『壹』 曲線連續梁橋的病害與溫度效應
曲線連續梁橋的病害與溫度效應是非常重要的,了解事物本質才能建立兩者之間的聯系,每個細節都影響深遠。中達咨詢就曲線連續梁橋的病害與溫度效應和大家介紹一下。
前言
與直線梁橋相比,由於曲率的影響,導致曲線梁橋產生彎扭耦合作用,並且曲線梁橋的質量中心不在軸線梁端的連線上,即使在自重的作用下,橋梁結構也會產生扭矩,所以,曲線橋梁的內功、變形計算遠比直線梁橋復雜。因此,國內常有曲線梁橋、並以立交匝道橋居多,在施工中或建成後發生錯位變形現象比較普遍。
最常見的問題表現為為曲線梁沿徑向的位移過大,在一定條件下,有時會突然發生較大的整體位移。隨著發生問題曲線梁橋的日益增多,對其結構特點、受力性能及破壞機理分析已引起國內橋梁界同行的重視。
據報道,深圳市城管辦2001年委託權威橋梁機構對市區47座橋梁進行檢測或監測,檢查結果被認為是「充分暴露了深圳橋梁,尤其是獨墩單支座曲線橋梁存在的結構安全問題不容忽視」。專家認為:獨墩單支座支承曲線橋梁在受力上存在抗扭性能差的明顯缺陷,同時在設計上難以對其徑向限位措施做到盡善盡美,在重車高速通過的離心力以及溫度應力等復合因素作用下,梁體產生極為不利的橫向累計位移,嚴重影響橋梁的安全運營。
盡管各橋情況各異,但對此問題,國內橋梁界目前已經有幾點共識:
(1)當前國內對獨柱曲線梁橋特有力學現象的認識還不夠深入,理論分析方法仍不全面和准確,以致某些橋在某種工況下發生過大的扭轉變形,在施工或完成後容易造成內側支座脫空、支座破壞等;
(2)梁體發生側移、扭轉變形的起因比較復雜,多數由於持續環境荷載的作用、預應力束的設置與施工不當、支座設置不合理等多種因素的綜合作用;
(3)國家及相關部門對此類曲線橋梁尚缺完善的設計規范;
(4)關於此類橋梁承受持續環境荷載的研究,尚有較大的欠缺。
因此,對曲線梁橋進行較深入的研究,己經日趨得到各方面的重視。本文應用有限元方法,以連續曲線箱梁橋為工程背景,對溫度荷載作用下曲線連續梁橋的受力與變形特點進行分析。
1、工程實例分析
1.1 工程概況
某樞紐立交B匝道橋由兩聯組成,其中第二聯平曲線半徑R=243.7 m,橋寬8.5 m,上部構造為6×30 m預應力混凝土連續箱梁。橋台和聯接墩為雙
柱式,其餘墩為獨柱式,下部均為鑽孔灌注樁基礎。為防止扭轉變形,設計中將第二聯獨柱墩中心線沿徑向向外側偏移9cm。第二聯共設支座9個,其中,墩為單墩固定支座,墩和橋台並排設置兩個支座,問距2.5 m,為雙向活動支座,其餘中間墩均為獨柱雙向活動支座。各墩的樁位平面布置圖見圖1所示。
圖1 B匝道橋第二聯樁位平面布置圖
該匝道橋已於2003年底完成箱梁主體的施工,2004年8月,在B匝道橋第一聯完工後進行橋面鋪裝工程的施工准備工作時,發現在聯接墩伸縮縫處兩側的箱梁梁體發生相對錯位,第7孔箱梁中線沿徑向向外偏移4.5 cm。2005年6月,通過進一步的檢測發現,變形又有所增大,第7孔箱梁中線沿徑向向外偏移約7.5 cm,如圖2所示。而且,出現聯接墩和台的外側支座壓死、內側支座脫空的現象,向外側的扭轉變形約。為保證該橋在運營狀態下正常工作,決定對該橋進行復位和結構體系改善。
1.2 計算模型
1.2.1 單元剖分
全橋上部結構共剖分32 047個單元。其中,箱梁橫隔板採用Shell43殼單元,共計490個單元;其他橋面結構採用殼單元Shell63,共計28 080個單元;預應力鋼束採用Link8單元,共計3 468個單元;支座偏心採用剛臂單元MPC184,共計9個單元。全橋橋面系共劃分節點30160個,支座部分節點共計9個,全橋節點合計30169個,剖分後的有限元網格局部如圖3所示。
1.2.2 計算參數說明:
混凝土容重2 500 ks/m3,鋼材容重7 800 kg/m3,混凝土強度等級為C50,彈性模量E=3.45 X N/rn2,泊松比取0.2,線膨脹系數:,鋼絞線彈性模量,泊松比取0.3,線膨脹系數,預應力鋼束的預應力損失按30%考慮。
1.3 荷載工況
混凝土箱形截面梁受陽光照射後,其向陽表面的溫度變化幅度大,其背陽表面溫度變化幅度小,且沿高度方向各纖維層的溫度是不同的,從而產生所謂的溫度梯度。由於結構材料熱脹冷縮的性質,勢必產生溫度變形,當變形受到結構的內部纖維約束和超靜定約束時 至騫構會產生相當大的溫度應力。研究資料表明,溫度應力可以達到、甚至超過汽車活載作用下的應力。
溫度效應, 包括年平均溫差(整體升、降溫)和日照驟變溫差 (內夕卜溫差和豎向梯度)。然而,由於技術水平的限制,我國的公路橋梁設計規范中給出了整體升、降溫和頂板升溫的工況,而關於豎向溫度梯度則只給出了T形截面梁的簡單日照溫差分布圖,在箱形截面上的適用性如何至今還沒有準確的結論。理論分析表明,不同的豎向溫度梯度模式對橋樑上部結構的影響非常大。目前,世界各國對於豎向溫度梯度的分布也沒有達成共識,如英國、美國、紐西蘭和歐洲等國家都有各自的溫度梯度模式,相互之間的差別也很大。
由於二期恆載中僅有護欄一項,而橋面鋪裝等還沒有完成,使梁體發生偏移的主要原因應該與不利溫度場的作用有關,因此,荷載工況主要考慮了以下幾種工況,並且同時考慮了常年溫差(箱梁整體升溫)和日照溫差(箱梁兩側的溫差)的影響。
其中,箱梁頂板升溫10℃是在參考新《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60—2004)、現場施工實測資料以及文獻[7、10]的基礎上綜合取定的,豎向溫度梯度分布取折線。根據橋梁方位,曲線箱梁的里側面向東南方向,因此里側直接受太陽照射,溫度應該比外側高,里外側溫差10℃是根據現場施工實測資料以及文獻[7]中的實測記錄確定的。反向溫差的工況是為了考察日照溫差對橋梁方位的影響。
1.4 計算結果
1.4.1 工況1
在一期恆載和部分二期恆載作用下,外側支座約為內側支座反力的4倍。結果表明:原設計的9cm預設偏心過小。
1.4.2 工況2
通過計算發現,頂板升溫10℃時,曲線箱梁橋沿徑向的位移並不是很大,最大僅為0.5cm,但是扭轉變形突出,扭轉角度約,在聯接和橋台處的內側支座均產生拉力,造成支座脫空。工況1作用下各支座反力和位移如表1所示。
1.4.3 工況3
在常年溫差作用下,即箱梁整體升溫34℃時,曲線梁橋在徑向的位移明顯,梁端最大位移為1.1cm,說明常年溫差的作用是造成曲線橋梁發生徑向偏移的主要原因,而扭轉變形則介於工況1和工況2之間。
1.4.4 工況4
在箱梁里、外側10℃溫差作用下,曲線箱梁橋沿徑向的位移量介於整體升溫和頂板升溫之間,最大徑向位移為0.80cm。
1.4.5 工況5
當曲線箱梁外側溫度比內側溫度高1O℃時,曲線箱梁橋沿徑向的位移不明顯,說明曲線箱梁橋具有較好的抵抗外徑溫度高、內徑溫度低引起變形的能力,因此說,曲線箱梁橋的方位對其受力和變形有一定影響。
1.5 不同規范比較
如前面所述,工況2中所考慮的箱梁頂板升溫1O℃是在參考新《公路橋涵設計通用規范》 (JTGD60—2004)、現場施工實測資料以及文獻[7、10]的基礎上綜合取定的。而原結構設計所依據的是《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTJ 023—85),為了考察不同設計規范中溫度效應計算的規定對箱梁受力的影響,這里設計了3個計算方案,並分別將依據3種計算規定的計算結果列出,以比較它們之間的差別。
1.5.1 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTJ 023-85)
在附錄五中關於T形截面連續梁由日照溫差引起的內力的計算中規定:在無實測資料時,可假定溫度差+5℃(橋面板上升5℃),並在橋面板內均勻分布。為了便於對比,計算工況均取工況2時的條件,只有梯度溫度不同,計算結果如表2所示。
1.5.2 《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60—2004)依據第4.3.10條第3款規定:對混凝土鋪裝橋面來說,橋面板的最高溫度取25℃,豎向梯度溫度取折線,該規定是在參考美國AASHTO規范基礎上進行改動的。該工況下的計算結果見表3所示。
1.5.3 頂板升溫1O℃
計算結果在前面工況2中已經給出。
1.5.4 對比分析結果
通過3個計算方案的對比可以發現,根據現有約束條件,依據原《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTJ023—85)中的梯度溫度規定計算時,聯接墩和橋台的內側支座均不會出現拉力,而依據新的公路橋規中的梯度溫度計算時,產生的拉力非常大,達到333 kN。而按頂板升溫1O℃的計算結果介於二者之間。
這一方面說明,新的公路橋規在梯度溫度方面的改動幅度很大,過渡不是很平順;另一方面也說明,我國原公路橋規關於梯度溫度的規定明顯不合適,而且無論是與新的公路橋梁規范(JTG D62—2004)或是新的《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范》(TB 10002.3-2005)相比都偏於不安全,這也是造成本文所分析的曲線連續箱梁橋發生支座脫空和徑向偏移的原因之一。
1.6 主要原因分析
針對本文所分析曲線連續箱梁橋所出現的病害,利用ANSYS程序進行了建模和分析,計算結果表明:首先,我國原公路橋規關於梯度溫度的規定明顯不合適,而且是偏於不安全,依據該橋規中的梯度溫度規定計算是造成曲線箱梁梁體發生支座脫空和徑向偏移的原因之一。
其次,原有設計偏心(9cm)偏小,造成6 墩和12 橋台處內側和外側支座的反力相差過大,在一期和二期恆載作用下,內側支座反力約為400kN,而外側支座反力為1600kN。此時,內側支座還不至於出現拉力。但是,在不利溫度作用下內側支座會出現約130kN的拉力,造成內側支座脫空,梁體發生向外側約1度的扭轉變形,垂直面內的高差約8cm。
再次,由於整個曲線箱梁橋在徑向的約束很弱,在常年溫差和日照溫差的聯合持續作用下,梁體發生向外側的徑向偏移,單種溫度工況時最大的偏移達1.1 cm,由於梁體已經發生較大的扭轉變形,使得該徑向偏移不能自動復位,並隨時間增長持續加大,這種現象國內多稱之為——非線性爬行,這也與現場實測偏移逐年增大的結果相吻合。
通過施加反向溫差的計算表明,不會造成沿徑向的偏移情況,因此說,不利的橋位、支座設置和溫度場(常年溫差和日照溫差)的綜合作用是造成梁體發生非正常錯位的主要原因。
2、處理方案
在參考國內同類病害橋梁處理方案的基礎上,並考慮到施工操作的可行性,共提出3個支座更換方案,分別是:
處理方案1:6 聯接墩和橋台處的外側支座均更換為單向活動支座;
處理方案2:除墩外,其餘墩上支座均更換為
單向活動支座;
處理方案1:聯接墩和橋台處的外側支座均更換為單向活動支座;
處理方案3:在墩外側增設鋼管混凝土立柱、並在 、墩和台設橫向擋塊。
在一般曲線連續箱梁設計中,抗扭跨徑(指兩抗扭墩之間的累計跨長)不宜超過100~120m,而本文分析的曲線連續箱梁橋的抗扭跨徑已達180 Ill。在綜合考慮並借鑒國內同類病害橋梁處理方案的基礎上,決定採用處理方案3作為最終實施方案,並在實施過程中,在6 聯接墩和12 橋台附近的箱梁內側澆注了混凝土配重,以保證在不利溫度效應作用下,聯接墩和橋台處的內側支座均保持最小400 kN以上的壓力,可以保證內側支座不再出現脫空現象。
3、處理效果
(1)與設計坐標對照,各橋墩、橋台在徑向基本恢復到設計位置,存留的偏移量比設計位置向內偏約0.9 cm左右。
(2)各橋墩、橋台的高程也基本恢復到設計位置,墩處內側基本達到設計標高,外側仍然低約1.5cm。其餘各墩的高程偏差均較小,可以滿足使用要求。根據高程測量結果,梁體已經基本沒有扭轉變形,箱梁底面已基本調平,殘余的扭轉變形約,與原來的扭轉相比,殘存的扭轉變形很小。
(3)經現場測試,在僅受自重狀態下,墩內側支座反力約650kN,橋台內側支座反力約1050kN。可以保證內側支座不再出現拉力和脫空現象。
4、結論
(1)溫度效應對曲線連續梁橋的影響是顯著的,原公路橋涵設計規范中對橋梁豎向溫度梯度的規定不合理,比實際溫差小很多,以此為依據所設計的曲線連續箱梁橋容易出現病害,影響正常使用。
(2)箱梁頂、底板的溫差效應是造成曲線連續箱梁扭轉的主要因素,而整體升溫則是曲線連續箱梁橋直接發生徑向偏移的主要原因。由於箱梁發生扭轉後,沿徑向的偏移不能自動回復、並且長期積累,導致曲線連續箱梁橋沿徑向偏移逐年增大。
(3)支座設計要進行多方案比選和多溫度工況計算,以優化支座設計和確定中間墩的預設偏心量。
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『貳』 橋梁施工材料主要有哪些
1.混凝土
從我國已建成的預應力混凝土橋梁來看,大多都採用C40-C50混凝土,進而採用減水劑等添加劑制備塑性混凝土,並發展了泵送混凝土工藝。隨著橋梁跨度的增加,為減少橋梁結構的自重,混凝土逐漸向高強、輕質方向發展。作為混凝土的改性材料,微硅粉高強混凝土具有易澆注,整體密實,長期穩定及強度高等特點,可提高建築的內在質量,在橋梁建築市場上具有極大的推廣應用價值。混凝土將繼續朝高強、高性能方向發展,免振混凝土、密筋混凝土可能在結構中試用。
2.鋼材
橋樑上使用的預應力鋼材一直在朝著高強度,低鬆弛,大直徑的方向發展。目前使用的預應力鋼材主要有高強鋼絲,鋼絞線及高強度粗鋼筋三大類。20世紀80年代中期以前,我國的預應力鋼材的性能比國際上落後較多;在80年代後期,國內開始生產1860MPa的低鬆弛預應力鋼絞線,加上與其配套的大噸位預應力錨具和張拉設備的研製成功,C50與C60混凝土的應用,使得預應力連續梁橋結構輕型化,跨越能力得到很大提高。近年來,材料強度有所增加,但在某些情況下,強度的增加是以降低材料的延性與韌性為代價的,而且強度較高的預應力鋼材,有時會增加氫的應力腐蝕的危險,這些不利的特性應予以重視。
3.預應力鋼束
大噸位預應力鋼束的採用大大簡化了後張拉工藝。對於採用懸澆施工的橋梁,每一循環預應力束數可大大減少,且通過預應力束平彎使錨點位置在斷面上的布置固定,大大節省了穿束、張拉、壓漿等工序所用的時間,從而加快施工進度。另外採用大噸位預應力束,布束容易,經合理選擇後可以做到因不易布束而加大結構尺寸,造成材料浪費,可減少繁雜的錨固齒塊,便於簡化模板,加快工期。無粘結預應力筋是指帶潤滑防銹塗層的後張預應力筋,施工時這種預應力筋可以和普通鋼筋一樣直接安裝在模板中。無粘結預應力筋無需預留孔道,後期穿束,壓漿等工序並可節省材料,加快施工進度。因此具有施工簡便,施工效率高等優點。但其強度和剛度與相應的有粘結預應力筋相比稍低。從耐久性能看,應對其防銹及認真處理錨具封端。有粘結預應力筋,由於壓漿工藝問題也存在耐久性問題,預應力管道壓漿往往存在壓漿不滿或不密實等問題,由此可能導致的預應力筋銹蝕問題不容忽視。
4.其他新型材料以及各種材料結合應用
新型材料如纖維增強塑料,具有在各種環境下具有耐久和抗腐蝕的特性,重量輕,高強度和無磁性等優點,過去主要用於航天和航空工業,現已進入建築工業;預應力混凝土與鋼筋混凝土的結合,預應力混凝土與纖維混凝土的結合以及其它材料的結合;無粘結預應力筋其自身的優點將會越來越受到重視,在大跨徑橋樑上的應用正日益增加,但關於其強度和耐久性問題仍然需要進一步加強研究,不斷完善。
『叄』 鐵砂有什麼用
配重鐵砂主要用途:體育和健身用品配重;電器配重塊配重;混凝土配重;船體大型機械工程機械壓重等。
噴塗鐵砂硬度適中,韌性高,自銳性好,砂耗低且能回收循環利用,磨件光潔度好;而且化學成分穩定,耐磨、耐酸鹼。該磨料介殼狀斷口,邊角鋒利,可在不斷粉碎分級中形成新的稜角和邊刃,使其研磨能力優於其它磨料。尤其是其具有的硬度高、比重大、化學性質穩定及其特有的自銳性等優點,成為噴砂工藝用磨料的首選;同時更是噴砂除銹,清理工件,研磨拋光的理想材料。主要用於銅、鋁材的拋光。
『肆』 樁基礎知識集錦
過去以預制樁為主,除鋼筋混凝土方樁外,還採用預應力混凝土樁、鋼管樁等,有的預應力鋼筋混凝土樁,長度達70餘米。近年來,灌禪兆畝注樁得到很大發展,有沖孔、鑽孔、挖孔等,且大直徑鑽孔灌注樁愈來愈受到重視,發展較快;此外,還發展了一些新的成樁工藝,如鑽孔壓漿成樁法等。同時,在預防沉樁對周圍環境的影響及灌注樁的質量檢驗等方面都有長足的進步。
樁基礎構造及分類
樁基礎是一種常用的深基礎形式,它由基樁和連接於樁頂的承台共同組成。若樁身全部埋於土中,承台底面與土體接觸,則稱為低承台樁基,若樁身上部露出地面而承台底位於地面以上,則稱為高承台樁基。建築樁基通常為低承台樁基礎,而在橋梁、碼頭工程中常用高承台樁基礎。
一、按受力情況分為端承樁、摩擦樁
端承樁是穿過軟弱土層而達到堅硬土層或岩層上的樁,上部結構荷載主要由岩層阻力承受;施工時以控制貫入度為主,樁尖進入持力層深度或樁尖標高可作賀森參考。
摩擦樁完全設置在軟弱土層中,將軟弱土層擠密實,以提高土的密實度和承載能力,上部結構的荷載由樁尖阻力和樁身側面與地基土之間的摩擦阻力共同承受,施工時以控制樁尖設計標高為主,貫入度可作參考。
二、按擠土狀況分為非擠土樁、部分擠土樁和擠土樁
沉管法、爆擴法施工的灌注樁、打入(或靜壓)的實心混凝土預制樁、閉口鋼管樁或混凝上管樁 屬於擠土樁。
沖擊成孔法、鑽孔壓注法施工的灌注樁、預鑽孔打入式預制樁、混凝土 ( 預應力混凝土 ) 管樁、 H 型鋼樁、敞口鋼管樁等屬 於部分擠土樁。
干作業法、泥漿護壁法、套管護壁法施工的灌注樁屬非擠土樁。
三、按施工方法分為預制樁、灌注樁
預制樁是在工廠或施工現場製成的各種形式的樁,用沉樁設備將樁打入、壓入或振入土中,或有的用高壓水沖沉入土中。根據沉入土中的方法,可分打入樁(錘擊沉樁)、水沖沉樁、振動沉樁和靜力壓樁等;
灌注樁是在施工現場的樁位上用機械或人工成孔,放入鋼筋骨架,然後在孔內灌注混凝土而成。根據成孔方法的不同分為挖孔、鑽孔、沖孔灌注樁,套管成孔灌注樁(沉管灌注樁)及爆擴成孔灌注樁等。
預制樁施工方法
預制樁包括混凝土預制樁、鋼樁兩種。混凝土預制樁常用的有鋼筋混凝土實心方樁、預應力混凝土空心管樁。鋼樁有鋼管樁、H型鋼樁、其他異性鋼樁。
鋼筋混凝土預制樁施工前,應根據施工圖設計要求、樁的類型、成孔過程對土的擠壓情況、地質探測和試樁等資料,制定施工方案。其主要內容包括:確定施工方法,選擇打樁機械,確定打樁順序,樁的預制、運輸,以及沉樁過程中的技術和安全措施。
一、錘擊沉樁的施工方法(打入法)
錘擊沉樁的施工方法是利用樁錘落到樁頂上的沖擊力來克服土對樁的阻力,使樁沉到預定的深度或達到持力層的一種打樁施工方法。錘擊沉樁是混凝土預制樁常用的沉樁方法,它施工速度快,機械化程度高,適用范圍廣,但施工時有沖撞雜訊和對地表層猜物有振動,在城區和夜間施工有所限制。
打樁機械:打樁機具主要包括樁錘、樁架和動力裝置三個部分。
樁錘是對樁施加沖擊力,將樁打入土中的機具;施工中常見的樁錘有落錘、蒸汽錘(單動汽錘、雙動汽錘)、柴油汽錘和液壓錘(振動錘)。
樁架是支持樁身和樁錘,在打樁過程中引導樁的方向及維持樁的穩定,並保證樁錘沿著所要求方向沖擊的設備。 一般由底盤、導向桿、起吊設備、撐桿等組成。 根據樁的長度、樁錘的高度及施工條件等選擇樁架和確定樁架高度。樁架高度=樁長 樁錘高度 滑輪組高。樁架用鋼材製作,按移動方式有輪胎式、履帶式、軌道式等。
動力裝置包括驅動樁錘及卷揚機用的動力設備。根據所選樁錘而定的。當採用空氣錘時,應配備空氣壓縮機;當選用 蒸汽錘時,則要配備蒸汽鍋爐和絞盤。
打樁施工
A. 准備工作
(1)場地准備:清除地上、地下障礙物,平整、壓實場地,設置排水溝;
(2)放軸線、定樁位、設置水準點 (≮2個);
(3)確定打樁順序:擠土直接影響打樁進度、施工質量以及周圍環境。
(4)接通現場的水、電管線,准備好施工機具;做好對樁的質量檢驗。
(5)進行打樁試驗:≮2根,檢驗工藝、設備是否符合要求。
B.打樁順序
根據樁的密集程度,打樁順序一般分為逐段打設、自中部向四周打設和由中間向兩側打設三種。
當樁的中心距不大於4倍樁的直徑或邊長時,應由中間向兩側對稱施打,或由中間向四周施打。
當樁的中心距大於4倍樁的邊長或直徑時,可採用上述兩種打法,或逐排單向打設。
根據基礎的設計標高和樁的規格,宜按先深後淺、先大後小、先長後短的順序進行打樁。
C.打樁工藝順序:
設置標尺→樁架就位→吊樁就位→扣樁帽、落錘、脫吊鉤→低錘輕打→正式打(接樁,截樁,靜、動載試驗,承台施工)。
要點:採用重錘低擊,開始要輕打;連續施打,減少回彈固結;注意貫入度變化,做好打樁記錄(編號、每米錘擊數、樁頂標高、最後貫入度…);如遇異常情況(貫入度劇變;樁身突然傾斜、位移、回彈;樁身嚴重裂縫或樁頂破碎),暫停施打,與有關單位研究處理。
二、靜力壓樁的施工方法
靜力壓樁是在均勻軟弱土中利用壓樁架(型鋼製作)的自重和配重,由鋼絲繩、滑輪和壓梁,將整個樁機的重力(800~1500kN)反壓在樁頂上,以克服樁身下沉時與土的摩擦力,迫使預制樁下沉,將樁逐節壓入土中的一種沉樁方法。這種沉樁方法無振動、無噪音、對周圍環境影響小,適合在城市中施工。 壓樁施工一般採取分節壓入、逐段接長的施工方法。
接樁的方法目前有三種:焊接法、法蘭螺栓連接法、硫磺漿錨法。
壓樁與打樁相比:由於避免了錘擊應力,樁的混凝土強度及其配筋只要滿足吊裝彎矩和使用期受力要求就可以,因而樁的斷面和配筋可以減小;壓樁引起的擠土也小的多,因此壓樁是軟土地區一種較好的沉樁方法。
三、振動沉樁的施工方法
工作原理:其主要裝置為振動器,利用振動器所產生的激振力,使樁身產生高頻振動。這時樁在其自重或很小的附加壓力作用下沉入土中,或是在較小的提升力作用下而拔出土。
四、水沖法沉樁(射水沉樁)的施工方法
射水沉樁方法往往與錘擊(或振動)法同時使用,具體選擇應視土質情況而定。必須注意,不論採取任何射水施工方法,在沉入最後階段1~1.5m至設計標高時,應停止射水,用錘擊或振動沉入至設計深度,以保證樁的承載力。
干作業鑽孔灌注樁:
干作業成孔一般採用螺旋鑽機鑽孔。螺旋鑽頭外徑分別為Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm,鑽孔深度相應為12m、10m、8m。適用於成孔深度內沒有地下水的一般粘土層、砂土及人工填土地基,不適於有地下水的土層和淤泥質土。
鑽機就位後,鑽桿垂直對准樁位中心,開鑽時先慢後快,減少鑽桿的搖晃,及時糾正鑽孔的偏斜或位移。
鑽孔至規定要求深度後,進行孔底清土。清孔的目的是將孔內的浮土、虛土取出,減少樁的沉降。方法是鑽機在原深處空轉清土,然後停止旋轉,提鑽卸土。
鋼筋骨架的主筋、箍筋、直徑、根數、間距及主筋保護層均應符合設計規定,綁扎牢固,防止變形。用導向鋼筋送入孔內,同時防止泥土雜物掉進孔內。鋼筋骨架就位後,應立即灌注混凝土,以防塌孔。灌注時,應分層澆築、分層搗實,每層厚度50~60cm。
泥漿護壁成孔灌注樁:
泥漿護壁成孔是利用泥漿保護穩定孔壁的機械鑽孔方法。它通過循環泥漿將切削碎的泥石渣屑懸浮後排出孔外,適用於有地下水和無地下水的土層。
成孔機械有潛水鑽機、沖擊鑽機、沖抓錐等。
泥漿護壁成孔灌注樁的施工工藝流程:測定樁位、埋設護筒、樁機就位、制備泥漿、機械(潛水鑽機、沖擊鑽機等)成孔、泥漿循環出渣、清孔、安放鋼筋骨架、澆築水下混凝土。
1、埋設護筒和制備泥漿
埋設護筒和制備泥漿鑽孔前,在現場放線定位,按樁位挖去樁孔表層土,並埋設護筒。護筒高2m左右,上部設1~2個溢漿孔,是用厚4~8mm鋼板製成的圓筒,其內徑應大於鑽頭直徑200mm。護筒的作用是固定樁孔位置,保護孔口,防止地面水流入,增加孔內水壓力,防止塌孔,成孔時引導鑽頭的方向。
在鑽孔過程中,向孔中注入相對密度為1.1~1.5的泥漿,使樁孔內孔壁土層中的孔隙滲填密實,避免孔內漏水,保持護筒內水壓穩定;泥漿相對密度大,加大了孔內的水壓力,可以穩固孔壁,防止塌孔;通過循環泥漿可將切削的泥石渣懸浮後排出,起到攜砂、排土的作用。
2、成孔
潛水鑽機成孔。潛水鑽機是一種旋轉式鑽孔機,其防水電機變速機構和鑽頭密封在一起,由樁架及鑽桿定位後可潛入水、泥漿中鑽孔。注入泥漿後通過正循環或反循環排渣法將孔內切削土粒、石渣排至孔外。
潛水鑽機成孔排渣有正循環排渣和泵舉反循環排渣兩種方式。正循環排渣法:在鑽孔過程中,旋轉的鑽頭將碎泥渣切削成漿狀後,利用泥漿泵壓送高壓泥漿,經鑽機中心管、分叉管送入到鑽頭底部強力噴出,與切削成漿狀的碎泥渣混合,攜帶泥土沿孔壁向上運動,從護筒的溢流孔排出。泵舉反循環排渣法:砂石泵隨主機一起潛入孔內,直接將切削碎泥渣隨泥漿抽排出孔外。
沖擊鑽成孔。沖擊鑽機通過機架、卷揚機把帶刃的重鑽頭(沖擊錘)提高到一定高度,靠自由下落的沖擊力切削破碎岩層或沖擊土層成孔。沖擊鑽頭形式有十字形、工字形、人字形等,一般常用十字形沖擊鑽頭。沖孔前應埋設鋼護筒,並准備好護壁材料。
沖擊鑽機就位後,校正沖錘中心對准護筒中心,在沖程0.4~0.8m范圍內應低提密沖,並及時加入石塊與泥漿護壁,直至護筒下沉3~4m以後,沖程可以提高到1.5~2.0m,轉入正常沖擊,隨時測定並控制泥漿相對密度。施工中,應經常檢查鋼絲繩損壞情況,卡機松緊程度和轉向裝置是否靈活,以免掉鑽。
沖抓錐成孔;沖抓錐錐頭上有一重鐵塊和活動抓片,通過機架和卷揚機將沖抓錐提升到一定高度,下落時松開捲筒剎車,抓片張開,錐頭便自由下落沖入土中,然後開動卷揚機提升錐頭,這時抓片閉合抓土。沖抓錐整體提升至地面上卸去土渣,依次循環成孔。
沖抓錐成孔施工過程、護筒安裝要求、泥漿護壁循環等與沖擊成孔施工相同。適用於松軟土層(砂土、粘土)中沖孔,但遇到堅硬土層時宜換用沖擊鑽施工。
3、清孔
驗孔是用探測器檢查樁位、直徑、深度和孔道情況;清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土,以減少樁基的沉降量,提高承載能力。泥漿護壁成孔清孔時,對於土質較好不易坍塌的樁孔,可用空氣吸泥機清孔,氣壓為0.5MPa,使管內形成強大高壓氣流向上涌,同時不斷地補足清水,被攪動的泥渣隨氣流上涌從噴口排出,直至噴出清水為止。 對於穩定性較差的孔壁應採用泥漿循環法清孔或抽筒排渣,清孔後的泥漿相對密度應控制在1.15~1.25。
4、澆築水下混凝土
泥漿護壁成孔灌注混凝土的澆築是在水中或泥漿中進行的,故稱為澆築水下混凝土。水下混凝土宜比設計強度提高一個強度等級,必須具備良好的和易性,配合比應通過試驗確定。
水下混凝土澆築常用導管法。澆築時,先將導管內及漏斗灌滿混凝土,其量保證導管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上,然後剪斷懸吊隔水栓的鋼絲,混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞進入水中。
沉管灌注樁(套管成孔灌注樁):
沉管灌注樁是利用錘擊打樁設備或振動沉樁設備,將帶有鋼筋混凝土的樁尖(或鋼板靴)或帶有活瓣式樁靴的鋼管沉入土中(鋼管直徑應與樁的設計尺寸一致),造成樁孔,然後放入鋼筋骨架並澆築混凝土,隨之拔出套管,利用拔管時的振動將混凝土搗實,便形成所需要的灌注樁。
在沉管灌注樁施工過程中,對土體有擠密作用和振動影響, 施工中應結合現場施工條件,考慮成孔的順序。間隔一個或兩個樁位成孔;在鄰樁混凝土初凝前或終凝後成孔;一個承台下樁數在5根以上者,中間的樁先成孔,外圍的樁後成孔。
為了提高樁的質量和承載能力,沉管灌注樁常採用單打法、復打法、翻插法等施工工藝。單打法(又稱一次拔管法):拔管時,每提升0.5~1.0m,振動5~10s,然後再拔管0.5~1.0m,這樣反復進行,直至全部拔出。復打法:在同一樁孔內連續進行兩次單打,或根據需要進行局部復打。施工時,應保證前後兩次沉管軸線重合,並在混凝土初凝之前進行。翻插法:鋼管每提升0.5m,再下插0.3m,這樣反復進行,直至拔出。
利用錘擊沉樁設備沉管、拔管成樁,稱為錘擊沉管灌注樁;利用振動器振動沉管、拔管成樁,稱為振動沉管灌注樁。
1、錘擊沉管灌注樁
錘擊沉管灌注樁施工要點:樁尖與樁管介面處應墊麻(或草繩)墊圈,以防地下水滲入管內和作緩沖層。沉管時先用低錘錘擊,觀察無偏移後,才正常施打。拔管前,應先錘擊或振動套管,在測得混凝土確已流出套管時方可拔管。樁管內混凝土盡量填滿,拔管時要均勻,保持連續密錘輕擊,並控制拔管速度,一般土層以不大於1m/min為宜,軟弱土層與軟硬交界處,應控制在0.8m/min以內為宜。
在管底未拔到樁頂設計標高前,倒打或輕擊不得中斷,注意使管內的混凝土保持略高於地面,並保持到全管拔出為止。
樁的中心距在5倍樁管外徑以內或小於2m時,均應跳打施工;中間空出的樁須待鄰樁混凝土達到設計強度的50%以後,方可施打。
2、振動沉管灌注樁
振動沉管灌注樁採用激振器或振動沖擊沉管。其施工過程為:樁機就位,沉管,上料,拔管。
人工挖孔大直徑灌注樁:
大直徑灌注樁是採用人工挖掘方法成孔,放置鋼筋籠,澆築混凝土而成的樁基礎,也稱墩基礎。它由承台、樁身和擴大頭組成,穿過深厚的軟弱土層而直接坐落在堅硬的岩石層上。
優點是樁身直徑大,承載能力高;施工時可在孔內直接檢查成孔質量,觀察地質土質變化情況;樁孔深度由地基土層實際情況控制,樁底清孔除渣徹底、干凈,易保證混凝土澆築質量。
1、人工挖掘成孔護壁方法施工
坍落的支護措施有現澆混凝土護壁、沉井護壁、噴射混凝土護壁等。
(1) 現澆混凝土護壁法施工
即分段開挖、分段澆築混凝土護壁,既能防止孔壁坍塌,又能起到防水作用。
樁孔採取分段開挖,每段高度取決於土壁直立狀態的能力,一般0.5~1.0m為一施工段,開挖井孔直徑為設計樁徑加混凝土護壁厚度。
護壁施工段,即支設護壁內模板(工具式活動鋼模板)後澆築混凝土,其強度一般不低於C15,護壁混凝土要振搗密實;當混凝土強度達到1MPa(常溫下約24h)可拆除模板,進入下一施工段。如此循環,直至挖到設計要求的深度。
(2) 沉井護壁法施工
當樁徑較大,挖掘深度大,地質復雜,土質差(松軟弱土層),且地下水位高時,應採用沉井護壁法挖孔施工。
沉井護壁施工是先在樁位上製作鋼筋混凝土井筒,井筒下搗制鋼筋混凝土刃腳,然後在筒內挖土掏空,井筒靠其自重或附加荷載來克服筒壁與土體之間的摩擦阻力,邊挖邊沉,使其垂直地下沉到設計要求深度。
施工中應該注意的幾個問題:
樁孔中心線平面位置偏差不宜超過50mm,樁的垂直度偏差不得超過0.5%
樁徑不得小於樁設計直徑。 挖掘成孔區內,不得堆放余土和建築材料,並防止局部集中荷載和機械振動。
樁基礎一定要坐落在設計要求的持力層上,樁孔的挖掘深度應由設計人員根據現場地基土層的實際情況決定。
人工挖掘成孔應連續施工,成孔驗收後立即進行混凝土澆築。認真清除孔底浮渣余土排凈積水,澆築過程中防止地下水流入。
人工挖掘成孔過程中,應嚴格按操作規程施工。 井面應設置安全防護欄,當樁孔凈距小於2倍樁徑且小於2.5m時,應間隔挖孔施工。
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『伍』 預應力砼工程中抽芯法是指什麼,怎麼操作
預應力混凝土抽芯法是指在製作後張拉預應力混凝土時,在混凝土中預埋鋼管,留做預應力鋼筋張拉位置,在混凝土澆築結束後,每隔一段時間將鋼管轉動一個角度防止鋼管與混凝土完全粘結,在混凝土完全硬化之前將鋼管抽出。這就是預應力混凝土抽芯法。
一、有的,頂壓措施的目的是為了減小錨具夾片的回縮損失,正常無頂壓時夾片的回縮量大約在7mm。
二、預應力工程的簡單介紹:
預應力工程就是在工程結構構件承受外荷載之前,對受拉模組中的鋼筋,施加預拉應力,提高構件的剛度,推遲裂縫出現的時間,差鉛增加構件的耐久性。對於機械結構來看,其含義為預先使其產生應力,其好處是可以提高構造本身剛性,減少振動和彈性變形這樣做可以明顯改善受拉模組的強度,使原本的抗性更強。
三、施工工藝:
工准備→支大梁模板→側模板→安放縱向非預應力筋→綁扎底筋、腰筋→在柱側模(梁端頭一側)內安裝墊板喇叭及螺旋鋼筋→根據管道曲線座標放預應力筋的管架→把穿入波文管的預應力筋一起從梁的上部放入梁內支於管架上→把上部鋼箍回厚封閉→綁好架立鋼筋等梁的上部鋼筋→在波紋管上開灌漿孔並封閉好→檢查所有配筋及預應力管道曲線及管內預應力筋的規格數量→清理模板內雜物→支撐另一側側模→在側模板中間部位穿抗砼側壓力的拉桿螺栓→清理、澆水溼潤→檢查端頭鋼墊板喇叭口等位置有無變動→預應力筋波紋管位置是否正確→無誤後澆灌梁及柱節點處砼→養護→測定砼強度→拆除側模→灌漿→端頭錨具封頭→拆底模→完成施工。
橋梁工程
在結構承受外荷載之前,預先對去在外荷載作用下的受拉區施加壓應力,以改善結構使用的效能的結構型式稱之為預應力結構。
如木桶,在還沒裝水之前採用鐵箍或竹箍套緊桶壁,邊對木桶壁產生一個環向的壓應力,若施加的壓應力超過水壓力引起的拉應力,木桶就不會開列漏水。在圓形水池上作用預應力就象木桶加箍一樣。同樣,在受彎構件的荷載加上去之前給構件施加預應力就會產生一個和與荷載作用產生的變形相反的變形,荷載要構件沿他作用方向發生變形之前必須最先把這個與荷載相反的變形抵消,才能繼續使構件沿荷載方向發生變形。這樣,預應力就象給構件多施加了一道防護一樣。
因區域不同,預制管樁約160--200元人民幣/米,施工費各地區差異較大,應與施工方協商。因今年受房產調控影響,建材價格有所下降。
1、當採用錘擊法成樁時,應根據樁徑、壁厚、打入深度、工程地質條件及樁密集程度等合選擇樁錘。
2、當採用靜壓法時,可根據具體工程地質情況及樁基設計要求合理選擇配重,壓樁裝置應有載入反力讀數系統。對預應力混凝土薄壁管樁不宜採用抱壓。
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金屬波紋管是一種預應力成孔材料,當成孔材料受到破壞後,漿體是預應力混凝土結構中預應力鋼材的後一道防護屏障。如果金屬波紋管壓漿不密實會銹蝕鋼絞線,使預應力提前喪失,造成橋梁壽命縮短。波紋管形成缺陷主要是水泥漿未充滿整個波紋管,導致波紋管頂部有較大的月牙形空隙,甚至有露筋現象。而另一現象則是壓漿漿體強度不夠,不能使壓漿體、鋼絞線、混凝土梁體形成統一整體。
預應力鋼筋混凝土是在外荷載作用下,預先建立喲內應力的混凝土,混凝土的預壓應力一般是在結構或者構件受拉區域,通過對預應力筋進行張拉,錨固,放鬆,藉助鋼筋的彈性回縮,使受拉區混凝土事先兆滾獲得預壓應力來實現的。建議查閱《土木工程施工》》一書。
用土話說就是先吃上勁的筋。因為好多支撐都是被動的,也就是在建築體發生型變的時候才起作用,這時其實建築體已經被損壞了,預應力筋就是設在一些比較容易損壞的地方,比如陽台的挑台等地方。
主要就是《水電水利工程預應力錨索施工規范》DL/T 5083-2004: :bbs2.zhulong./forum/detail1441474_1.
基坑支護工程預應力錨索施工方法
一、工藝流程-挖土至錨桿標高-500mm→放線→成孔→安放錨桿桿體→一次注漿→二次注漿→錨桿張拉鎖定。
二、質量標准 錨桿孔徑允許偏差:±5mm;錨桿孔距允許偏差:±100mm;錨桿成孔傾角允許偏差:±3%