『壹』 曲线连续梁桥的病害与温度效应
曲线连续梁桥的病害与温度效应是非常重要的,了解事物本质才能建立两者之间的联系,每个细节都影响深远。中达咨询就曲线连续梁桥的病害与温度效应和大家介绍一下。
前言
与直线梁桥相比,由于曲率的影响,导致曲线梁桥产生弯扭耦合作用,并且曲线梁桥的质量中心不在轴线梁端的连线上,即使在自重的作用下,桥梁结构也会产生扭矩,所以,曲线桥梁的内功、变形计算远比直线梁桥复杂。因此,国内常有曲线梁桥、并以立交匝道桥居多,在施工中或建成后发生错位变形现象比较普遍。
最常见的问题表现为为曲线梁沿径向的位移过大,在一定条件下,有时会突然发生较大的整体位移。随着发生问题曲线梁桥的日益增多,对其结构特点、受力性能及破坏机理分析已引起国内桥梁界同行的重视。
据报道,深圳市城管办2001年委托权威桥梁机构对市区47座桥梁进行检测或监测,检查结果被认为是“充分暴露了深圳桥梁,尤其是独墩单支座曲线桥梁存在的结构安全问题不容忽视”。专家认为:独墩单支座支承曲线桥梁在受力上存在抗扭性能差的明显缺陷,同时在设计上难以对其径向限位措施做到尽善尽美,在重车高速通过的离心力以及温度应力等复合因素作用下,梁体产生极为不利的横向累计位移,严重影响桥梁的安全运营。
尽管各桥情况各异,但对此问题,国内桥梁界目前已经有几点共识:
(1)当前国内对独柱曲线梁桥特有力学现象的认识还不够深入,理论分析方法仍不全面和准确,以致某些桥在某种工况下发生过大的扭转变形,在施工或完成后容易造成内侧支座脱空、支座破坏等;
(2)梁体发生侧移、扭转变形的起因比较复杂,多数由于持续环境荷载的作用、预应力束的设置与施工不当、支座设置不合理等多种因素的综合作用;
(3)国家及相关部门对此类曲线桥梁尚缺完善的设计规范;
(4)关于此类桥梁承受持续环境荷载的研究,尚有较大的欠缺。
因此,对曲线梁桥进行较深入的研究,己经日趋得到各方面的重视。本文应用有限元方法,以连续曲线箱梁桥为工程背景,对温度荷载作用下曲线连续梁桥的受力与变形特点进行分析。
1、工程实例分析
1.1 工程概况
某枢纽立交B匝道桥由两联组成,其中第二联平曲线半径R=243.7 m,桥宽8.5 m,上部构造为6×30 m预应力混凝土连续箱梁。桥台和联接墩为双
柱式,其余墩为独柱式,下部均为钻孔灌注桩基础。为防止扭转变形,设计中将第二联独柱墩中心线沿径向向外侧偏移9cm。第二联共设支座9个,其中,墩为单墩固定支座,墩和桥台并排设置两个支座,问距2.5 m,为双向活动支座,其余中间墩均为独柱双向活动支座。各墩的桩位平面布置图见图1所示。
图1 B匝道桥第二联桩位平面布置图
该匝道桥已于2003年底完成箱梁主体的施工,2004年8月,在B匝道桥第一联完工后进行桥面铺装工程的施工准备工作时,发现在联接墩伸缩缝处两侧的箱梁梁体发生相对错位,第7孔箱梁中线沿径向向外偏移4.5 cm。2005年6月,通过进一步的检测发现,变形又有所增大,第7孔箱梁中线沿径向向外偏移约7.5 cm,如图2所示。而且,出现联接墩和台的外侧支座压死、内侧支座脱空的现象,向外侧的扭转变形约。为保证该桥在运营状态下正常工作,决定对该桥进行复位和结构体系改善。
1.2 计算模型
1.2.1 单元剖分
全桥上部结构共剖分32 047个单元。其中,箱梁横隔板采用Shell43壳单元,共计490个单元;其他桥面结构采用壳单元Shell63,共计28 080个单元;预应力钢束采用Link8单元,共计3 468个单元;支座偏心采用刚臂单元MPC184,共计9个单元。全桥桥面系共划分节点30160个,支座部分节点共计9个,全桥节点合计30169个,剖分后的有限元网格局部如图3所示。
1.2.2 计算参数说明:
混凝土容重2 500 ks/m3,钢材容重7 800 kg/m3,混凝土强度等级为C50,弹性模量E=3.45 X N/rn2,泊松比取0.2,线膨胀系数:,钢绞线弹性模量,泊松比取0.3,线膨胀系数,预应力钢束的预应力损失按30%考虑。
1.3 荷载工况
混凝土箱形截面梁受阳光照射后,其向阳表面的温度变化幅度大,其背阳表面温度变化幅度小,且沿高度方向各纤维层的温度是不同的,从而产生所谓的温度梯度。由于结构材料热胀冷缩的性质,势必产生温度变形,当变形受到结构的内部纤维约束和超静定约束时 至骞构会产生相当大的温度应力。研究资料表明,温度应力可以达到、甚至超过汽车活载作用下的应力。
温度效应, 包括年平均温差(整体升、降温)和日照骤变温差 (内夕卜温差和竖向梯度)。然而,由于技术水平的限制,我国的公路桥梁设计规范中给出了整体升、降温和顶板升温的工况,而关于竖向温度梯度则只给出了T形截面梁的简单日照温差分布图,在箱形截面上的适用性如何至今还没有准确的结论。理论分析表明,不同的竖向温度梯度模式对桥梁上部结构的影响非常大。目前,世界各国对于竖向温度梯度的分布也没有达成共识,如英国、美国、新西兰和欧洲等国家都有各自的温度梯度模式,相互之间的差别也很大。
由于二期恒载中仅有护栏一项,而桥面铺装等还没有完成,使梁体发生偏移的主要原因应该与不利温度场的作用有关,因此,荷载工况主要考虑了以下几种工况,并且同时考虑了常年温差(箱梁整体升温)和日照温差(箱梁两侧的温差)的影响。
其中,箱梁顶板升温10℃是在参考新《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)、现场施工实测资料以及文献[7、10]的基础上综合取定的,竖向温度梯度分布取折线。根据桥梁方位,曲线箱梁的里侧面向东南方向,因此里侧直接受太阳照射,温度应该比外侧高,里外侧温差10℃是根据现场施工实测资料以及文献[7]中的实测记录确定的。反向温差的工况是为了考察日照温差对桥梁方位的影响。
1.4 计算结果
1.4.1 工况1
在一期恒载和部分二期恒载作用下,外侧支座约为内侧支座反力的4倍。结果表明:原设计的9cm预设偏心过小。
1.4.2 工况2
通过计算发现,顶板升温10℃时,曲线箱梁桥沿径向的位移并不是很大,最大仅为0.5cm,但是扭转变形突出,扭转角度约,在联接和桥台处的内侧支座均产生拉力,造成支座脱空。工况1作用下各支座反力和位移如表1所示。
1.4.3 工况3
在常年温差作用下,即箱梁整体升温34℃时,曲线梁桥在径向的位移明显,梁端最大位移为1.1cm,说明常年温差的作用是造成曲线桥梁发生径向偏移的主要原因,而扭转变形则介于工况1和工况2之间。
1.4.4 工况4
在箱梁里、外侧10℃温差作用下,曲线箱梁桥沿径向的位移量介于整体升温和顶板升温之间,最大径向位移为0.80cm。
1.4.5 工况5
当曲线箱梁外侧温度比内侧温度高1O℃时,曲线箱梁桥沿径向的位移不明显,说明曲线箱梁桥具有较好的抵抗外径温度高、内径温度低引起变形的能力,因此说,曲线箱梁桥的方位对其受力和变形有一定影响。
1.5 不同规范比较
如前面所述,工况2中所考虑的箱梁顶板升温1O℃是在参考新《公路桥涵设计通用规范》 (JTGD60—2004)、现场施工实测资料以及文献[7、10]的基础上综合取定的。而原结构设计所依据的是《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023—85),为了考察不同设计规范中温度效应计算的规定对箱梁受力的影响,这里设计了3个计算方案,并分别将依据3种计算规定的计算结果列出,以比较它们之间的差别。
1.5.1 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85)
在附录五中关于T形截面连续梁由日照温差引起的内力的计算中规定:在无实测资料时,可假定温度差+5℃(桥面板上升5℃),并在桥面板内均匀分布。为了便于对比,计算工况均取工况2时的条件,只有梯度温度不同,计算结果如表2所示。
1.5.2 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)依据第4.3.10条第3款规定:对混凝土铺装桥面来说,桥面板的最高温度取25℃,竖向梯度温度取折线,该规定是在参考美国AASHTO规范基础上进行改动的。该工况下的计算结果见表3所示。
1.5.3 顶板升温1O℃
计算结果在前面工况2中已经给出。
1.5.4 对比分析结果
通过3个计算方案的对比可以发现,根据现有约束条件,依据原《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023—85)中的梯度温度规定计算时,联接墩和桥台的内侧支座均不会出现拉力,而依据新的公路桥规中的梯度温度计算时,产生的拉力非常大,达到333 kN。而按顶板升温1O℃的计算结果介于二者之间。
这一方面说明,新的公路桥规在梯度温度方面的改动幅度很大,过渡不是很平顺;另一方面也说明,我国原公路桥规关于梯度温度的规定明显不合适,而且无论是与新的公路桥梁规范(JTG D62—2004)或是新的《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB 10002.3-2005)相比都偏于不安全,这也是造成本文所分析的曲线连续箱梁桥发生支座脱空和径向偏移的原因之一。
1.6 主要原因分析
针对本文所分析曲线连续箱梁桥所出现的病害,利用ANSYS程序进行了建模和分析,计算结果表明:首先,我国原公路桥规关于梯度温度的规定明显不合适,而且是偏于不安全,依据该桥规中的梯度温度规定计算是造成曲线箱梁梁体发生支座脱空和径向偏移的原因之一。
其次,原有设计偏心(9cm)偏小,造成6 墩和12 桥台处内侧和外侧支座的反力相差过大,在一期和二期恒载作用下,内侧支座反力约为400kN,而外侧支座反力为1600kN。此时,内侧支座还不至于出现拉力。但是,在不利温度作用下内侧支座会出现约130kN的拉力,造成内侧支座脱空,梁体发生向外侧约1度的扭转变形,垂直面内的高差约8cm。
再次,由于整个曲线箱梁桥在径向的约束很弱,在常年温差和日照温差的联合持续作用下,梁体发生向外侧的径向偏移,单种温度工况时最大的偏移达1.1 cm,由于梁体已经发生较大的扭转变形,使得该径向偏移不能自动复位,并随时间增长持续加大,这种现象国内多称之为——非线性爬行,这也与现场实测偏移逐年增大的结果相吻合。
通过施加反向温差的计算表明,不会造成沿径向的偏移情况,因此说,不利的桥位、支座设置和温度场(常年温差和日照温差)的综合作用是造成梁体发生非正常错位的主要原因。
2、处理方案
在参考国内同类病害桥梁处理方案的基础上,并考虑到施工操作的可行性,共提出3个支座更换方案,分别是:
处理方案1:6 联接墩和桥台处的外侧支座均更换为单向活动支座;
处理方案2:除墩外,其余墩上支座均更换为
单向活动支座;
处理方案1:联接墩和桥台处的外侧支座均更换为单向活动支座;
处理方案3:在墩外侧增设钢管混凝土立柱、并在 、墩和台设横向挡块。
在一般曲线连续箱梁设计中,抗扭跨径(指两抗扭墩之间的累计跨长)不宜超过100~120m,而本文分析的曲线连续箱梁桥的抗扭跨径已达180 Ill。在综合考虑并借鉴国内同类病害桥梁处理方案的基础上,决定采用处理方案3作为最终实施方案,并在实施过程中,在6 联接墩和12 桥台附近的箱梁内侧浇注了混凝土配重,以保证在不利温度效应作用下,联接墩和桥台处的内侧支座均保持最小400 kN以上的压力,可以保证内侧支座不再出现脱空现象。
3、处理效果
(1)与设计坐标对照,各桥墩、桥台在径向基本恢复到设计位置,存留的偏移量比设计位置向内偏约0.9 cm左右。
(2)各桥墩、桥台的高程也基本恢复到设计位置,墩处内侧基本达到设计标高,外侧仍然低约1.5cm。其余各墩的高程偏差均较小,可以满足使用要求。根据高程测量结果,梁体已经基本没有扭转变形,箱梁底面已基本调平,残余的扭转变形约,与原来的扭转相比,残存的扭转变形很小。
(3)经现场测试,在仅受自重状态下,墩内侧支座反力约650kN,桥台内侧支座反力约1050kN。可以保证内侧支座不再出现拉力和脱空现象。
4、结论
(1)温度效应对曲线连续梁桥的影响是显著的,原公路桥涵设计规范中对桥梁竖向温度梯度的规定不合理,比实际温差小很多,以此为依据所设计的曲线连续箱梁桥容易出现病害,影响正常使用。
(2)箱梁顶、底板的温差效应是造成曲线连续箱梁扭转的主要因素,而整体升温则是曲线连续箱梁桥直接发生径向偏移的主要原因。由于箱梁发生扭转后,沿径向的偏移不能自动回复、并且长期积累,导致曲线连续箱梁桥沿径向偏移逐年增大。
(3)支座设计要进行多方案比选和多温度工况计算,以优化支座设计和确定中间墩的预设偏心量。
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『贰』 桥梁施工材料主要有哪些
1.混凝土
从我国已建成的预应力混凝土桥梁来看,大多都采用C40-C50混凝土,进而采用减水剂等添加剂制备塑性混凝土,并发展了泵送混凝土工艺。随着桥梁跨度的增加,为减少桥梁结构的自重,混凝土逐渐向高强、轻质方向发展。作为混凝土的改性材料,微硅粉高强混凝土具有易浇注,整体密实,长期稳定及强度高等特点,可提高建筑的内在质量,在桥梁建筑市场上具有极大的推广应用价值。混凝土将继续朝高强、高性能方向发展,免振混凝土、密筋混凝土可能在结构中试用。
2.钢材
桥梁上使用的预应力钢材一直在朝着高强度,低松弛,大直径的方向发展。目前使用的预应力钢材主要有高强钢丝,钢绞线及高强度粗钢筋三大类。20世纪80年代中期以前,我国的预应力钢材的性能比国际上落后较多;在80年代后期,国内开始生产1860MPa的低松弛预应力钢绞线,加上与其配套的大吨位预应力锚具和张拉设备的研制成功,C50与C60混凝土的应用,使得预应力连续梁桥结构轻型化,跨越能力得到很大提高。近年来,材料强度有所增加,但在某些情况下,强度的增加是以降低材料的延性与韧性为代价的,而且强度较高的预应力钢材,有时会增加氢的应力腐蚀的危险,这些不利的特性应予以重视。
3.预应力钢束
大吨位预应力钢束的采用大大简化了后张拉工艺。对于采用悬浇施工的桥梁,每一循环预应力束数可大大减少,且通过预应力束平弯使锚点位置在断面上的布置固定,大大节省了穿束、张拉、压浆等工序所用的时间,从而加快施工进度。另外采用大吨位预应力束,布束容易,经合理选择后可以做到因不易布束而加大结构尺寸,造成材料浪费,可减少繁杂的锚固齿块,便于简化模板,加快工期。无粘结预应力筋是指带润滑防锈涂层的后张预应力筋,施工时这种预应力筋可以和普通钢筋一样直接安装在模板中。无粘结预应力筋无需预留孔道,后期穿束,压浆等工序并可节省材料,加快施工进度。因此具有施工简便,施工效率高等优点。但其强度和刚度与相应的有粘结预应力筋相比稍低。从耐久性能看,应对其防锈及认真处理锚具封端。有粘结预应力筋,由于压浆工艺问题也存在耐久性问题,预应力管道压浆往往存在压浆不满或不密实等问题,由此可能导致的预应力筋锈蚀问题不容忽视。
4.其他新型材料以及各种材料结合应用
新型材料如纤维增强塑料,具有在各种环境下具有耐久和抗腐蚀的特性,重量轻,高强度和无磁性等优点,过去主要用于航天和航空工业,现已进入建筑工业;预应力混凝土与钢筋混凝土的结合,预应力混凝土与纤维混凝土的结合以及其它材料的结合;无粘结预应力筋其自身的优点将会越来越受到重视,在大跨径桥梁上的应用正日益增加,但关于其强度和耐久性问题仍然需要进一步加强研究,不断完善。
『叁』 铁砂有什么用
配重铁砂主要用途:体育和健身用品配重;电器配重块配重;混凝土配重;船体大型机械工程机械压重等。
喷涂铁砂硬度适中,韧性高,自锐性好,砂耗低且能回收循环利用,磨件光洁度好;而且化学成分稳定,耐磨、耐酸碱。该磨料介壳状断口,边角锋利,可在不断粉碎分级中形成新的棱角和边刃,使其研磨能力优于其它磨料。尤其是其具有的硬度高、比重大、化学性质稳定及其特有的自锐性等优点,成为喷砂工艺用磨料的首选;同时更是喷砂除锈,清理工件,研磨抛光的理想材料。主要用于铜、铝材的抛光。
『肆』 桩基础知识集锦
过去以预制桩为主,除钢筋混凝土方桩外,还采用预应力混凝土桩、钢管桩等,有的预应力钢筋混凝土桩,长度达70余米。近年来,灌禅兆亩注桩得到很大发展,有冲孔、钻孔、挖孔等,且大直径钻孔灌注桩愈来愈受到重视,发展较快;此外,还发展了一些新的成桩工艺,如钻孔压浆成桩法等。同时,在预防沉桩对周围环境的影响及灌注桩的质量检验等方面都有长足的进步。
桩基础构造及分类
桩基础是一种常用的深基础形式,它由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中,承台底面与土体接触,则称为低承台桩基,若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上,则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础,而在桥梁、码头工程中常用高承台桩基础。
一、按受力情况分为端承桩、摩擦桩
端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩,上部结构荷载主要由岩层阻力承受;施工时以控制贯入度为主,桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作贺森参考。
摩擦桩完全设置在软弱土层中,将软弱土层挤密实,以提高土的密实度和承载能力,上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受,施工时以控制桩尖设计标高为主,贯入度可作参考。
二、按挤土状况分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩
沉管法、爆扩法施工的灌注桩、打入(或静压)的实心混凝土预制桩、闭口钢管桩或混凝上管桩 属于挤土桩。
冲击成孔法、钻孔压注法施工的灌注桩、预钻孔打入式预制桩、混凝土 ( 预应力混凝土 ) 管桩、 H 型钢桩、敞口钢管桩等属 于部分挤土桩。
干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法施工的灌注桩属非挤土桩。
三、按施工方法分为预制桩、灌注桩
预制桩是在工厂或施工现场制成的各种形式的桩,用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中,或有的用高压水冲沉入土中。根据沉入土中的方法,可分打入桩(锤击沉桩)、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等;
灌注桩是在施工现场的桩位上用机械或人工成孔,放入钢筋骨架,然后在孔内灌注混凝土而成。根据成孔方法的不同分为挖孔、钻孔、冲孔灌注桩,套管成孔灌注桩(沉管灌注桩)及爆扩成孔灌注桩等。
预制桩施工方法
预制桩包括混凝土预制桩、钢桩两种。混凝土预制桩常用的有钢筋混凝土实心方桩、预应力混凝土空心管桩。钢桩有钢管桩、H型钢桩、其他异性钢桩。
钢筋混凝土预制桩施工前,应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料,制定施工方案。其主要内容包括:确定施工方法,选择打桩机械,确定打桩顺序,桩的预制、运输,以及沉桩过程中的技术和安全措施。
一、锤击沉桩的施工方法(打入法)
锤击沉桩的施工方法是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力,使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法。锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法,它施工速度快,机械化程度高,适用范围广,但施工时有冲撞噪声和对地表层猜物有振动,在城区和夜间施工有所限制。
打桩机械:打桩机具主要包括桩锤、桩架和动力装置三个部分。
桩锤是对桩施加冲击力,将桩打入土中的机具;施工中常见的桩锤有落锤、蒸汽锤(单动汽锤、双动汽锤)、柴油汽锤和液压锤(振动锤)。
桩架是支持桩身和桩锤,在打桩过程中引导桩的方向及维持桩的稳定,并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。 一般由底盘、导向杆、起吊设备、撑杆等组成。 根据桩的长度、桩锤的高度及施工条件等选择桩架和确定桩架高度。桩架高度=桩长 桩锤高度 滑轮组高。桩架用钢材制作,按移动方式有轮胎式、履带式、轨道式等。
动力装置包括驱动桩锤及卷扬机用的动力设备。根据所选桩锤而定的。当采用空气锤时,应配备空气压缩机;当选用 蒸汽锤时,则要配备蒸汽锅炉和绞盘。
打桩施工
A. 准备工作
(1)场地准备:清除地上、地下障碍物,平整、压实场地,设置排水沟;
(2)放轴线、定桩位、设置水准点 (≮2个);
(3)确定打桩顺序:挤土直接影响打桩进度、施工质量以及周围环境。
(4)接通现场的水、电管线,准备好施工机具;做好对桩的质量检验。
(5)进行打桩试验:≮2根,检验工艺、设备是否符合要求。
B.打桩顺序
根据桩的密集程度,打桩顺序一般分为逐段打设、自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种。
当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时,应由中间向两侧对称施打,或由中间向四周施打。
当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时,可采用上述两种打法,或逐排单向打设。
根据基础的设计标高和桩的规格,宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。
C.打桩工艺顺序:
设置标尺→桩架就位→吊桩就位→扣桩帽、落锤、脱吊钩→低锤轻打→正式打(接桩,截桩,静、动载试验,承台施工)。
要点:采用重锤低击,开始要轻打;连续施打,减少回弹固结;注意贯入度变化,做好打桩记录(编号、每米锤击数、桩顶标高、最后贯入度…);如遇异常情况(贯入度剧变;桩身突然倾斜、位移、回弹;桩身严重裂缝或桩顶破碎),暂停施打,与有关单位研究处理。
二、静力压桩的施工方法
静力压桩是在均匀软弱土中利用压桩架(型钢制作)的自重和配重,由钢丝绳、滑轮和压梁,将整个桩机的重力(800~1500kN)反压在桩顶上,以克服桩身下沉时与土的摩擦力,迫使预制桩下沉,将桩逐节压入土中的一种沉桩方法。这种沉桩方法无振动、无噪音、对周围环境影响小,适合在城市中施工。 压桩施工一般采取分节压入、逐段接长的施工方法。
接桩的方法目前有三种:焊接法、法兰螺栓连接法、硫磺浆锚法。
压桩与打桩相比:由于避免了锤击应力,桩的混凝土强度及其配筋只要满足吊装弯矩和使用期受力要求就可以,因而桩的断面和配筋可以减小;压桩引起的挤土也小的多,因此压桩是软土地区一种较好的沉桩方法。
三、振动沉桩的施工方法
工作原理:其主要装置为振动器,利用振动器所产生的激振力,使桩身产生高频振动。这时桩在其自重或很小的附加压力作用下沉入土中,或是在较小的提升力作用下而拔出土。
四、水冲法沉桩(射水沉桩)的施工方法
射水沉桩方法往往与锤击(或振动)法同时使用,具体选择应视土质情况而定。必须注意,不论采取任何射水施工方法,在沉入最后阶段1~1.5m至设计标高时,应停止射水,用锤击或振动沉入至设计深度,以保证桩的承载力。
干作业钻孔灌注桩:
干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm,钻孔深度相应为12m、10m、8m。适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基,不适于有地下水的土层和淤泥质土。
钻机就位后,钻杆垂直对准桩位中心,开钻时先慢后快,减少钻杆的摇晃,及时纠正钻孔的偏斜或位移。
钻孔至规定要求深度后,进行孔底清土。清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出,减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土,然后停止旋转,提钻卸土。
钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定,绑扎牢固,防止变形。用导向钢筋送入孔内,同时防止泥土杂物掉进孔内。钢筋骨架就位后,应立即灌注混凝土,以防塌孔。灌注时,应分层浇筑、分层捣实,每层厚度50~60cm。
泥浆护壁成孔灌注桩:
泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外,适用于有地下水和无地下水的土层。
成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。
泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程:测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械(潜水钻机、冲击钻机等)成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。
1、埋设护筒和制备泥浆
埋设护筒和制备泥浆钻孔前,在现场放线定位,按桩位挖去桩孔表层土,并埋设护筒。护筒高2m左右,上部设1~2个溢浆孔,是用厚4~8mm钢板制成的圆筒,其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置,保护孔口,防止地面水流入,增加孔内水压力,防止塌孔,成孔时引导钻头的方向。
在钻孔过程中,向孔中注入相对密度为1.1~1.5的泥浆,使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实,避免孔内漏水,保持护筒内水压稳定;泥浆相对密度大,加大了孔内的水压力,可以稳固孔壁,防止塌孔;通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出,起到携砂、排土的作用。
2、成孔
潜水钻机成孔。潜水钻机是一种旋转式钻孔机,其防水电机变速机构和钻头密封在一起,由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。
潜水钻机成孔排渣有正循环排渣和泵举反循环排渣两种方式。正循环排渣法:在钻孔过程中,旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后,利用泥浆泵压送高压泥浆,经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出,与切削成浆状的碎泥渣混合,携带泥土沿孔壁向上运动,从护筒的溢流孔排出。泵举反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内,直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。
冲击钻成孔。冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度,靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔。冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等,一般常用十字形冲击钻头。冲孔前应埋设钢护筒,并准备好护壁材料。
冲击钻机就位后,校正冲锤中心对准护筒中心,在冲程0.4~0.8m范围内应低提密冲,并及时加入石块与泥浆护壁,直至护筒下沉3~4m以后,冲程可以提高到1.5~2.0m,转入正常冲击,随时测定并控制泥浆相对密度。施工中,应经常检查钢丝绳损坏情况,卡机松紧程度和转向装置是否灵活,以免掉钻。
冲抓锥成孔;冲抓锥锥头上有一重铁块和活动抓片,通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度,下落时松开卷筒刹车,抓片张开,锥头便自由下落冲入土中,然后开动卷扬机提升锥头,这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣,依次循环成孔。
冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔,但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。
3、清孔
验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况;清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土,以减少桩基的沉降量,提高承载能力。泥浆护壁成孔清孔时,对于土质较好不易坍塌的桩孔,可用空气吸泥机清孔,气压为0.5MPa,使管内形成强大高压气流向上涌,同时不断地补足清水,被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出,直至喷出清水为止。 对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣,清孔后的泥浆相对密度应控制在1.15~1.25。
4、浇筑水下混凝土
泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的,故称为浇筑水下混凝土。水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级,必须具备良好的和易性,配合比应通过试验确定。
水下混凝土浇筑常用导管法。浇筑时,先将导管内及漏斗灌满混凝土,其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上,然后剪断悬吊隔水栓的钢丝,混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。
沉管灌注桩(套管成孔灌注桩):
沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备,将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致),造成桩孔,然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土,随之拔出套管,利用拔管时的振动将混凝土捣实,便形成所需要的灌注桩。
在沉管灌注桩施工过程中,对土体有挤密作用和振动影响, 施工中应结合现场施工条件,考虑成孔的顺序。间隔一个或两个桩位成孔;在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔;一个承台下桩数在5根以上者,中间的桩先成孔,外围的桩后成孔。
为了提高桩的质量和承载能力,沉管灌注桩常采用单打法、复打法、翻插法等施工工艺。单打法(又称一次拔管法):拔管时,每提升0.5~1.0m,振动5~10s,然后再拔管0.5~1.0m,这样反复进行,直至全部拔出。复打法:在同一桩孔内连续进行两次单打,或根据需要进行局部复打。施工时,应保证前后两次沉管轴线重合,并在混凝土初凝之前进行。翻插法:钢管每提升0.5m,再下插0.3m,这样反复进行,直至拔出。
利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩,称为锤击沉管灌注桩;利用振动器振动沉管、拔管成桩,称为振动沉管灌注桩。
1、锤击沉管灌注桩
锤击沉管灌注桩施工要点:桩尖与桩管接口处应垫麻(或草绳)垫圈,以防地下水渗入管内和作缓冲层。沉管时先用低锤锤击,观察无偏移后,才正常施打。拔管前,应先锤击或振动套管,在测得混凝土确已流出套管时方可拔管。桩管内混凝土尽量填满,拔管时要均匀,保持连续密锤轻击,并控制拔管速度,一般土层以不大于1m/min为宜,软弱土层与软硬交界处,应控制在0.8m/min以内为宜。
在管底未拔到桩顶设计标高前,倒打或轻击不得中断,注意使管内的混凝土保持略高于地面,并保持到全管拔出为止。
桩的中心距在5倍桩管外径以内或小于2m时,均应跳打施工;中间空出的桩须待邻桩混凝土达到设计强度的50%以后,方可施打。
2、振动沉管灌注桩
振动沉管灌注桩采用激振器或振动冲击沉管。其施工过程为:桩机就位,沉管,上料,拔管。
人工挖孔大直径灌注桩:
大直径灌注桩是采用人工挖掘方法成孔,放置钢筋笼,浇筑混凝土而成的桩基础,也称墩基础。它由承台、桩身和扩大头组成,穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上。
优点是桩身直径大,承载能力高;施工时可在孔内直接检查成孔质量,观察地质土质变化情况;桩孔深度由地基土层实际情况控制,桩底清孔除渣彻底、干净,易保证混凝土浇筑质量。
1、人工挖掘成孔护壁方法施工
坍落的支护措施有现浇混凝土护壁、沉井护壁、喷射混凝土护壁等。
(1) 现浇混凝土护壁法施工
即分段开挖、分段浇筑混凝土护壁,既能防止孔壁坍塌,又能起到防水作用。
桩孔采取分段开挖,每段高度取决于土壁直立状态的能力,一般0.5~1.0m为一施工段,开挖井孔直径为设计桩径加混凝土护壁厚度。
护壁施工段,即支设护壁内模板(工具式活动钢模板)后浇筑混凝土,其强度一般不低于C15,护壁混凝土要振捣密实;当混凝土强度达到1MPa(常温下约24h)可拆除模板,进入下一施工段。如此循环,直至挖到设计要求的深度。
(2) 沉井护壁法施工
当桩径较大,挖掘深度大,地质复杂,土质差(松软弱土层),且地下水位高时,应采用沉井护壁法挖孔施工。
沉井护壁施工是先在桩位上制作钢筋混凝土井筒,井筒下捣制钢筋混凝土刃脚,然后在筒内挖土掏空,井筒靠其自重或附加荷载来克服筒壁与土体之间的摩擦阻力,边挖边沉,使其垂直地下沉到设计要求深度。
施工中应该注意的几个问题:
桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50mm,桩的垂直度偏差不得超过0.5%
桩径不得小于桩设计直径。 挖掘成孔区内,不得堆放余土和建筑材料,并防止局部集中荷载和机械振动。
桩基础一定要坐落在设计要求的持力层上,桩孔的挖掘深度应由设计人员根据现场地基土层的实际情况决定。
人工挖掘成孔应连续施工,成孔验收后立即进行混凝土浇筑。认真清除孔底浮渣余土排净积水,浇筑过程中防止地下水流入。
人工挖掘成孔过程中,应严格按操作规程施工。 井面应设置安全防护栏,当桩孔净距小于2倍桩径且小于2.5m时,应间隔挖孔施工。
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『伍』 预应力砼工程中抽芯法是指什么,怎么操作
预应力混凝土抽芯法是指在制作后张拉预应力混凝土时,在混凝土中预埋钢管,留做预应力钢筋张拉位置,在混凝土浇筑结束后,每隔一段时间将钢管转动一个角度防止钢管与混凝土完全粘结,在混凝土完全硬化之前将钢管抽出。这就是预应力混凝土抽芯法。
一、有的,顶压措施的目的是为了减小锚具夹片的回缩损失,正常无顶压时夹片的回缩量大约在7mm。
二、预应力工程的简单介绍:
预应力工程就是在工程结构构件承受外荷载之前,对受拉模组中的钢筋,施加预拉应力,提高构件的刚度,推迟裂缝出现的时间,差铅增加构件的耐久性。对于机械结构来看,其含义为预先使其产生应力,其好处是可以提高构造本身刚性,减少振动和弹性变形这样做可以明显改善受拉模组的强度,使原本的抗性更强。
三、施工工艺:
工准备→支大梁模板→侧模板→安放纵向非预应力筋→绑扎底筋、腰筋→在柱侧模(梁端头一侧)内安装垫板喇叭及螺旋钢筋→根据管道曲线座标放预应力筋的管架→把穿入波文管的预应力筋一起从梁的上部放入梁内支于管架上→把上部钢箍回厚封闭→绑好架立钢筋等梁的上部钢筋→在波纹管上开灌浆孔并封闭好→检查所有配筋及预应力管道曲线及管内预应力筋的规格数量→清理模板内杂物→支撑另一侧侧模→在侧模板中间部位穿抗砼侧压力的拉杆螺栓→清理、浇水溼润→检查端头钢垫板喇叭口等位置有无变动→预应力筋波纹管位置是否正确→无误后浇灌梁及柱节点处砼→养护→测定砼强度→拆除侧模→灌浆→端头锚具封头→拆底模→完成施工。
桥梁工程
在结构承受外荷载之前,预先对去在外荷载作用下的受拉区施加压应力,以改善结构使用的效能的结构型式称之为预应力结构。
如木桶,在还没装水之前采用铁箍或竹箍套紧桶壁,边对木桶壁产生一个环向的压应力,若施加的压应力超过水压力引起的拉应力,木桶就不会开列漏水。在圆形水池上作用预应力就象木桶加箍一样。同样,在受弯构件的荷载加上去之前给构件施加预应力就会产生一个和与荷载作用产生的变形相反的变形,荷载要构件沿他作用方向发生变形之前必须最先把这个与荷载相反的变形抵消,才能继续使构件沿荷载方向发生变形。这样,预应力就象给构件多施加了一道防护一样。
因区域不同,预制管桩约160--200元人民币/米,施工费各地区差异较大,应与施工方协商。因今年受房产调控影响,建材价格有所下降。
1、当采用锤击法成桩时,应根据桩径、壁厚、打入深度、工程地质条件及桩密集程度等合选择桩锤。
2、当采用静压法时,可根据具体工程地质情况及桩基设计要求合理选择配重,压桩装置应有载入反力读数系统。对预应力混凝土薄壁管桩不宜采用抱压。
以上价格来源于网路,仅供参考,具体价格以购买时为准。
金属波纹管是一种预应力成孔材料,当成孔材料受到破坏后,浆体是预应力混凝土结构中预应力钢材的后一道防护屏障。如果金属波纹管压浆不密实会锈蚀钢绞线,使预应力提前丧失,造成桥梁寿命缩短。波纹管形成缺陷主要是水泥浆未充满整个波纹管,导致波纹管顶部有较大的月牙形空隙,甚至有露筋现象。而另一现象则是压浆浆体强度不够,不能使压浆体、钢绞线、混凝土梁体形成统一整体。
预应力钢筋混凝土是在外荷载作用下,预先建立哟内应力的混凝土,混凝土的预压应力一般是在结构或者构件受拉区域,通过对预应力筋进行张拉,锚固,放松,借助钢筋的弹性回缩,使受拉区混凝土事先兆滚获得预压应力来实现的。建议查阅《土木工程施工》》一书。
用土话说就是先吃上劲的筋。因为好多支撑都是被动的,也就是在建筑体发生型变的时候才起作用,这时其实建筑体已经被损坏了,预应力筋就是设在一些比较容易损坏的地方,比如阳台的挑台等地方。
主要就是《水电水利工程预应力锚索施工规范》DL/T 5083-2004: :bbs2.zhulong./forum/detail1441474_1.
基坑支护工程预应力锚索施工方法
一、工艺流程-挖土至锚杆标高-500mm→放线→成孔→安放锚杆杆体→一次注浆→二次注浆→锚杆张拉锁定。
二、质量标准 锚杆孔径允许偏差:±5mm;锚杆孔距允许偏差:±100mm;锚杆成孔倾角允许偏差:±3%