鋼管混凝土柱論文精選(九篇)

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第1篇：鋼管混凝土柱論文范文

【關(guān)鍵詞】鋼管混凝土加固柱，有限元模型，ABAQUS，延性，軸壓比，翼緣長(zhǎng)度，鋼管厚度

0 引言：

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，翼墻加固方法也引用到了建筑結(jié)構(gòu)中，翼墻能夠很好提高構(gòu)件的抗側(cè)移能力，放置在柱子的兩側(cè)或者一側(cè)和柱子形成一個(gè)新的整體，共同承擔(dān)荷載，增加了柱子的抗震性能[1]。在地震的作用下翼墻先于框架柱破壞，起到了很好的保護(hù)框架柱的作用，增大了整體結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力。

翼墻加固法具有加固效果非常的顯著、施工方便、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，本文在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮了影響鋼管混凝土翼墻加固柱受力性能的幾個(gè)參數(shù)。利用有限元軟件ABAQUS通過(guò)對(duì)比分析法，得出參數(shù)對(duì)加固柱受力性能的影響。

1試件設(shè)計(jì)和材料力學(xué)性能

1.1試件設(shè)計(jì)

本文模擬中選取如下模型作為研究對(duì)象：混凝土柱尺寸為500×500mm，柱高為1.8m，縱向鋼筋為12B16，箍筋為B8@ 200mm，底端加密箍筋為B8@100mm，兩側(cè)的翼墻為鋼管混凝土，用鋼套箍將鋼管混凝土翼墻端部與鋼筋混凝土柱固結(jié)在一起，其它部位無(wú)連接，鋼套箍為高度為300mm，厚度為5mm。其中一個(gè)構(gòu)件的截面如圖5.1所示。

構(gòu)件組的尺寸如表1所示。其中L（mm）表示鋼筋混凝土柱的長(zhǎng)，B（mm）表示鋼筋混凝土柱的寬；l（mm）表示鋼管混凝土翼墻的長(zhǎng)度，b（mm）表示鋼管混凝土翼墻的厚度；n表示軸壓比；t表示鋼管的厚度。

1.2材料力學(xué)性能

本文混凝土采用 C30，縱向受力鋼筋和箍筋均采用HRB335級(jí)鋼材，鋼管采用Q345的鋼材。

2利用ABAQUS對(duì)加固柱進(jìn)行模擬分析

2.1模型建立

在本模擬中，混凝土翼墻和混凝土柱以及鋼管三個(gè)部件均用8節(jié)點(diǎn)線性減縮積分式單元（C3D8R），縱向鋼筋和水平箍筋采用兩節(jié)點(diǎn)線性減縮積分式三維桁架單元（T3D2）[3]。

2.2定義相互作用

為了能夠很好的擬鋼管和混凝土之間的相互作用，本文認(rèn)為鋼管和混凝土之間滿足下面幾個(gè)條件[4-5]：（1）鋼管和混凝土不可相互侵入；（2）接觸力的法向分量只能是壓力；（3）接觸面的切向存在摩擦。鋼管單元為主面，混凝土單元為從面，鋼管和混凝土之間允許小滑移，摩擦系數(shù)為0.6，法向設(shè)定為硬接觸，允許主、從面分離。

2.3施加邊界條件與荷載

結(jié)合工程實(shí)際我們?nèi)】蚣苤蟹磸濣c(diǎn)到固定端的部分作為研究對(duì)象，所以本文模擬中模型一端為自由端，另一端為固定端。

3管混凝土翼墻加固柱模擬結(jié)果分析

本文利用ABAQUS軟件對(duì)三組構(gòu)件，共6個(gè)有限元模型分別進(jìn)行低周反復(fù)荷載作用下的模擬，這三組構(gòu)件分別采用了軸壓比不同其余變量相同和翼緣長(zhǎng)度不同其余變量相同的原則進(jìn)行對(duì)比分析，現(xiàn)選出其中幾組進(jìn)行分析。

3.1軸壓比對(duì)構(gòu)件的影響

通過(guò)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行模擬分析，分別提取了加固柱的滯回曲線和骨架曲線，鋼管混凝土翼墻中鋼管厚度為7mm時(shí)，軸壓比分別為0.3、0.5的加固構(gòu)件的滯回曲線、骨架曲線圖所示。

如圖可知滯回曲線的形狀比較飽滿，當(dāng)n=0.3時(shí)，構(gòu)件受到的最大荷載值Fmax=723KN；n=0.5時(shí)，F(xiàn)max=881KN；n=0.7時(shí)，F(xiàn)max=987KN；在加載后期，骨架曲線出現(xiàn)下降趨勢(shì)；隨著軸壓比的增大，曲線的下降斜率也越大；

本文利用有限元軟件ABAQUS對(duì)建立的6個(gè)加固模型進(jìn)行了模擬分析，并提取了它們的滯回曲線和骨架曲線。對(duì)其曲線進(jìn)行了整理和分析得到以下結(jié)論：

（1）利用有限元軟件ABAQUS軸壓比、為參數(shù)建立的6個(gè)鋼管混凝土翼墻加固鋼筋混凝土柱模型進(jìn)行分析，從滯回曲線和骨架曲線上可知，鋼管混凝土翼墻加固柱均具有較好的耗能能力及抗震性能。

（2）通過(guò)對(duì)軸壓比不同的幾組加固構(gòu)件的有限元模擬分析結(jié)果看出，隨著軸壓比的增加，加固柱的極限承載力增大。加載過(guò)程中隨著加載位移的增大，鋼管混凝土翼墻加固柱水平承載力有所下降，說(shuō)明軸壓比越大加固柱的延性越低。

參考文獻(xiàn)

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[5] 許哲.預(yù)制翼墻及鋼桁架加固鋼筋混凝土框架試驗(yàn)研究[D]. 沈陽(yáng)建筑大學(xué)碩士論文，2012

作者簡(jiǎn)介：

龍秋穎（1990―），女，漢族，黑龍江省富錦市人，職務(wù)：學(xué)生，學(xué)歷：研究生，研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)加固。

第2篇：鋼管混凝土柱論文范文

論文摘要:柱模板是一種豎向橫截面尺寸較小的結(jié)構(gòu)，在澆筑混凝土的過(guò)程中容易發(fā)生質(zhì)量缺陷:出現(xiàn)炸模，造成截面尺寸不準(zhǔn)確，或局部鼓出、漏漿，使混凝土不密實(shí)或表面有蜂窩麻面;柱身發(fā)生偏斜，導(dǎo)致一排柱子不在同一條軸線上，這是一種嚴(yán)重的質(zhì)量事故;柱身出現(xiàn)扭曲，梁柱接頭處偏差較大，柱子成為一種偏心受壓構(gòu)件，對(duì)其安全性和穩(wěn)定性不利。

0 引言

現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱是房屋結(jié)構(gòu)中重要的承重構(gòu)件之一。隨著房屋抗震要求的提高和墻體新材料的推廣使用，傳統(tǒng)的住宅磚混結(jié)構(gòu)已逐漸被框架結(jié)構(gòu)所替代，豎向承重構(gòu)件混凝土柱對(duì)房屋結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)就顯得尤為重要了。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，目前混凝土柱質(zhì)量狀況較混凝土梁板要差得多，一些混凝土質(zhì)量通病在混凝土柱子上反映也比較集中。究其原因，柱模板的缺陷首當(dāng)其沖。本文將在分析鋼筋混凝土柱模板缺陷的基礎(chǔ)上，探討防治措施。

1 產(chǎn)生鋼筋混凝土柱模板缺陷的原因

1.1 柱模板設(shè)置的夾箍間距過(guò)大或固定不牢，或者木模板的釘子被混凝土側(cè)壓力拔出，從而出現(xiàn)炸現(xiàn)象或柱身偏斜。

1.2 測(cè)量施工放樣不認(rèn)真，出現(xiàn)較大的誤差，正式施工又未仔細(xì)校核，梁柱接頭處未按大樣圖安裝組合，結(jié)果會(huì)出現(xiàn)柱身偏斜和柱身扭曲等質(zhì)量。

1.3 成排柱子在支模時(shí)，不進(jìn)行統(tǒng)一拉線、不跟線、不找方，鋼筋發(fā)生偏斜不糾正就支模板。

1.4 柱子模板未進(jìn)行很好保護(hù)，支模前就已發(fā)生歪扭，未進(jìn)行修整又用一新的工程，不僅形狀不規(guī)矩，而且板縫不嚴(yán)密。

1.5 在柱模板安裝固定時(shí)，兩側(cè)模板固定的松緊程度不同，或者在進(jìn)行模板設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)柱的夾箍和穿螺栓設(shè)計(jì)不重視。

1.6 模板上有舊的混凝土殘?jiān)?，在支模時(shí)未進(jìn)行很好的清理，或拆模時(shí)間還早。

2 鋼筋混凝土柱模板缺陷的防治措施

2.1 在成排柱子支模式前，首先應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測(cè)量放線，主要應(yīng)放出排柱的縱向軸線、排柱的兩縱向邊線、各根柱子的橫向軸線、各根柱子的橫向邊線，并將柱子進(jìn)行找方。放線應(yīng)當(dāng)確保準(zhǔn)確，不得出現(xiàn)超出規(guī)范的誤差。

2.2 在柱子支模前，要對(duì)各根柱子的鋼筋進(jìn)行仔細(xì)校正，檢查鋼筋和鋼箍的品種、直徑、數(shù)量、形容、位置、間距、保護(hù)層、垂直度、標(biāo)高、牢固度等，是否符合施工規(guī)范的要求，對(duì)于不符合者應(yīng)進(jìn)行糾正。

2.3 柱子底部應(yīng)做成小方盤(pán)式的模板，或以鋼筋、角鋼焊成柱斷面的外包框，以保證底部位置準(zhǔn)確和牢固。

2.4 在成排柱模進(jìn)行支模時(shí)，應(yīng)先立兩面三刀端的柱模，待校核垂直度與復(fù)核無(wú)誤后，在柱模板的頂部拉通長(zhǎng)直線，再立中間各根柱模。當(dāng)柱子的間距不大時(shí)，柱間應(yīng)用剪力撐及水平撐搭牢，當(dāng)柱子的間距較大時(shí)，各根柱單獨(dú)采用四面斜撐，以保證柱子位置準(zhǔn)確。

2.5 當(dāng)采用鋼模板時(shí)，應(yīng)當(dāng)由下向上依次安裝，模板之間用楔形插銷(xiāo)插緊，在轉(zhuǎn)角位置用連接角模將兩模板連接，以保證角度的準(zhǔn)確。

2.6 調(diào)節(jié)柱子模板每邊的拉桿或頂桿上的花籃螺栓，校正模板的垂直度，拉桿或頂桿的支承點(diǎn)(鋼筋環(huán))要牢固可靠的與地面成不大于45夾角方向預(yù)埋在樓板混凝土內(nèi)。

2.7 根據(jù)柱子的斷面大小及高度，柱子模板外面每隔500~800mm應(yīng)加設(shè)牢固的柱箍，必要時(shí)再增加對(duì)拉螺栓，防止出現(xiàn)燒模。

2.8 在模板組裝前應(yīng)將模板上的殘?jiān)蕹蓛?，模板的拼縫應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定，側(cè)面模板要切實(shí)支撐牢靠。

2.9 柱子模板如用木料制作，拼縫處應(yīng)刨光拼嚴(yán)，門(mén)子板應(yīng)根據(jù)柱寬采用適當(dāng)厚度，確保混凝土澆筑過(guò)程中不漏漿、不炸模、不產(chǎn)生局部外鼓。

2.10 對(duì)于高度較大的柱子，應(yīng)在模板的中部一側(cè)留設(shè)臨時(shí)澆搗口，以便澆筑和振搗混凝土，當(dāng)混凝土澆筑到臨時(shí)澆搗口時(shí)，應(yīng)將其封閉牢固。

2.11 如果采用的周轉(zhuǎn)性模板，模板上的混凝土殘?jiān)鼞?yīng)清理干凈，在進(jìn)行柱子模板拆除時(shí)，混凝土的強(qiáng)度應(yīng)能保證其表面及棱角不受損傷。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，在常溫下應(yīng)再濕養(yǎng)護(hù)14天后才可拆除模板。

2.12 為保證混凝土柱的表面質(zhì)量和強(qiáng)度要注，不出現(xiàn)蜂窩麻面，要搞好混凝土的配合比設(shè)計(jì)，要滿足混凝土拌合物的流動(dòng)性，在澆筑后一定要加強(qiáng)振搗，在立模前應(yīng)對(duì)模板涂刷隔離劑。

參考文獻(xiàn)

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第3篇：鋼管混凝土柱論文范文

論文關(guān)鍵詞：清水混凝土　模板體系控制　施工技術(shù)

論文摘要：本文是結(jié)合作者多年的工作經(jīng)驗(yàn)以及具體工作實(shí)例，主要介紹了清水混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、常見(jiàn)的質(zhì)量缺陷及其監(jiān)控對(duì)策．并重點(diǎn)闡述從模板體系的設(shè)計(jì)、制作、安裝到混凝土原材料選用、配合比設(shè)計(jì)、混凝土的澆筑、養(yǎng)護(hù)和表面缺陷修補(bǔ)全過(guò)程所采取的措施等相關(guān)問(wèn)題作出了相應(yīng)的闡述和分析。僅供參考。

所謂清水混凝土系一次成型混凝土，通常在橋梁工程中的應(yīng)用比較廣泛，但直接應(yīng)用于房屋民用建筑工程的比較少。

清水混凝土結(jié)構(gòu)有著諸多優(yōu)點(diǎn)，如：省去了裝飾階段的二次抹灰工序，避免了大面積抹灰空鼓、天棚脫落(經(jīng)常有這樣相關(guān)報(bào)道)等通病，材料節(jié)約、經(jīng)濟(jì)環(huán)保．施工質(zhì)量效果好，符合提倡建立資源節(jié)約型社會(huì)理念，成為建筑節(jié)能市場(chǎng)上的亮點(diǎn)。

1　工程實(shí)例概況

某大廈為兩座現(xiàn)代化高層辦公建筑，總建筑面積42276.2m2，地下2層，地上19層，總高度79.8m，主體為框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)。

整體質(zhì)量達(dá)到優(yōu)質(zhì)工程標(biāo)準(zhǔn)。要求所有結(jié)構(gòu)成型為清水混凝土，對(duì)模板設(shè)計(jì)和混凝土施工要求高。

2　清水混凝土質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)統(tǒng)一的清水混凝土質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范，在普通結(jié)構(gòu)混凝土驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，形成如下質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：

軸線通直、尺寸準(zhǔn)確；棱角方正、線條順直；表面平整、清潔、色澤一致；表面無(wú)明顯氣泡，無(wú)砂帶和黑斑；表面無(wú)蜂窩、麻面、裂紋和露筋現(xiàn)象；模板接縫、對(duì)拉螺栓和施工縫留設(shè)有規(guī)律性；模板接縫與施工縫處無(wú)掛漿、漏漿。

3　混凝土常見(jiàn)質(zhì)量缺陷

為做好施工預(yù)控工作，必須認(rèn)真分析清水混凝土面層可能出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷和產(chǎn)生的原因．從而采取有效措施避免發(fā)生上述缺陷。

清水混凝土表面缺陷主要為表面平整度、軸線位置不滿設(shè)計(jì)要求、表面蜂窩、麻面、有氣泡密集區(qū)，表面缺損，非受力鋼筋露筋。小孔洞、單個(gè)氣泡等；混凝土內(nèi)部缺陷主要指混凝土澆筑過(guò)程中，混凝土振搗質(zhì)量差，造成混凝土內(nèi)部架空和孔隙率偏大的缺陷，內(nèi)部缺陷應(yīng)在混凝土澆筑過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)清除。

4　模板工程控制

4.1方案審查要點(diǎn)

(1)清水混凝土施工用的模板必須具有足夠的剛度。在混凝土側(cè)壓力作用下不允許有一點(diǎn)變形，以保證結(jié)構(gòu)物的幾何尺寸均勻、斷面的一致，防止?jié){體流失；

(2)選用的模板材料要有很高要求，表面平整光潔，強(qiáng)度高、耐腐蝕，并具有一定的吸水性；

(3)對(duì)模板的接縫和固定模板的螺栓等，則要求接縫嚴(yán)密，不允許漏漿；

(4)模板設(shè)計(jì)要充分考慮在拼裝和拆除方面的方便性．支撐的牢固性和簡(jiǎn)便性，并保持較好的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及整體拼裝后的平整度；

(5)根據(jù)構(gòu)件的規(guī)格和形狀，建議配制定型模板，以便周轉(zhuǎn)施工所需；

(6)模板制作時(shí)應(yīng)保證幾何尺寸精確，拼縫嚴(yán)密，材質(zhì)一致，模板面板拼縫高差、寬度應(yīng)≤1mm，模板間接縫高差、寬度≤2mm；模板接縫處理要嚴(yán)密，建議模板內(nèi)板縫用油膏批嵌外側(cè)用硅膠或發(fā)泡劑封閉，以防漏漿，模板脫模劑應(yīng)采用吸水率適中的無(wú)色的輕機(jī)油；

(7)嚴(yán)格控制模板周轉(zhuǎn)次數(shù)，周轉(zhuǎn)3次后應(yīng)進(jìn)行全面檢修并拋光打磨。

4.2模板工程方案選擇

為實(shí)現(xiàn)清水混凝土的目標(biāo)，初步模板體系確定為鋼木組合大模板。

根據(jù)本工程的特點(diǎn)及公司的施工經(jīng)驗(yàn)，地下室及裙房選擇竹膠板木楞骨模板體系，采用12mm厚1220mm×2440mm竹膠板作為面板，50mm×100mm方木及48mm鋼管為楞骨，48mm鋼管、自制蝴蝶夾、14mm對(duì)拉螺栓作為加固系統(tǒng)；標(biāo)準(zhǔn)層剪力墻、柱采用鋼木組合大模板(12mm厚竹膠板作為面板、6號(hào)槽鋼為輔龍骨、10號(hào)槽鋼為主背料)，剪力墻采用16的高強(qiáng)全絲螺桿為加固系統(tǒng)。

梁、板模板同地下室，以48mm鋼管搭設(shè)的整體扣件式滿堂腳手架作為墻柱的水平支撐及梁、板的垂直支撐系統(tǒng)。

4.3柱模板支設(shè)要點(diǎn)對(duì)±0.00以下混凝土柱模通用性、互換性較差。

采用12mm厚高強(qiáng)度覆膜竹膠板作面板，50mm×100mm方木作楞木兼拼口木，以48mm鋼管作為柱箍，柱截面尺寸≥700mm時(shí)，增加對(duì)拉螺栓拉結(jié)加固?！?.00以上混凝土柱模通用性、互換性較好，采用定制可調(diào)截面鋼大模支設(shè)。 ?、俳孛娉叽纭?50mm的柱采用雙管柱箍中間加設(shè)坡口木楔緊固，柱高3m以下范圍內(nèi)柱箍的間距≤400mm，柱高3m以上范圍內(nèi)柱箍的間距≤500mm。

②截面尺寸≥700m的柱，采用腳手管作柱箍緊固，柱高3m以下范圍內(nèi)柱箍的間距≤400mm，柱高3m以上范圍內(nèi)柱箍的間距≤500mm，在枝中加設(shè)＋14mm(外套＋25mmPVC管)對(duì)拉螺栓，柱外側(cè)四角雙向均加設(shè)保險(xiǎn)扣件，對(duì)拉螺栓布置間距同柱箍。

5　混凝土施工全過(guò)程控制

5.1原材料、配合比控制要點(diǎn)

新拌混凝土必須具有極好的工作性和黏聚性，絕對(duì)不允許出現(xiàn)分層離析的現(xiàn)象；原材料產(chǎn)地必須統(tǒng)一，砂、石的色澤和顆粒級(jí)配均勻。

在材料和澆筑方法允許的條件下，應(yīng)采用盡可能低的坍落度和水灰比，本工程采用泵送商品混凝土，控制坍落度為(150±10)mm，盡量減少泌水的可能性。

同時(shí)控制混凝土含氣量不超過(guò)1.7％，初凝時(shí)間不超過(guò)6h-8h。

重點(diǎn)審核商品混凝土廠家制定清水混凝土原材料、配合比生產(chǎn)方案，生產(chǎn)過(guò)程中檢查嚴(yán)格按試驗(yàn)確定的配合比投料，不得帶任何隨意性，并嚴(yán)格控制水灰比和攪拌時(shí)間，隨氣候變化隨時(shí)抽驗(yàn)砂子、碎石的含水率，及時(shí)調(diào)整用水量。

5.2清水混凝土澆筑控制要點(diǎn)

檢查落實(shí)施工技術(shù)保證措施、現(xiàn)場(chǎng)組織措施，嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定；合理調(diào)度攪拌輸送車(chē)送料時(shí)間。逐車(chē)測(cè)量混凝土的坍落度；嚴(yán)格控制每次下料的高度和厚度，保證分層厚度不30cm；振搗方法要求正確，不得漏振和過(guò)振；可采用二次振搗法，以減少表面氣泡，即第一次在混凝土澆筑時(shí)振搗，第二次待混凝土靜置一段時(shí)間再振搗，而頂層一般在0.5h后進(jìn)行第二次振搗；嚴(yán)格控制振搗時(shí)間和振搗棒插入下一層混凝土的深度，保證深度在5cm-10em，振搗時(shí)間以混凝土翻漿不再下沉和表面無(wú)氣泡泛起為止，一般為5min-10min左右。

5.3清水混凝土養(yǎng)護(hù)控制要點(diǎn)

為避免形成清水混凝土表面色差，減少表面因失水而出現(xiàn)微裂縫，影響外觀質(zhì)量和耐久性，抓好混凝土早期硬化期間的養(yǎng)護(hù)十分重要。

現(xiàn)場(chǎng)要求清水混凝土構(gòu)筑物的側(cè)模在48h后拆除，模板拆除后其表面養(yǎng)護(hù)的遮蓋物不得直接用草墊或草包鋪蓋。以免造成永久性黃顏色污染，應(yīng)采用塑料薄膜嚴(yán)密覆蓋養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d。

6　結(jié)語(yǔ)

此大廈清水混凝土主體工程，經(jīng)過(guò)細(xì)致周密的方案設(shè)計(jì)，全過(guò)程施工質(zhì)量控制，清水混凝土結(jié)構(gòu)施工一次成型，陰陽(yáng)角方正、順直，棱角挺拔，分格縫寬窄深淺一致、邊線順直，裝飾圖規(guī)整，墻體表面平整光滑，色澤均勻一致，主體工程被評(píng)為優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)，為今后類(lèi)似的清水混凝土結(jié)構(gòu)施工積累了較成熟的經(jīng)驗(yàn)。

綜上所述，清水混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在民用建筑工程中得到了很好的應(yīng)用，并得到了使用方的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)

第4篇：鋼管混凝土柱論文范文

關(guān)鍵詞：有限元 加強(qiáng)環(huán)板式節(jié)點(diǎn) 仿真分析 型鋼骨架

中圖分類(lèi)號(hào)：TP文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

本次仿真分析以某車(chē)站大型空間框架結(jié)構(gòu)為背景，采用有限元軟件MIDAS CIVIL建立空間板梁模型，進(jìn)行整體分析，進(jìn)而選取典型節(jié)點(diǎn)，采用板單元和實(shí)體單元建立有限元模型，進(jìn)行局部分析。選取節(jié)點(diǎn)縱、橫梁采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，立柱采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。縱、橫梁在立柱節(jié)點(diǎn)處梁高3.0m，中部梁高2.5m，采用C60混凝土；立柱節(jié)點(diǎn)處直徑2.0m，采用C50混凝土。

圖1-1 MIDAS空間板梁結(jié)構(gòu)整體模型

1.1有限元仿真

節(jié)點(diǎn)細(xì)部計(jì)算采用大型有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行局部分析。建模時(shí)混凝土采用SOLID65單元模擬，鋼筋采用LINK8單元模擬，縱橫梁鋼骨架和立柱鋼管采用SHELL181單元模擬。縱、橫梁混凝土采用C60，立柱混凝土采用C50，普通鋼筋采用HRB335，縱、橫梁和立柱型鋼骨架采用Q345，混凝土材料采用多線性等向強(qiáng)化模型MISO，鋼材采用雙線性等向強(qiáng)化模型BISO。型鋼骨架部分，縱橫梁上下翼緣板厚50mm，縱橫梁腹板板厚40mm，立柱鋼管壁厚50mm，上下加強(qiáng)環(huán)板厚50mm，鋼管內(nèi)部環(huán)向加勁肋厚40mm，節(jié)點(diǎn)縱向加勁肋板厚30mm。建立有限元模型如圖1-2所示。

圖1-2(a)節(jié)點(diǎn)有限元模型 圖1-2(b)剛性骨架有限元模型

圖1-2(c)節(jié)點(diǎn)鋼筋有限元模型 圖1-2(d)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)部圖

鋼筋混凝土有限元模型采用分離式結(jié)構(gòu)，不考慮鋼筋和混凝土之間的相對(duì)滑移，通過(guò)共有相同節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)相互之間的連接；縱、橫梁型鋼骨架上下翼緣設(shè)置剪力釘，來(lái)實(shí)現(xiàn)型鋼骨架和混凝土之間力的傳遞，模型中通過(guò)型鋼骨架和混凝用節(jié)點(diǎn)來(lái)模擬；立柱鋼管在節(jié)點(diǎn)內(nèi)部設(shè)置加勁板，混凝土受立柱環(huán)箍效應(yīng)，處于三向受壓狀態(tài)，因此，不考慮混凝土和鋼管之間的相對(duì)滑移；縱橫梁縱向受力鋼筋焊接在上下環(huán)板上，有限元模型通過(guò)CP命令，建立耦合方程，實(shí)現(xiàn)鋼筋和環(huán)板之間的連接。

1.2模型分析

由于結(jié)構(gòu)的多線列車(chē)活載的特殊性，工程在結(jié)構(gòu)檢算時(shí)，采用荷載包絡(luò)設(shè)計(jì)的思路，簡(jiǎn)化組合類(lèi)型。結(jié)構(gòu)檢算主要是在主力包絡(luò)或主+附包絡(luò)狀態(tài)下進(jìn)行。Midas提取荷載組合內(nèi)力見(jiàn)表1-1所示。

方便施加荷載描述，將荷載工況進(jìn)行如下定義：

工況一：主力包絡(luò)最小荷載組合； 工況二：主力包絡(luò)最大荷載組合；

工況三：主+附包絡(luò)最小荷載組合；工況四：主+附包絡(luò)最大荷載組合；

表1-1MIDAS單元內(nèi)力提取

圖1-3 MIDAS單元內(nèi)力提取標(biāo)示圖1-4 ANSYS有限元模型邊界

1.3結(jié)論

采用ANSYS對(duì)立柱節(jié)點(diǎn)在主力包絡(luò)最小荷載工況、主力包絡(luò)最大荷載工況和主+附包絡(luò)最小荷載工況、主+附包絡(luò)最大荷載工況作用下，進(jìn)行有限元非線性分析計(jì)算，提取工況1、工況2、工況3、工況4作用下縱橫梁混凝土軸向壓應(yīng)力、縱橫梁鋼筋軸向應(yīng)力、縱橫梁型鋼Von-Mises應(yīng)力、立柱混凝土軸向壓應(yīng)力、立柱鋼管Von-Mises應(yīng)力和節(jié)點(diǎn)上下加強(qiáng)環(huán)板Von-Mises應(yīng)力。具體各個(gè)工況下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力見(jiàn)表1-2所示。

表1-2各個(gè)荷載工況組合結(jié)構(gòu)各部分應(yīng)力提取結(jié)果匯總 （單位：MPa）

根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性做出評(píng)價(jià)，主要結(jié)論如下：

通過(guò)分析立柱節(jié)點(diǎn)在工況1、工況2、工況3和工況4荷載組合作用下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，縱橫梁混凝土最大壓應(yīng)力為20Mpa；縱橫梁型鋼骨架最大Von-Mises應(yīng)力為154Mpa；縱橫梁縱向受力鋼筋最大軸向應(yīng)力為114Mpa；立柱混凝土最大軸向壓應(yīng)力為13Mpa；立柱鋼管最大Von-Mises應(yīng)力為179Mpa；節(jié)點(diǎn)上下加強(qiáng)環(huán)板最大Von-Mises應(yīng)力為113Mpa，因此，該立柱結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)安全性可以得到保證；

立柱節(jié)點(diǎn)在四個(gè)荷載工況作用下的分析表明：結(jié)構(gòu)在工況3和工況4荷載組合作用下，即主+附包絡(luò)荷載組合作用下，結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)力水平和最大應(yīng)力水平均比工況1和工況2荷載組合作用下結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)力水平和最大應(yīng)力水平高，說(shuō)明立柱節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計(jì)主要由工況3和工況4控制；

在工況4荷載組合作用下，縱梁桿件312257為拉桿，造成縱梁結(jié)構(gòu)在節(jié)點(diǎn)根部斜截面出現(xiàn)開(kāi)裂，橫梁桿件305962軸向壓力433kN，在彎矩作用下，造成橫梁結(jié)構(gòu)在節(jié)點(diǎn)根部斜截面出現(xiàn)開(kāi)裂；混凝土斜截面開(kāi)裂，使得縱橫梁型鋼腹板應(yīng)力增大，在工況4荷載組合作用下，縱梁型鋼腹板最大Von-Mises應(yīng)力為154Mpa。

在工況3和工況4荷載組合作用下，立柱節(jié)點(diǎn)根部應(yīng)力偏大，最大Von-Mises應(yīng)力達(dá)到179Mpa，建議鋼管內(nèi)部環(huán)板加密，使鋼管應(yīng)力更加均勻。

參考文獻(xiàn)

1. 王新敏.《ANSYS工程結(jié)構(gòu)數(shù)值分析》人民交通出版社，2007.

2.楊成臣，鋼管混凝土柱外加強(qiáng)環(huán)式節(jié)點(diǎn)受力性能研究，【武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文].武漢:武漢理工大學(xué)，2007.

第5篇：鋼管混凝土柱論文范文

關(guān)鍵詞：型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，型鋼，型鋼混凝土梁，型鋼混凝土柱，應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

前言

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)是由混凝土包裹型鋼做成的結(jié)構(gòu)。它的特征是在型鋼結(jié)構(gòu)的外面有一層混凝土的外殼。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中的型鋼除采用軋制型鋼外，還廣泛使用焊接型鋼。此外還增加鋼筋和鋼箍配合使用。這種組合結(jié)構(gòu)在各國(guó)均有不同的名稱(chēng)，在英美等國(guó)家將這種組合結(jié)構(gòu)稱(chēng)為混凝土包鋼結(jié)構(gòu)（ Steelencased Concrete)，在日本則稱(chēng)為鋼箍鋼筋混凝土，在蘇聯(lián)則稱(chēng)為勁性混凝土。我國(guó)在50年代就從前蘇聯(lián)引進(jìn)了勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；60年代以后，由于片面強(qiáng)調(diào)節(jié)約鋼材，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用推廣就顯得很難進(jìn)行；直到80年代后，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在我國(guó)又一次被興起起來(lái)。北京國(guó)際貿(mào)易中心，香格里拉飯店和京廣大廈等超高層建筑的底部幾層都是日本建筑專(zhuān)家在中國(guó)設(shè)計(jì)的型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。

國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家試驗(yàn)顯示，在低周期反復(fù)荷載作用下型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)擁有良好的滯回特性和耗能能力。特別是型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)配置的是實(shí)腹型鋼，它的延性性能、承載力和剛度，比配置空腹型鋼的型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件更勝一籌。

型鋼混凝土梁和柱是型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中最基本的構(gòu)件，實(shí)腹式和空腹式為型鋼的兩大類(lèi)。實(shí)腹式型鋼一般是由型鋼或鋼板焊成，較常用的截面形式有大寫(xiě)的英文字母I型、H型、工字型、T型、槽形和矩形及圓形鋼管等。一般由綴板或綴條連接角鋼或槽鋼而組成的是空腹式構(gòu)件的型鋼。型鋼混凝土框架是由型鋼混凝土柱和梁組成的。采用鋼梁、組合梁或鋼筋混凝土梁作為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)框架的框架梁。鋼筋混凝土剪力墻可在高層建筑的型鋼混凝土框架中設(shè)置，型鋼支撐或者型鋼桁架也可以設(shè)置在鋼筋混凝土剪力墻中，或?qū)⒈′摪孱A(yù)埋在剪力墻中，通過(guò)這幾種處理方法就可組成各種形式的型鋼混凝土剪力墻。在超高層建筑中，型鋼混凝土剪力墻的抗剪能力以及延性比鋼筋混凝土剪力墻能發(fā)揮更好的作用。

1）型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中的型鋼可不受含鋼率的限制，其承載能力可以高于同樣外形的鋼筋混凝土構(gòu)件的承載能力的一倍以上；可以減小構(gòu)件的截面，對(duì)于高層建筑，可以增加使用面積和樓層凈高。

2）型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的施工工期比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工期大為縮短。型鋼混凝土中的型鋼在混凝土澆灌前已形成鋼結(jié)構(gòu)，具有相當(dāng)大的承載能力，能夠承受構(gòu)件自重和施工時(shí)的活荷載，并可將模板懸掛在型鋼上，，而不必為模板設(shè)置支柱，因而減少了支模板的勞動(dòng)力和材料。型鋼混凝土多層和高層建筑不必等待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度就可繼續(xù)施工上層。施工中不需架立臨時(shí)支柱，可留出設(shè)備安裝的工作面，讓土建和安裝設(shè)備的工序?qū)嵭衅叫辛魉鳂I(yè)。

3）型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的延性比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)明顯提高，尤其是實(shí)腹式的構(gòu)件。因此，在大地震中型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出優(yōu)良的抗震性能。日本抗震規(guī)范規(guī)定高度超過(guò)45m的建筑物，不得使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)不受此限制。

4）型鋼混凝土框架較鋼框架在耐久性、耐火度等方面均勝一籌。

由于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)有如此諸多優(yōu)勢(shì)，因此，以下就型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在高層及超高層建筑、橋梁工程中的應(yīng)用做了如下搜集整理，為今后此方面的深入研究奠定基礎(chǔ)，促進(jìn)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在其他建筑工程領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用。

1 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在大跨度建筑工程中的應(yīng)用

浙江廣廈學(xué)院文體中心擬建在浙江廣廈建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程分院北面，此文體中心是由浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，有浙江省浙南綜合工程勘察測(cè)繪院勘察。此工程現(xiàn)在已處在二層主體結(jié)構(gòu)施工階段，整個(gè)建筑長(zhǎng)×寬×高為174.6m×139.2m×26.5m，地上三層，地下局部1層。主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度為非抗震，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，地下防水等級(jí)為二級(jí)，建筑物耐火等級(jí)為一級(jí)?；撅L(fēng)壓取50年一遇基本風(fēng)壓w=0.35KN/，雪荷載為0.55KN/，地面粗糙度為B級(jí)，體型系數(shù)為1.3，其中型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)部分構(gòu)件計(jì)算采用MIDAS GEN ver.730 軟件。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面也有部分結(jié)構(gòu)采用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，采用此結(jié)構(gòu)的目的主要是其能滿足大跨度，增大使用空間的實(shí)際使用要求，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)部分構(gòu)件計(jì)算采用MIDAS GEN ver.730 軟件。型鋼柱和型鋼梁所用鋼板及熱軋型鋼均采用Q345B.。鋼檁條、鋼板天溝采用Q235B。

在室外或有侵蝕性氣體環(huán)境中的稱(chēng)重鋼結(jié)構(gòu)宜采用耐候鋼，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明，按最大骨料粒徑25mm。

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，縱筋間凈間距，對(duì)梁不小于30mm，對(duì)柱不小于50mm，且不小于粗骨料最大粒徑的1.5倍及鋼筋最大直徑的1.5倍?？v筋與型鋼鋼骨的凈間距不小于30mm，且不小于粗骨料最大粒徑的1.5倍?？v向受力鋼筋的混凝土最小保護(hù)層厚度應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定。型鋼鋼骨的混凝土梁保護(hù)層最小厚度不宜小于100mm；型鋼鋼骨的混凝土柱保護(hù)層最小厚度不宜小于150mm。型鋼鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土最大骨料直徑宜小于型鋼鋼骨外側(cè)混凝土保護(hù)層厚度的三分之一，且不宜大于25mm。為保證混凝土的澆筑質(zhì)量，在梁、柱節(jié)點(diǎn)處及其他部位的水平加勁肋或隔板上應(yīng)預(yù)留透氣孔。型鋼鋼骨梁端箍筋設(shè)置時(shí)，其第一個(gè)箍筋應(yīng)設(shè)置在距節(jié)點(diǎn)邊緣不大于50mm處。在型鋼鋼骨上穿孔應(yīng)兼顧減少鋼骨截面損失與便于施工兩個(gè)方面。型鋼鋼板上的空洞，應(yīng)在工廠采用相應(yīng)的機(jī)床或?qū)Ｓ迷O(shè)備鉆孔，嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)用氧氣切割開(kāi)孔。鋼筋混凝土次梁與型鋼鋼骨混凝土主梁連接時(shí)，次梁中的鋼筋應(yīng)穿過(guò)或繞過(guò)型鋼鋼骨混凝土主梁中的鋼骨。當(dāng)框架柱一側(cè)為型鋼鋼骨混凝土梁時(shí)，另一側(cè)為鋼筋混凝土梁時(shí)，型鋼鋼骨混凝土梁中的鋼骨伸長(zhǎng)段范圍內(nèi)，鋼骨上下翼緣應(yīng)設(shè)置栓釘。

2 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在高層及超高層建筑工程中的應(yīng)用

日本是一個(gè)島國(guó)，也是一個(gè)地震發(fā)生頻率很高的國(guó)家，由于受地理?xiàng)l件限制的原因，迫使日本建筑結(jié)構(gòu)專(zhuān)家必須找到一種既有實(shí)用性又有良好抗震性能的結(jié)構(gòu)形式。目前世界上型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)研究和工程應(yīng)用最多的國(guó)家就是日本。在日本，采用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的高層建筑大約占到50%左右，由型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)再?gòu)?fù)合而成的混合結(jié)構(gòu)的數(shù)量也是相當(dāng)可觀的。

在我國(guó)，龍希國(guó)際大酒店就是其中一例，龍希國(guó)際大酒店是集酒店式公寓及附屬公共配套設(shè)施于一體的超高層綜合體。此工程建筑高度328.0m,總建筑面積達(dá)212987.42。由3個(gè)60層（高252.6m)的筒體和1個(gè)74層（高328m)的中央核心筒體構(gòu)成，中央核心筒體頂部設(shè)有一直徑為50m的球體結(jié)構(gòu)。主要結(jié)構(gòu)形式采用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，3個(gè)筒體采用外框架-內(nèi)筒體結(jié)構(gòu)。外框架采用鋼管混凝土柱、型鋼混凝土組合梁框架結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒體為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。

此工程在建筑上的獨(dú)特設(shè)計(jì)在于整個(gè)大樓頂部設(shè)置一直徑為50m的球體，在球體下方的支撐構(gòu)件-中央核心筒體中，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)擔(dān)起了承受頂部球體荷載的主要任務(wù)。結(jié)構(gòu)中設(shè)有實(shí)腹式H型鋼柱，并在每層平面中有型鋼梁相連，在剪力墻混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成鋼框架，這樣不僅能夠充分承受由于頂部球體自重產(chǎn)生的豎向荷載，還能有效地抵抗球體在300m高空的巨大風(fēng)荷載以及地震作用帶來(lái)的破壞性沖擊。

其次，義烏市近期正在建造義烏世貿(mào)中心超高層酒店，地下3層并每層設(shè)夾層，地上54層。此世貿(mào)中心超高層酒店是由同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司設(shè)計(jì)，其主要結(jié)構(gòu)形式也是采用的型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，即采用外框架-內(nèi)筒體結(jié)構(gòu)。

再者，蘇州市唯亭鎮(zhèn)一高層建筑工程主樓采用了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土混合框架結(jié)構(gòu)。南部型鋼混凝土框架由勁性H型鋼柱和勁性H型鋼梁組成，梁柱鋼材材質(zhì)為Q345B，組合柱中主要型鋼H800×400×18×35，組合梁中主要型鋼H1250×400×20×45。其中鋼柱與基礎(chǔ)連接為M36地腳螺栓連接；鋼柱與鋼梁連接為剛接，鋼梁與鋼梁的連接也為剛接。

由以上已建的及在建的高層及超高層建筑來(lái)看，中國(guó)現(xiàn)行在此型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用已經(jīng)日趨壯大。這充分發(fā)揮了此種組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，為后續(xù)地震區(qū)四川的汶川及雅安重建奠定了抗震設(shè)計(jì)的新模范。

3 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在橋梁工程中的應(yīng)用

廣州獵德大橋橋塔下塔柱的設(shè)計(jì)就是型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在橋梁工程中的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。根據(jù)受力特性及《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定配置普通鋼筋對(duì)橋塔下塔柱采用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在H型鋼的外側(cè)加配普通鋼筋。將8根H型鋼配置在橋塔窄邊，將28根H型鋼配置在橋塔長(zhǎng)邊，兩翼均配置28根H型鋼，并用箍筋將H型鋼套箍。采用此種橋塔設(shè)計(jì)主要是利用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中橋塔鋼材的抗拉性能和混凝土的抗壓性能都得以充分發(fā)揮，提高了截面抗力。鋼骨與高強(qiáng)度混凝土之間相互約束，使各自的強(qiáng)度得到了提高，增加了結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性，從而改善由于混凝土本身延性差而帶來(lái)的不利于抗震的脆性特性。橋塔的普通鋼筋和H型鋼所組合的結(jié)構(gòu)在地震作用下將形成2道防護(hù)，在外層混凝土剝落的情況下，核心型鋼混凝土仍然具有強(qiáng)大的抗震性能。在異型橋塔尤其是橋塔根部彎矩較大的橋塔采用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，可提高橋塔的抗震性能。

廣州獵德大橋是由謝尚英教授級(jí)高工領(lǐng)銜設(shè)計(jì)，在此引用僅此說(shuō)明我國(guó)在橋梁工程中已經(jīng)能很好地將型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用到位，并能設(shè)計(jì)出造型比較獨(dú)特的橋梁。為今后型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在橋梁工程中的發(fā)展及應(yīng)用樹(shù)立了榜樣。因此，在我國(guó)地震高發(fā)地帶如四川省雅安及汶川等地區(qū)的重建橋梁盡量推廣應(yīng)用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，充分利用其良好的抗震性能，提高我國(guó)橋梁工程在大地震面前的抵抗力。

4結(jié)語(yǔ)

13年10月下旬臺(tái)灣發(fā)生了7級(jí)以上地震，浙江大部分高層及超高層建筑大約在8層以上均有較大震感。通過(guò)對(duì)此三種工程結(jié)構(gòu)中型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究，表明現(xiàn)行中國(guó)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖集日趨完善。利用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)使結(jié)構(gòu)受力更加合理，有效地減小了構(gòu)件截面尺寸?？s短工程的建造工期，增加使用空間及降低建筑物的自重和資金成本。

參考文獻(xiàn)：

期刊論文型鋼砼與鋼筋砼混合框架結(jié)構(gòu)施工探討2012.14.020

第6篇：鋼管混凝土柱論文范文

關(guān)鍵詞：橋梁頂升 施工難點(diǎn) 技術(shù)措施 工序 效果 廈門(mén)市

廈門(mén)仙岳路位于本島中部，西連海滄大橋，東接翔安隧道，全長(zhǎng)12公里，是東西走向的交通要道。由于近年交通量的激增，仙岳路西段改造工程勢(shì)在必行。仙岳路西段（疏港路～成功大道）長(zhǎng)5.7km，設(shè)疏港路立交、湖濱中路立交、成功大道立交，湖濱東路跨線橋、蓮岳路跨線橋、嘉禾路跨線橋3座跨線橋總長(zhǎng)約1.95 km。經(jīng)過(guò)方案論證比選，決定采取對(duì)既有三座跨線橋頂升加高利用，通過(guò)調(diào)整標(biāo)高和曲線與新建高架橋相接，力求最大程度上節(jié)約資金和工期，對(duì)道路交通和環(huán)境的影響降到最低。

一、橋梁概況

由于既有三座跨線橋的箱梁頂升工序類(lèi)同，在此選擇施工難度大且具代表性的湖濱東路跨線橋第一聯(lián)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁頂升（如圖1.1）作為研究對(duì)象，該橋起訖點(diǎn)樁號(hào)為K0+161.840～K0+846.840，共六聯(lián)，長(zhǎng)685m，首聯(lián)孔跨布置為4×35，140米。全橋除第五聯(lián)采用鋼箱梁外，其余各聯(lián)采用縱橫雙向體系等高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，梁高2.0m，橋?qū)?5.0m，按整幅布置，采用扁平流線型箱梁截面（如圖1.2）。橋墩采用上端略為張開(kāi)的雙矩形門(mén)式墩身，樁柱對(duì)應(yīng)，樁徑2.0m。橋臺(tái)采用一字輕型橋臺(tái)，每個(gè)橋臺(tái)布置10根Φ1.5m鉆孔樁，橋面鋪裝采用4cm厚SMA-13改性瀝青混凝土與6cm厚AC-16I瀝青混凝土。

二、頂升施工難點(diǎn)與重點(diǎn)

（一）該跨線橋?qū)俪鞘兄鞲傻?，頂升工期緊，橋下交通量大，頂升時(shí)橋下不封閉交通，要求采取同步措施確保橋下行車(chē)安全。

（二）頂升重量大，橋面較寬，第一聯(lián)H1～H3每跨頂升重量達(dá)21000KN，橋?qū)?5m，整個(gè)頂升體系的反力構(gòu)建難度大。

（三）頂升高度大，主干道全線最高頂升高度達(dá)6m，臨時(shí)支撐和油缸反力支撐高度較大，施工中需多次在支架上進(jìn)行托換頂升，對(duì)支架整體穩(wěn)定性要求較高。

（四）預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁重量較大、底板較薄，必須采取措施保證梁底板不受損壞，同時(shí)對(duì)分配梁的剛度要求較高。

（五）頂升過(guò)程中，相鄰兩聯(lián)的旋轉(zhuǎn)角度、頂升高度和坡度調(diào)整量均不同，對(duì)整個(gè)頂升系統(tǒng)的精確度和操控性要求較高。

（六）橋梁頂升后，墩、臺(tái)接高施工不同于常規(guī)施工，需解決作業(yè)空間狹小、鋼筋連接、原橋墩截?cái)嗾饎?dòng)、新老混凝土結(jié)合密實(shí)性等問(wèn)題。

（七）反坡頂升坡度大，梁體極易產(chǎn)生水平偏位和縱向滑脫，梁體在正常的縱向位移過(guò)程中，為保證原橋結(jié)構(gòu)的整體性、安全性以及保持伸縮縫間隙寬度，對(duì)限位措施要求較高。

（八）混凝土箱梁各支座點(diǎn)頂升高度不同，而且頂升施工時(shí)間在6-8月份，為本地區(qū)的臺(tái)風(fēng)多發(fā)季節(jié)，對(duì)整體支撐系統(tǒng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求較高。

（九）橋梁在頂升施工時(shí)軸線偏差、橋墩傾斜度、伸縮縫間隙以及基礎(chǔ)沉降等都會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)常見(jiàn)發(fā)生水平偏位、扭曲、振動(dòng)、碰撞等，需嚴(yán)密監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)收集整理數(shù)據(jù)指導(dǎo)和糾正施工，確保新結(jié)構(gòu)安全可靠程度不低于原結(jié)構(gòu)。

三、主要技術(shù)措施準(zhǔn)備

（一）受力面處理

1.承臺(tái)處理。湖濱東路跨線橋共計(jì)1個(gè)H0橋臺(tái)、H1～H4四個(gè)墩柱，因準(zhǔn)備利用原承臺(tái)基礎(chǔ)作為頂升支撐基礎(chǔ)，所以綜合考慮承臺(tái)受力面積、承臺(tái)樁基礎(chǔ)、鋼柱支撐位置、螺栓預(yù)埋位置、墩柱接高時(shí)模板安裝和施工空間等條件，本橋H2承臺(tái)尺寸為8.8×3.2×2.5m不能滿足頂升需要，故在H2承臺(tái)頂面植筋布設(shè)兩層φ16鋼筋網(wǎng)片，間距20cm，澆筑40cm厚混凝土，同時(shí)對(duì)承臺(tái)橫橋向兩側(cè)面進(jìn)行植筋澆筑各擴(kuò)寬30cm。H1、H3、H4承臺(tái)實(shí)際尺寸滿足需求，只加厚頂面，方法與H2相同，利用完畢后，將承臺(tái)埋入橋下綠化帶。

2.箱梁底面楔形處理。箱梁底部為傾斜面，縱橫都有坡度，而分配梁頂面水平，為使梁體承受豎直力，防止因梁底不平整造成頂升時(shí)傾斜失穩(wěn)，避免局部接觸產(chǎn)生過(guò)大局部應(yīng)力使梁體受損，施工時(shí)對(duì)梁體頂升部位底面進(jìn)行加楔塊抄墊平整。

3.臨時(shí)楔形塊制作安裝。橋梁頂升為比例調(diào)坡頂升，各墩處頂升高度不同，豎平面內(nèi)的任何轉(zhuǎn)動(dòng)都將造成鋼分配梁或墩臺(tái)臨時(shí)支撐偏壓，局部應(yīng)力變大，因此，根據(jù)每頂升1m各支點(diǎn)處的楔形變化，事先制作各種型號(hào)楔形塊，在頂升過(guò)程中按順序逐塊加入支撐中，以消除局部受力影響。

4.專(zhuān)用墊塊設(shè)置。專(zhuān)用墊塊用在千斤頂與鋼管支撐或支撐與承臺(tái)之間，采用Φ500×20mm鋼管，兩端焊接厚12mm法蘭，高度為100mm、200mm、500 mm等。每個(gè)臨時(shí)支撐點(diǎn)配置一組墊塊和薄厚不一的鋼板，以滿足不同頂升高度的需求。為避免支撐體系失穩(wěn)，墊塊間通過(guò)法蘭連接，當(dāng)加墊高度到達(dá)1.0m時(shí)增加一節(jié)鋼管支撐替換墊塊，以增強(qiáng)支撐整體性。

（二）鋼支撐托架體系安裝

鋼支撐托架體系由分配梁、支撐桿、專(zhuān)用墊塊和連系桿等組成，分配梁采用三根I36b鋼組焊而成，在箱梁底鉆孔植Φ20鋼筋，按照1m間距布置在分配梁兩側(cè)（注意避開(kāi)箱梁內(nèi)鋼筋）。每個(gè)墩柱支撐桿采用工具式Φ600×16mm螺旋鋼管，部分倒頂用臨時(shí)鋼支撐采用Φ500×20mm螺旋鋼管，兩端焊接厚12mm法蘭，下部通過(guò)植入M20錨栓與承臺(tái)連接，管節(jié)間通過(guò)螺栓連接（見(jiàn)圖3.1）。嚴(yán)格控制鋼支撐垂直度偏差不超0.5%，以防頂升時(shí)傾斜失穩(wěn)，支撐與原墩身間保留25cm空隙為后續(xù)施工需要。整個(gè)托架體系通過(guò)水平連系桿及剪刀撐形成水平穩(wěn)定體系。

（三）縱橫向限位施工

為防止頂升系統(tǒng)與梁板在施工中產(chǎn)生縱橫向相對(duì)滑移，設(shè)置平面限位裝置。本橋在高端H4墩伸縮縫處安裝縱向限位裝置，兩端為梯形鋼結(jié)構(gòu)錨固塊，橫向間距100cm，錨固塊與伸縮縫預(yù)埋鋼筋焊接牢固，利用未頂升段牽制H0～H4頂升段梁體。在低處端H0臺(tái)背上設(shè)置橫向限位裝置，鋼牛腿和豎向鋼管通過(guò)植筋與橋臺(tái)連接成整體，水平工鋼與梁體橋面植筋連接，并撐在兩豎向鋼管之間，利用水平工鋼限制梁體橫向移動(dòng)。

（四）引進(jìn)PLC同步頂升系統(tǒng)

1.系統(tǒng)組成與性能特點(diǎn)

傳統(tǒng)頂升設(shè)備不可避免地對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生較大附加應(yīng)力，具有極大的安全隱患。PLC同步頂升系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)（油泵、油缸等）、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等幾部分組成（如圖3.2），其主要參數(shù)見(jiàn)表3.1，能夠精確按照構(gòu)件的實(shí)際荷重平穩(wěn)頂舉，使附加應(yīng)力降至最低。液壓系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)力和位移控制、負(fù)載壓力控制、操作閉鎖、故障報(bào)警、緊急停止、誤操作自動(dòng)保護(hù)和過(guò)程信息顯示保存等，精確度和操控性極高且全部由計(jì)算機(jī)控制，全自動(dòng)完成同步移位，確保頂升同步性和結(jié)構(gòu)安全，從根本上解決了長(zhǎng)期困擾移位工程界的技術(shù)難題。

2.液壓系統(tǒng)布置

本次采用200T型千斤頂，頂身高395mm，底座Φ375mm，頂帽Φ258mm，行程140mm按照設(shè)計(jì)單位提供的數(shù)據(jù)，安全系數(shù)均按1.6考慮，每臺(tái)千斤頂配備液壓鎖和隨動(dòng)裝置，防止任何形式的失壓保證負(fù)載的有效支撐。根據(jù)頂升精度控制需要，各墩柱千斤頂分兩組，每組中心位置與梁底板間設(shè)置一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，每點(diǎn)設(shè)置一把精度0.01mm，量程為1200mm光柵尺進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同步精度控制在±2mm內(nèi)，位移傳感器與中央控制器相連形成位移閉環(huán)控制。

（五）箱梁應(yīng)力模擬分析

本橋第一聯(lián)頂升布置（如圖3.3），頂升將使梁體的受力點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)變，結(jié)構(gòu)剛度、混凝土收縮徐變、預(yù)應(yīng)力索、氣候溫度等因素變化將使其變形和應(yīng)力變化更趨于復(fù)雜。為掌握橋梁頂升時(shí)的內(nèi)應(yīng)力變化，對(duì)相對(duì)位移差進(jìn)行量化控制，確保梁體產(chǎn)生的附加拉應(yīng)力不超限，本次利用ANSYS10.0有限元軟件對(duì)頂升梁體進(jìn)行模擬計(jì)算分析。全聯(lián)分六個(gè)工況進(jìn)行模擬計(jì)算：工況一：H0號(hào)橋臺(tái)施加1cm的豎向強(qiáng)迫位移；工況二：H1號(hào)橋墩施加1cm豎向強(qiáng)迫位移；工況三：H2號(hào)橋墩施加1cm的豎向強(qiáng)迫位移；工況四：H0號(hào)橋墩的內(nèi)側(cè)施加1cm豎向強(qiáng)迫位移、外側(cè)施加2cm豎向強(qiáng)迫位移；工況五：H1號(hào)橋墩的內(nèi)側(cè)施加1cm豎向強(qiáng)迫位移、外側(cè)施加2cm豎向強(qiáng)迫位移；工況六：H2號(hào)橋墩的內(nèi)側(cè)施加1cm豎向強(qiáng)迫位移、外側(cè)施加2cm豎向強(qiáng)迫位移。以下僅列出工況一、四分析結(jié)果（如圖3.4～圖3.12），其余工況模擬計(jì)算方法相同。

根據(jù)各工況建模加載計(jì)算分析結(jié)果，當(dāng)頂升時(shí)相鄰支座豎向位移差不超過(guò)10mm時(shí)，梁體拉應(yīng)力增量不超過(guò)1Mpa，箱梁結(jié)構(gòu)將在安全范圍內(nèi)。其中，H0號(hào)臺(tái)和H4號(hào)墩位箱梁局部主拉應(yīng)力將達(dá)到2.17MPa，所以H0號(hào)臺(tái)和H4號(hào)墩處梁底需加裝頂升橫梁以分散集中應(yīng)力，并且箱梁底面與橫梁必須保證充分相貼接觸。

（六）PLC頂升系統(tǒng)檢驗(yàn)與調(diào)試

系統(tǒng)頂升前進(jìn)行全面檢驗(yàn)與調(diào)試，主要檢驗(yàn)液壓系統(tǒng)在通過(guò)保壓試驗(yàn)后，再以31.5MPa滿載試驗(yàn)24小時(shí)后進(jìn)行0～31.5MPa循環(huán)試驗(yàn)其運(yùn)行是否正常，所有管路連接是否正確可靠，液壓油清潔度、油箱液面是否符合規(guī)定；PLC控制系統(tǒng)對(duì)力閉環(huán)和位置閉環(huán)設(shè)定的執(zhí)行靈敏度、穩(wěn)定性，所有接線是否正確；支撐體系、限位裝置安裝是否牢固正確，影響頂升的設(shè)施、連接結(jié)構(gòu)是否拆除；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備安裝、信號(hào)傳輸是否到位，主要為位移與應(yīng)變監(jiān)測(cè)兩方面，具體為：基礎(chǔ)沉降監(jiān)測(cè)、梁底面標(biāo)高監(jiān)測(cè)、梁位移監(jiān)測(cè)、梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)、支撐鋼管應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

（七）稱(chēng)重與試頂升

頂升前測(cè)定各點(diǎn)的實(shí)際頂升荷載，稱(chēng)重時(shí)依據(jù)理論計(jì)算的頂升荷載初設(shè)定一組頂升油壓值，采用逐級(jí)加載方法在1～10mm的頂升高度內(nèi)反復(fù)調(diào)整各組油壓，使每個(gè)頂點(diǎn)的頂升壓力與上部荷載基本平衡。將每點(diǎn)的實(shí)測(cè)值與理論值進(jìn)行比較，計(jì)算差異量，由液壓工程師和結(jié)構(gòu)工程師確定各點(diǎn)的頂升基準(zhǔn)值后緩慢加載至基準(zhǔn)值的80%直至各點(diǎn)分離達(dá)到10mm垂直位移，停機(jī)10分鐘檢查支撐托架有無(wú)變形、各支頂部位和加載點(diǎn)有無(wú)局部損壞，試頂升合格后進(jìn)行正式頂升。

四、正式頂升工序

（一）頂升工藝流程

對(duì)上部梁體、墩帽分兩步驟頂升實(shí)現(xiàn)抬高目的，各墩柱處頂升數(shù)據(jù)（見(jiàn)表4.1），工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備、部分區(qū)域封閉拆除伸縮縫等連接構(gòu)件支撐系統(tǒng)基礎(chǔ)施工安裝臨時(shí)支撐桿、分配梁安裝頂升系統(tǒng)、系統(tǒng)調(diào)試安裝限位裝置安裝監(jiān)控系統(tǒng)各節(jié)段分別試頂升循環(huán)接高千斤頂支撐鋼柱和臨時(shí)支撐頂升至設(shè)計(jì)標(biāo)高橋墩截?cái)囗斏罩摻钸B接及砼澆筑、養(yǎng)護(hù)支座改造安裝落梁完善橋面系統(tǒng)。

（二）頂升控制技術(shù)

1.梁體頂升

頂升施工實(shí)施同步頂升分步到位方案，每頂升標(biāo)準(zhǔn)行程設(shè)定為100mm，最大頂升速度5mm/min。首先將H0～H4墩頂箱梁全部同步頂起200mm，對(duì)H4墩頂施工處理后降低H4點(diǎn)，過(guò)程中H0～H3按比例同步頂升，保證各墩位千斤頂均勻受力直至H4到位，第二聯(lián)梁體在H4處始終固定于鋼管支撐上。全部頂升過(guò)程分45階段進(jìn)行：第1-2階段：梁體整體頂升2×100mm，各階段分五步，每步位移20mm；第3階段：梁體整體頂升39mm，分兩步，步長(zhǎng)分別為20mm、19mm；第4-41階段：以H4為軸旋轉(zhuǎn)梁體，H0處頂升37×100mm，各階段分五步，每步H0處位移20mm，其它各墩處同比例頂升；第41階段：以H4為軸旋轉(zhuǎn)梁體，H0處頂升57mm，分三步，步長(zhǎng)分別為20mm、20mm、17mm，其它各墩處同比例頂升；第42-44階段：整體落梁-3×100mm，各階段分五步，每步位移-20mm；第45階段：整體落梁，為使最后梁體高程達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，H0處位移比其他處位移多1mm，分四步，H0處步長(zhǎng)分別為3×20mm、11mm，其他四處均為3×20mm、10mm。

2.縱坡調(diào)整

橋梁頂升前縱坡為3.82%，調(diào)整后為1.15%。梁體在頂升的過(guò)程中產(chǎn)生水平位移和坡度變化致使千斤頂和支撐之間產(chǎn)生間隙，為防止偏心受力，千斤頂?shù)撞堪惭b可傾斜式鞍座，鞍座最大傾角為5°，直接減小了頂升過(guò)程中因梁體旋轉(zhuǎn)造成的角度變化。在千斤頂懸掛的鋼板上開(kāi)長(zhǎng)方形孔槽，長(zhǎng)度與水平位移長(zhǎng)度相同，寬度為螺栓直徑大小，每頂升兩個(gè)行程，對(duì)吊頂螺栓進(jìn)行一次調(diào)整，可滿足千斤頂中心與鋼支撐中心保持相對(duì)。

3.倒頂施工

本聯(lián)最高頂升高度3625mm，千斤頂最大行程為140mm，在實(shí)際施工過(guò)程中采用了倒頂施工法，行程控制在100mm內(nèi)，倒頂施工每步階以100mm為一個(gè)循環(huán)，每步長(zhǎng)5mm，每步長(zhǎng)完成后及時(shí)在臨時(shí)鋼管支撐處安放5mm厚鋼墊板以分散集中力保護(hù)結(jié)構(gòu)。有4個(gè)關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)：（1）千斤頂撐起梁體，專(zhuān)用墊塊支撐；（2）千斤頂頂升100mm+3mm后停止動(dòng)作，加墊高塊（100mm高）。（3）千斤頂回油下降，梁體荷載轉(zhuǎn)換至墊高塊及臨時(shí)鋼管支撐。（4）千斤頂回缸到底，加高頂升鋼管支撐處的墊塊。為確保安全，千斤頂和臨時(shí)支墩所受壓力不得超過(guò)設(shè)計(jì)壓力的10%。

4.墩柱施工

橋梁頂升到位后，采用新型無(wú)震動(dòng)線鋸對(duì)原橋墩距承臺(tái)頂面50cm處位進(jìn)行切割，在上部墩柱安裝鋼構(gòu)托盤(pán)進(jìn)行頂升，以梁底頂升高度為準(zhǔn)。頂升到位后，對(duì)上下截?cái)嗝娓麒彸?5cm左右高度的砼，使主筋露出6d長(zhǎng)度，加高段采用與原立柱同規(guī)格等數(shù)量的豎向主筋和箍筋，主筋采用套筒冷擠壓機(jī)械連接法，選用緩凝微膨脹混凝土以30cm分層澆筑，嚴(yán)格控制模板圓順度和拼縫嚴(yán)密性，確保墩柱成型外觀質(zhì)量。

5.支座安裝

在加高段墩柱砼養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，落梁之前進(jìn)行支座安裝，本工程采用新型CLRB矩形鉛芯隔震橡膠支座，由于梁體在頂升過(guò)程中產(chǎn)生了水平位移，支座安裝時(shí)上部預(yù)埋鋼板的螺栓孔與墩臺(tái)螺栓孔會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)孔的情況，且此處梁體內(nèi)有預(yù)應(yīng)力鋼筋存在，不宜使用鉆孔的方法進(jìn)行螺栓套筒重新預(yù)埋，采用根據(jù)最后實(shí)際坡度的大小加工楔形鋼板與梁底預(yù)埋鋼板進(jìn)行圍焊，采用間接性方法與支座頂板進(jìn)行塞焊連接，使上鋼板與梁底充分緊密接觸，避免了支座受力不均出現(xiàn)變形病害。

6.落梁

在支座安裝完成后進(jìn)行落梁，落梁前根據(jù)各油壓值，可計(jì)算得到各墩的實(shí)測(cè)支反力R/、實(shí)測(cè)梁重G/=∑R/，根據(jù)計(jì)算梁重G、設(shè)計(jì)支反力R、實(shí)測(cè)梁重G/，計(jì)算出各支點(diǎn)的理論支反力R//=R×G//G。通過(guò)R/與R//比較，在支反力偏小的支點(diǎn)下面墊鋼板調(diào)整其支反力。由于調(diào)整部分支點(diǎn)高程后，所有支點(diǎn)的反力值都將產(chǎn)生變化，所以需要重復(fù)進(jìn)行多次循環(huán)就位調(diào)整，直至各支點(diǎn)反力達(dá)到或接近理論支反力。落梁施工方法與頂升相同，但千斤頂油缸行程按相反順序進(jìn)行回縮。

五、效果總結(jié)

廈門(mén)仙岳路建成通車(chē)不久，對(duì)既有跨線橋進(jìn)行頂升加高利用，達(dá)到保護(hù)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)適用的要求。本次橋梁頂升工期緊、難度大、工序復(fù)雜、安全性要求高，既包括托換頂升、墩柱加高、橋臺(tái)改墩也包括縱坡調(diào)整、橋面調(diào)平、支座更換、落梁等，采取措施解決了箱梁結(jié)構(gòu)安全、橋梁水平偏位、扭曲、振動(dòng)、碰撞、縱向滑脫、伸縮縫破壞以及基礎(chǔ)沉降影響等常見(jiàn)技術(shù)難題，希望對(duì)今后類(lèi)似的橋梁頂升工程能夠起到借鑒和參考作用。

參考文獻(xiàn)：

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第7篇：鋼管混凝土柱論文范文

關(guān)鍵詞：自密實(shí)混凝土；檢測(cè)；性能；核電站

中圖分類(lèi)號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1 引言

按照自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，自密實(shí)混凝土被定義為具有高流動(dòng)性、均勻性和穩(wěn)定性，不離析，澆筑時(shí)靠自重流動(dòng)，無(wú)需振搗而達(dá)到密實(shí)的混凝土。自密實(shí)混凝土拌合物在配合比設(shè)計(jì)上用粉體取代了相當(dāng)數(shù)量的石子，使得新拌混凝土內(nèi)部的石子能夠得到更多的漿體，更有效的被包裹，再通過(guò)高效減水劑的分散和塑化作用，使得漿體本身具有極佳的流動(dòng)性的同時(shí)還能夠有效地運(yùn)輸石子，從而達(dá)到自密實(shí)效果。同時(shí)自密實(shí)混凝土膠凝材料普遍由水泥、礦渣、粉煤灰組成，減少了水泥的用量，混凝土絕熱升溫降低。因此，自密實(shí)混凝土在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要求的力學(xué)性能前提下，具有優(yōu)異的施工性能、優(yōu)良的耐久性和較低的綜合成本。

自密實(shí)混凝土主要優(yōu)點(diǎn)有：①可用于難以澆筑甚至無(wú)法澆筑的結(jié)構(gòu)；②增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自由度。不需要振搗，可以澆筑成形狀復(fù)雜、薄壁和密集配筋的結(jié)構(gòu)；③大幅降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人工數(shù)量；④有效的提高了混凝土品質(zhì)，具有良好的密實(shí)性、力學(xué)性能和耐久性；⑤降低了環(huán)境噪音，改善了工作環(huán)境；⑥能大量利用工業(yè)廢料做礦物參合料，有利于環(huán)境保護(hù)，節(jié)省成本；⑦施工自動(dòng)化程度高，能促進(jìn)工業(yè)化的施工與管理；⑧節(jié)省電力能源。

因此，自密實(shí)混凝土技術(shù)在一些特殊工程、特殊條件下可發(fā)揮普通混凝土不可替代的作用。如密集配筋條件下的混凝土施工、結(jié)構(gòu)加固和維修過(guò)程中的混凝土施工、鋼管混凝土施工和大體積混凝土施工等。

2 自密實(shí)混凝土拌合物性能檢測(cè)方法

自密實(shí)混凝土拌合何物工作性能包括填充性、間隙通過(guò)性、抗離析性，同時(shí)它還應(yīng)滿足普通混凝土拌合物對(duì)凝結(jié)時(shí)間、黏聚性和保水性等的要求。

填充性即自密實(shí)混凝土拌合物在無(wú)需振搗的情況下，能均勻密實(shí)成型的性能；間隙通過(guò)性即自密實(shí)混凝土拌合物均勻通過(guò)狹窄間隙的性能；抗離析性即自密實(shí)混凝土拌合物中各種組分保持均勻分散的性能。目前國(guó)內(nèi)外人員大多采用塌落擴(kuò)展度試驗(yàn)、V型漏斗試驗(yàn)（或T50試驗(yàn)）和U形箱試驗(yàn)進(jìn)行自密實(shí)混凝土工作性能檢測(cè)。填充性可以通過(guò)塌落擴(kuò)展度試驗(yàn)得到驗(yàn)證；抗離析性可以選擇V型漏斗試驗(yàn)、T50試驗(yàn)中的一種來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證；間隙通過(guò)性可以通過(guò)U形箱試驗(yàn)檢測(cè)?！蹲悦軐?shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T283-2012）根據(jù)不同試驗(yàn)的檢驗(yàn)指標(biāo)將混凝土的自密實(shí)性能等級(jí)分為三級(jí)，其指標(biāo)應(yīng)符合表1的要求。

表1自密實(shí)混凝土拌合物的密實(shí)性能及要求

3 硬化自密實(shí)混凝土性能

3.1勻質(zhì)性。對(duì)足尺量和柱的現(xiàn)場(chǎng)取芯、預(yù)埋件拔出試驗(yàn)及回彈法試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于梁而言，沿梁長(zhǎng)無(wú)論是自密實(shí)混凝土還是普通振搗混凝土都表現(xiàn)出較好的均勻性；對(duì)于柱而言，沿柱高無(wú)論是自密實(shí)混凝土還是振搗混凝土，實(shí)測(cè)結(jié)果離散性都較大，相對(duì)而言，自密實(shí)混凝土離散性要較小一些，越靠近柱底，混凝土強(qiáng)度越高，而且混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高，上、下端實(shí)測(cè)結(jié)果的離散性越大。

3.2力學(xué)性能。自密實(shí)混凝土的棱柱體軸心抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓強(qiáng)度的關(guān)系與普通混凝土相似，另外，自密實(shí)混凝土無(wú)需振搗而不離析地填充模板的性能對(duì)混凝土的勻質(zhì)性有著積極的影響。自密實(shí)混凝土與振搗混凝土在相同的水泥含量和水灰比情況下，由于自密實(shí)混凝土致密的結(jié)構(gòu)組成，因此它的強(qiáng)度比振動(dòng)密實(shí)的混凝土強(qiáng)度高。同樣，相同的抗壓強(qiáng)度情況下，自密實(shí)混凝土抗拉強(qiáng)度預(yù)計(jì)比振動(dòng)密實(shí)的混凝土抗拉強(qiáng)度略高。

一般認(rèn)為由于粉體材料用量較大，砂率較高，自密實(shí)混凝土的彈性模量較普通混凝土有所降低，試驗(yàn)研究表明，新拌階段表觀密度正常的自密實(shí)混凝土與普通混凝土相差不大，當(dāng)自密實(shí)混凝土粉體材料用量較低，并且用大量摻量粉煤灰來(lái)替代水泥時(shí)，其彈性模量并不比普通混凝土低。

另外，與普通混凝土相比，自密實(shí)混凝土包裹在粗骨料外的界面過(guò)度區(qū)更加密實(shí)而且分布均勻，自密實(shí)混凝土與鋼筋的粘結(jié)性能比普通混凝土要好。

3.3耐久性能。隨著混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題日益突出，自密實(shí)混凝土的長(zhǎng)期耐久性能也成為關(guān)注焦點(diǎn)。研究表明：相同條件下，無(wú)論是引氣或是非引氣自密實(shí)混凝土均具有更高的抗凍融性能。

自密實(shí)混凝土由于漿體含量相對(duì)較多，因而其體積穩(wěn)定性成為關(guān)注的重點(diǎn)之一。有學(xué)者研究了密封與非密封條件下，不同自密實(shí)混凝土的收縮與徐變性能，結(jié)果表明：自密實(shí)混凝土水灰比、水膠比是影響其收縮、徐變得主要影響因素，填料的細(xì)度對(duì)其收縮與徐變無(wú)顯著影響；水泥強(qiáng)度等級(jí)對(duì)其收縮無(wú)影響，但不可忽視其對(duì)自密實(shí)混凝土基本徐變和干燥徐變的影響作用。所以收縮性能主受要水泥漿含量的影響，自密實(shí)混凝土中水泥漿含量與普通混凝土相比只有少許區(qū)別，因此自密實(shí)混凝土和普通混凝土的收縮值相當(dāng)，自密實(shí)混凝土(sw )的徐變值看上去似乎比普通混凝土高一些，但是還是在普通混凝土的標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)。

3.4抗火性能。自密實(shí)混凝土在700℃以下能保持較好的穩(wěn)定性，但是超過(guò)700℃以后，重量急劇下降，說(shuō)明自密實(shí)混凝土一旦受火其受到的破壞性比普通混凝土要大。

如上所述，由于在配制過(guò)程中采用低水膠比、超塑化劑并摻用了大量礦石摻合料，自密實(shí)混凝土不僅工作性能好而且具有良好的力學(xué)性能和耐久性能。

4 自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)受力性能研究

近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)受力性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，為自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與理論分析提供了科學(xué)依據(jù)。研究?jī)?nèi)容包括自密實(shí)混凝土梁受彎、受剪、受扭性能、疲勞性能，自密實(shí)混凝土柱受壓性能以及抗震性能，這些研究結(jié)果表明自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能均優(yōu)于普通混凝土。

5 自密實(shí)混凝土在核電站建設(shè)中的應(yīng)用

自1994年以來(lái)，自密實(shí)混凝土在各類(lèi)工程中都得到了廣泛的應(yīng)用。美國(guó)第三代先進(jìn)壓水堆核電站采用模塊化施工，自密實(shí)混凝土大量應(yīng)用于其中，以CA20模塊為例，其結(jié)構(gòu)尺寸大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作空間有限（見(jiàn)圖1），混凝土澆注難度大，采用自密實(shí)混凝土能有效的解決上述問(wèn)題，大量節(jié)約施工成本，保證工程質(zhì)量。

在自密實(shí)混凝土澆注過(guò)程中，選取具有代表性的CA20子模塊組件，進(jìn)行同步同條件模擬試驗(yàn)，用來(lái)驗(yàn)證同條件澆筑下的流動(dòng)性、見(jiàn)證混凝土初凝時(shí)間以決定施工縫處理時(shí)機(jī)，并觀察混凝土外觀質(zhì)量，結(jié)果表明自密實(shí)混凝土外觀密實(shí)、平整、粗細(xì)骨料分布均勻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)蜂窩、麻面等質(zhì)量問(wèn)題。（見(jiàn)圖2，圖3）

圖1 圖2

圖3

6結(jié)論

自密實(shí)混凝土經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)以及在建筑業(yè)的廣泛應(yīng)用表明不僅可以保證其在結(jié)構(gòu)體中的密實(shí)度，還可以節(jié)省大量振搗所需的人工和機(jī)械費(fèi)用，同時(shí)能加快施工進(jìn)度，縮短工期，使工程早日投入使用，進(jìn)而帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。核電站建設(shè)周期長(zhǎng)，混凝土用量多并采取高密度配筋設(shè)計(jì)而這正是自密實(shí)混凝土充分發(fā)揮其所特有優(yōu)勢(shì)的良好場(chǎng)所，采用自密實(shí)混凝土能有效縮短核電站建設(shè)周期，使其早日投入運(yùn)營(yíng)發(fā)電創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，所以自密實(shí)混凝土在核電站建設(shè)中的應(yīng)用勢(shì)在必行。

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