產生裂縫的可能性越大。尤其是北方寒冷地區,路面或橋面鋪裝層常常會產生裂縫。由于早晚溫度差異過大,導致半剛性結構路面的受壓性降低,最終在日常使用中出現裂縫,甚至導致崩塌。路面和橋面鋪裝層產生裂縫的另外一個原因就是長期的使用量,相對于人行道路的鋪裝層,車輛行駛的道路更易產生裂縫,由于車輛在行駛過程中往往會出現超載或急剎車的現象,車輛會嚴重的擠壓并磨損地面,因此容易發生路面凹陷,進而產生斷裂層,在這樣長期的磨損情況下,路面和橋面必然產生裂縫,從而使得道路橋梁工程出現質量問題。
1.2 道路橋梁地基不均勻造成沉降問題
道路橋梁的地基質量決定了道路和橋梁的使用壽命,地基不均勻造成沉降的主要原因有以下幾點:首先是在道路橋梁工程建設前期相關人員勘測施工場地不到位,進而設計的道路橋梁不合理,導致施工過程中施工技術存在一定漏洞;其次是一些施工人員在工程建設中為謀取利益而偷工減料,忽略了工程質量的達標成果,滿足不了施工要求,最終導致道路橋梁地基發生沉降;最后是施工人員在施工過程中沒有充分考慮到施工地點周圍環境的地質變化情況,建設道路橋梁是需要很長時間的,長時間下地表層會遭到破壞,地質發生變化,土質的軟硬度不均衡,造成地基不均勻,甚至引發地基沉降。地基沉降不均勻,則會使路面和橋面受力不均衡,對人們日常生活和車輛的行駛造成嚴重影響。
1.3 鋼筋銹蝕出現斷裂問題
在道路橋梁的建設過程中,鋼筋是路基工程中重要的原材料,在路基的底層起著主要承重的作用。但是鋼筋結構處于路基的內部,容易受到一些環境因素的影響而最終影響其原本的承載能力。比如說,鋼筋和混凝土構成了橋梁的承重結構,若是混凝土施工過程或是后期受環境因素影響出現裂縫時,那么鋼筋就相當于失去了混凝土這層主要的保護層,一些空氣中的水分會大量的侵蝕到鋼筋結構的表面,鋼筋表面會在長期的水分影響下而發生化學變化,也就是產生表面銹蝕,銹蝕情況嚴重時,繼而會引發鋼筋結構的斷裂。在外界環境中若是存在一些硫化成分的化學品時,更會加劇鋼筋結構的銹蝕程度,使得道路橋梁工程在短時期內發生嚴重的斷裂現象。
1.4 低質量的施工材料引發的橋頭破損
橋頭破損也是道路橋梁工程中常見的一種病害現象,橋頭破損會使得道路橋梁的兩端產生嚴重的變形,這種變形現象會使得整體橋梁的應力結構發生變化,進而使得道路橋梁原本的使用壽命和安全使用系數都在一定程度上有所降低。產生這種現象的主要是由于施工材料的質量不合格引起的,若是施工材料的質量不合格,則不能滿足道路橋梁主要結構部件的支撐力的要求,道路橋梁上面長年累月的載重車輛行駛,會使得橋頭不堪重負的碾壓而產生局部斷裂,給道路橋梁的安全通行埋下了嚴重的隱患問題。
2 道路橋梁工程的施工處理技術分析
2.1 裂縫修補技術
裂縫修補技術是專門針對道路橋梁鋪裝層的裂縫現象提出的一種施工技術,具體來說裂縫修補技術可分為表面修補、裂縫填充、裂縫灌漿等多種方法,具體方法的選擇要依據表面裂縫的具體情況來確定。本節主要介紹表面修補技術。表面修補技術:這種方法適用于表面裂縫較淺的情況,其裂縫的寬度在0.2cm以下的情況。具體方法是,采用環氧膠泥或是水泥漿每隔5分鐘便對路面裂縫涂抹一次,使涂抹的厚度達到1mm以后,再對其表面涂抹油漆或是瀝青,以作防腐保護,最后采用玻璃纖維布覆蓋表面,防止表面再次受外界環境的破壞影響。
2.2 裂縫填充技術
這種修補技術相對于裂縫修補技術來說,更具有加固的作用,適用于裂縫較寬,裂縫現象較嚴重的情況。具體方法是,在路面的裂縫處進行縱深方向的挖槽,在槽位里邊采用水泥漿和環氧樹脂膠按照一定比例的調配之后填充到路面的裂縫中,由于環氧樹脂膠的性能較為穩定,其與水泥漿進行一定比例的調配后,性能穩固,對表面裂縫的修補更能起到穩固的作用。此外,在填充的工程材料中,還可添加一些防水性能較好的橡膠材料,這樣更能使得裂縫在雨水天氣時所受的影響較小。
2.3 錨噴施工技術
錨噴施工技術是針對于橋頭破損提出的一種施工技術。錨噴具有凝結快、穩固性能高的特點,是處理橋頭破損常采用的一種施工技術。具體的技術方法是,在借助錨噴設備超強噴射力的條件下,向裂縫部位噴射一定量的硅膠材料,然后在模板的加固作用下,用硅膠材料將橋體有效的粘結在一起。
2.4 鋼筋銹蝕問題的處理
鋼筋作為道路橋梁承重系統的中心環節,之所以會出現銹蝕現象,主要是失去了混凝土的保護作用。作為主要的承重構建,鋼筋一旦失去了混凝土這層保護層,很容易受到外界空氣或是腐蝕性因素的影響,進而使得鋼結構的硬力和韌性降低。為此,在處理鋼筋銹蝕問題時,首先需要做好混凝土的質量控制工作,對鋼筋起到很好的保護作用。具體可行的辦法可采用增加混凝土厚度的方式來加強對鋼筋的保護,可在混凝土的表面涂刷覆蓋層、封閉層、砂漿層等一系列的保護層來加強保護,或是在混凝土施工的初期階段,可通過改變施工材料配比的方式來加強混凝土的密度,通過摻雜一些礦渣、煤灰粉等來增強混凝土的防滲透性。
【關鍵詞】高速公路橋梁工程;空間桁架模型,承臺撐-系桿模式
引言:20世紀以后,樁基作為一種深基礎,其應用范圍不斷擴大。預應力高強度混凝土管樁(PHC樁)作為一種新型基樁在我國應用空間較大。但是在高速公路橋梁工程中,PHC樁的應用還存在諸多的技術性問題,這嚴重制約了PHC樁的應用推廣。目前國家缺乏統一的技術規范,對預應力高強度管樁的設計方法、穩定性和變形問題等缺乏系統全面的研究。尤其是對松軟地基中PHC樁基礎的設計與應用缺乏深入的研究,制約著其在東部沿海發達地區的應用。本文針對以上問題,對PHC樁基礎的優化設計進行研究,為其在高速公路橋梁工程中應用提供參考。
1、PHC管樁承臺設計研究
樁基承臺具有承上啟下的作用,即將樁基上部的荷載作用安全可靠的傳遞到樁體截面上,其安全性能直接影響著建筑物的安全。空間桁架模型是樁基承臺的設計方法之一,在歐美國家得到大力的推廣應用。樁基承臺的破壞和傳力模式是影響其設計的關鍵因素,本文通過樁基空間桁架模型的建立和分析,系統全面的研究PHC樁基承臺的受力特點,為優化設計PHC樁基提供一些可靠的依據。
1.1 承臺撐-系桿設計模式
承臺撐-系桿設計模式建立在空間桁架理論基礎上,其計算方法用于解決混凝土平均應變不符合平截面假定的深受彎構件的受力問題。而橋梁施工中使用的承臺都具有相應的厚度,都符合深受彎構件的受力特性。撐-系桿模型從結構的整體力流出發,以撐桿代表壓應力流,系桿代表拉應力流,二者的交結區定為節點區。因此撐-系桿模型對承臺構件的分布區域,尺寸大小和鋼筋的錨接問題具有重要的指導作用。
1.1.1 承臺空間桁架模型界定條件
依據承臺空間桁架模型,認為承臺荷載主要由其內部的鋼筋和混凝土構成的桁架承擔。承臺分為薄承臺和厚承臺,二者的破壞形態以距厚比 的大小為依據,其中 代表柱子邊緣至樁中心的水平距離, 代表承臺有效高度。當 >2時薄承臺以彎曲破壞為主,當 ≦2時厚承臺以沖切破壞為主。依據文獻中有限元的分析,承臺壓桿劈裂的臨界條件是所有撐桿與水平面中的最小夾角 滿足 ,即為承臺計算中撐-系桿模型的限定條件。
1.1.2 承臺空間桁架模型的破壞形式
目前,隨著對承臺的破壞機理的深入研究,我們知道厚承臺類似于深梁,當 時,承臺破壞的主要形式是包含斜彎破壞和斜壓破壞兩種形式的剪切破壞。當1﹤ ﹤2時,承臺發生斜彎破壞,破壞過程為彎曲裂縫首先出現在跨中,伴隨著荷載的增加,樁邊出現斜裂縫,此時系桿的功能將決定著承臺斜彎破壞發生;當 ≦1并且縱向鋼筋存在時,承臺發生斜壓破壞,破壞過程為劈裂縫首先出現在腹部,并向節點延伸,此時樁柱交接處的混凝土極限抗壓強度決定著承臺的破壞程度,也即撐桿的斜壓破壞。由此可見,樁基承臺的破壞形態是撐桿屈服,系桿發生斜壓破壞。
1.1.3 承臺撐-系桿設計模式的計算公式
承臺撐-系桿模式建立在空間桁架模型的基礎之上,其破壞形式是以撐桿的破壞為控制條件的撐桿屈服,系桿發生斜壓破壞。其受力特點與樁基厚承臺相似。
1.撐桿承載力計算
2、高速公路橋梁PHC樁承臺的優化設計
2.1 高速公路橋梁PHC樁承臺優化問題分析
工程實際中,PHC樁承臺的距厚比和 角要比工程假設情況的數值偏大,而PHC樁承臺在正常使用情況下的距厚比和 角都達到了撐-系桿設計模式的要求,因此橋梁中使用的PHC樁一般滿足撐-系桿設計模式的臨界條件。PHC樁承臺的優化目的是為了達到設計的合理化,即在耗費相同工程材料的基礎上使得撐桿和系桿的承載力盡可能大。依據空間桁架模型,撐桿和系桿的優化途徑主要包括:第一是依據撐桿、系桿和樁頂反力三者之間的受力平衡關系,堅持以最少的耗材達到最大的承載力的原則,利用撐桿和系桿的空間布置變換達到撐-系桿的最佳受力狀態;第二是通過改變相關工程材料的屬性改善其功能,包括鋼筋型號和用量的改變、不同強度的混凝土等。
通過撐-系桿模型的分析可知,影響撐桿和系桿承載力的因素是不同。其中系桿區域內的鋼筋抗拉強度和截面面積是影響系桿承載力的主要因素,而混凝土強度等級,鋼筋的配筋量等式影響撐桿承載力的主要因素,通過對影響撐桿和系桿承載力的因素的綜合分析可以尋求到最佳優化方案。
2.2 PHC樁承臺的整體綜合優化
(1)撐-系桿的整體受力分析
撐-系桿的受力性能與力的傳遞有關,一般而言,傳力途徑越直接,材料的功效越得到利用。承臺的有效厚度同樁間距之間的最優化設計是影響PHC樁承臺整體效用的關鍵。承臺厚度影響著工程的經濟效益,較小的承臺厚度要求軸心受壓構件靠攏,從而柱間距減小。但與此同時,樁的數目也隨之增加從而增加施工難度,降低施工質量。因此,在PHC樁承臺的優化設計中,必須同時考慮經濟性、實用性和可行性原則。
2、PHC樁承臺的優化結果
3、結論
本文通過對高速公路橋梁PHC樁承臺設計理論和方法的分析,采用空間桁架模型原理,利用撐-系桿體系設計模型,對影響承臺設計中的因素進行綜合性的分析,撐桿和系桿的承載力同時受到樁間距和承臺厚度變化的影響,高速公路橋梁PHC樁的理想化應用應滿足承臺厚度∕最小承臺厚度大于1。利用MATLAB優化工具得出PHC樁承臺的最優樁徑和承臺有效厚度。求解結果對于PHC樁承臺的設計和應用推廣具有重要的意義。
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