導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇鋼筋混凝土基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

ABAQUS是一套功能強(qiáng)大的工程模擬有限元軟件，其解決問題的范圍從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問題。被廣泛用于土木工程專業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)。許多高等院校也爭(zhēng)相開設(shè)ABAQUS有限元課程，一些學(xué)者也將ABAQUS有限元軟件用于教學(xué)研究工作，得出了很多有益的成果［1-4］。將有限元ABAQUS軟件用于《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》課程的教學(xué)具有以下優(yōu)勢(shì):

1)直觀化教學(xué)，有利于學(xué)生對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)基本理論知識(shí)的理解。比如在講授混凝土材料的抗壓強(qiáng)度時(shí)，學(xué)生很難理解為什么混凝土抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)低于砂漿和骨料任一單一材料的強(qiáng)度。其原因可從混凝土受壓破壞的機(jī)理來分析。由于水泥、水、骨料組成的混凝土，在硬化過程中水泥和水形成的水泥石與骨料粘結(jié)在一起。凝結(jié)初期由于水泥石收縮、骨料下沉等原因，在水泥石和骨料之間的交界面上形成微裂縫。在外力作用下，微裂縫將有一個(gè)發(fā)展過程，混凝土的破壞過程就是裂縫不斷產(chǎn)生、擴(kuò)展和失穩(wěn)的過程。這些過程無法直觀觀測(cè)到，只能通過超聲波、X光、電子顯微鏡進(jìn)行直接或間接觀測(cè)。引入有限元軟件后，這些問題就能得到解決。圖1就是通過有限元軟件數(shù)值模擬了混凝土材料內(nèi)部微裂縫在荷載作用下擴(kuò)展、貫通破壞的全過程，形象直觀，有利于學(xué)生們對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度概念的理解，也增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣［5，6］，通過指導(dǎo)學(xué)生建立混凝土有限元模型和對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，能夠提高學(xué)生的動(dòng)手能力，學(xué)習(xí)掌握有限元基本概念和軟件操作，為學(xué)生今后從事混凝土領(lǐng)域的科學(xué)研究工作打下基礎(chǔ)。

2)部分替代混凝土構(gòu)件承載力實(shí)驗(yàn)，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》課程中軸心受力構(gòu)件承載力方程、受彎構(gòu)件正截面承載力方程、受彎構(gòu)件斜截面承載力方程等均是通過對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件的承載力實(shí)驗(yàn)破壞現(xiàn)象、特征規(guī)律和材料的破壞程度等進(jìn)行一定的理論分析得到，因此《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》課程的教學(xué)離不開鋼筋混凝土構(gòu)件的承載力實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)過程中鋼筋混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)、制作和受力全過程的實(shí)驗(yàn)，對(duì)構(gòu)件承載力、剛度和裂縫進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)破壞形態(tài)進(jìn)行觀測(cè)等工作，進(jìn)一步加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件受力性能、承載力計(jì)算理論、裂縫及變形性能的理解，初步掌握結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的整理和分析，提高了實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告的撰寫能力。根據(jù)筆者對(duì)多個(gè)大專院?！痘炷两Y(jié)構(gòu)基本原理》課程教學(xué)的調(diào)查分析，鑒于實(shí)驗(yàn)條件和學(xué)時(shí)限制，大多數(shù)院校所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少，僅開展了鋼筋混凝土適筋梁正截面破壞的受力全過程實(shí)驗(yàn)、鋼筋混凝土梁斜截面剪壓破壞的受力全過程實(shí)驗(yàn)和大偏心受壓構(gòu)件正截面破壞的受力全過程實(shí)驗(yàn)。對(duì)于鋼筋混凝土少筋梁、超筋梁正截面破壞的受力全過程實(shí)驗(yàn);鋼筋混凝土梁斜截面斜壓破壞、斜拉破壞的受力全過程實(shí)驗(yàn)以及小偏心受壓構(gòu)件正截面破壞的受力全過程實(shí)驗(yàn)并未開設(shè)。個(gè)別院校未開設(shè)任何混凝土構(gòu)件承載力破壞實(shí)驗(yàn)，僅通過觀看實(shí)驗(yàn)錄像了解混凝土承載力破壞現(xiàn)象。由于缺乏混凝土構(gòu)件承載力破壞實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)混凝土構(gòu)件的承載力基本原理與鋼筋設(shè)計(jì)計(jì)算方法理解不透徹，教師在授課時(shí)也感覺底氣不足。然而如果大面積開展混凝土構(gòu)件承載力實(shí)驗(yàn)又是不現(xiàn)實(shí)的。首先經(jīng)濟(jì)投入大，成本高。混凝土構(gòu)件承載力破壞實(shí)驗(yàn)需要有加載裝置、測(cè)試儀器及制作構(gòu)件等費(fèi)用，需要幾十萬的經(jīng)費(fèi)投入，同時(shí)要有相關(guān)的場(chǎng)地及人工成本。另一方面，《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》課程的學(xué)時(shí)有限，目前課程普遍為64學(xué)時(shí)，如果在混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)方面投入太多學(xué)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》理論知識(shí)學(xué)時(shí)不夠的難處。因此采用有限元軟件對(duì)混凝土構(gòu)件破壞發(fā)展過程進(jìn)行數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，并且可以重復(fù)性觀看，使學(xué)生獲得更多的混凝土知識(shí)，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)研究，在某些方面可以取代或優(yōu)于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究［7，8］。

2ABAQUS有限元軟件在《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》課程教學(xué)中的應(yīng)用案例

混凝土材料的強(qiáng)度尺寸效應(yīng)是指混凝土強(qiáng)度隨著結(jié)構(gòu)體積的增大而降低的現(xiàn)象。該理論是《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》課程教學(xué)中的難點(diǎn)，學(xué)生往往很難理解混凝土材料的強(qiáng)度尺寸效應(yīng)現(xiàn)象。如果采用試驗(yàn)教學(xué)，經(jīng)濟(jì)投入高且占用學(xué)時(shí)。為此我們?cè)凇痘炷两Y(jié)構(gòu)基本原理》課程中引入新的教學(xué)手段。借助于ABAQUS有限元軟件，建立不同體積的混凝土立方體、棱柱體有限元仿真模型，開展了直接拉伸和壓縮荷載作用下的混凝土強(qiáng)度尺寸效應(yīng)的數(shù)值模擬。圖2為邊長(zhǎng)150mm，250mm，350mm和450mm的立方體混凝土細(xì)觀力學(xué)模型，開展立方體單軸拉伸數(shù)值實(shí)驗(yàn)，測(cè)得了不同體積混凝土試件模型的抗拉強(qiáng)度，如表1所示。

3結(jié)語(yǔ)

篇2

關(guān)鍵詞：腐蝕混凝土、無損檢測(cè)、應(yīng)用探討

中圖分類號(hào)：TU528.33文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

包括許多方面的耐久性混凝土結(jié)構(gòu)問題，混凝土化學(xué)侵蝕、鋼筋銹蝕、凍融損傷、堿骨料反應(yīng)等。其中，已引起各國(guó)工程界的極大關(guān)注就是混凝土中鋼筋銹蝕，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性被認(rèn)為是當(dāng)今影響的首要問題，銹蝕的過程在鋼筋混凝土中發(fā)生，是鋼筋氧化層被破壞的外保護(hù)性，F(xiàn)e203、Fe304的混合物為鋼筋電子過程中銹蝕的產(chǎn)物。初始的銹蝕，混凝土的空隙中應(yīng)受到鋼筋銹蝕產(chǎn)物的滲透，當(dāng)鋼筋周圍被填滿混凝土孔隙之后，鋼筋周圍生成聚集的銹蝕產(chǎn)物在繼續(xù)，產(chǎn)生徑向膨脹應(yīng)力在鋼筋混凝土上，該膨脹應(yīng)力產(chǎn)生拉應(yīng)力在混凝土內(nèi)部，當(dāng)混凝土抗拉強(qiáng)度被拉應(yīng)力超過時(shí)，隨裂縫的進(jìn)一步縱向擴(kuò)展，混凝土開裂，順筋脹裂在混凝土表面出現(xiàn)。

有效地進(jìn)行評(píng)估性檢測(cè)對(duì)銹蝕混凝土構(gòu)件，采集銹蝕結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的表現(xiàn)裂縫深度、混凝土強(qiáng)度性能、銹蝕構(gòu)件阻尼系數(shù)、寬度、以及鋼筋銹蝕程度、銹蝕速率、自振頻率等基本數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行綜合分析對(duì)無損檢測(cè)結(jié)果，構(gòu)件剩余承載力被推斷，形成耐久性的綜合評(píng)判體系與銹蝕混凝土構(gòu)件承載能力，從而，進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估和預(yù)測(cè)對(duì)銹蝕混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

一、無損檢測(cè)技術(shù)

最近幾年，在銹蝕混泥土常用的無損檢測(cè)技術(shù)主要有：超聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、渦流檢測(cè)以及射線檢測(cè)這五大常用檢測(cè)方法。其中射線檢測(cè)和超聲檢測(cè)主要是用于檢測(cè)物體的內(nèi)部異常的方法；磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)主要是用于檢測(cè)物體外表缺陷的方法。無損檢測(cè)技術(shù)的主要特點(diǎn)有：不損壞試件的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。在能保證試件的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不受到損壞的情況下對(duì)試件實(shí)施檢測(cè)。基本上在進(jìn)行檢測(cè)完之后，物品的檢出率能達(dá)到百分之百，這是無損檢測(cè)的最大特點(diǎn)。

各種無損檢測(cè)方法都有它的優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的材料和性質(zhì)等多方面的因素，取長(zhǎng)補(bǔ)短，選擇合適的無損檢測(cè)方法來提高檢測(cè)結(jié)果的正確率。無損檢測(cè)技術(shù)不能檢測(cè)需要進(jìn)行破壞性檢測(cè)的工程，只有將無損檢測(cè)得出的結(jié)論和進(jìn)行破壞性試驗(yàn)得出的結(jié)論進(jìn)行分析和對(duì)比，才能最終做出準(zhǔn)確的評(píng)定。

二、腐蝕混凝土性能檢測(cè)與評(píng)估

通常，作為混凝土主要性能的混凝土抗壓強(qiáng)度。對(duì)銹蝕混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，采用無損檢測(cè)法，技術(shù)規(guī)程由于相應(yīng)的設(shè)有，可行性不具有。試驗(yàn)儀器率銹蝕構(gòu)件進(jìn)行無損檢測(cè)，并采用無損檢測(cè)與破壞性試驗(yàn)相結(jié)合的方法，從而可以進(jìn)行有效評(píng)估對(duì)銹蝕結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

目前，壓痕法、回彈法、聲速衰減綜合法、射線法、拔出法、超聲脈沖法、鉆芯法、超聲法、超聲回彈等綜合法，可以對(duì)普通混凝土的強(qiáng)度測(cè)定。但腐蝕混凝土的強(qiáng)度檢測(cè)應(yīng)用這些方法應(yīng)，相應(yīng)的試驗(yàn)研究還很缺乏，混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體通過遭受15%的硫酸腐蝕后，對(duì)比測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行45組回彈抗壓中，對(duì)混凝土經(jīng)過硫酸腐蝕，進(jìn)行強(qiáng)度回彈檢測(cè)，宜采用分級(jí)強(qiáng)度的專用回彈曲線，還未見相關(guān)的記載，在其它腐蝕類型的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中。

但是我們發(fā)現(xiàn)，通過研究，在銹蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土中的鋼筋銹蝕產(chǎn)物滲透，混凝土脹裂之前在鋼筋，由于孔隙率降低在混凝土內(nèi)部，致密性增強(qiáng)在混凝土中，可以一定程度上提高混凝土強(qiáng)度。出現(xiàn)較大的裂縫時(shí)，在混凝土銹裂損傷的內(nèi)部，受到破壞后的混凝土水泥結(jié)構(gòu)，才會(huì)降低混凝土強(qiáng)度。

三、銹蝕混凝土損傷位置與損傷區(qū)域的動(dòng)力測(cè)量

銹蝕混凝土結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)明顯順筋開裂時(shí)，要確定其銹蝕損傷區(qū)域與銹蝕損傷位置，其銹蝕狀態(tài)阻尼系數(shù)和自振頻率，一般采用共振法測(cè)定，通過鋼筋混凝土梁的原始技術(shù)資料與已經(jīng)掌握的頻率測(cè)量值，參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，對(duì)鋼筋的銹蝕程度與銹蝕位置等。

通過簡(jiǎn)支梁銹蝕損傷位置的模擬，利用能量法導(dǎo)出梁的自由振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，從而得到梁的低階頻率，然后運(yùn)用最小二乘法建立目標(biāo)函數(shù)，鋼筋銹蝕參量通過非線性迭代識(shí)別出，但人為假定的鋼筋輕微銹蝕時(shí)損傷區(qū)域剛度，是否與鋼筋均勻銹蝕區(qū)域剛度在自然條件下是否相符，試驗(yàn)研究有待于進(jìn)一步提高，利用傳感器接收鋼筋銹蝕的聲發(fā)射探測(cè)法，彈性應(yīng)力波是引起周圍混凝土開裂釋放前奏，其要發(fā)生變化波形與振幅，混凝土損傷的確切位置在鋼筋發(fā)生銹蝕膨脹引起。

四、銹蝕混凝土裂縫深度與寬度測(cè)量

由于在15mm~45mm之間的普通混凝土保護(hù)層厚度，對(duì)淺裂縫的混凝土 (小于5Omm的深度)，超聲檢測(cè)方法可以采用，如圖1所示是其基本檢測(cè)方法:

圖1

由銹蝕鋼筋表面開始產(chǎn)生微裂縫的銹蝕混凝土裂縫開展順序，裂縫向四周擴(kuò)展，隨銹蝕程度加深，直達(dá)保護(hù)層表面的混凝土，裂縫在表觀可見。由此可見，必然有鋼筋從裂縫中間穿過，對(duì)銹蝕裂縫而言。技術(shù)規(guī)程的條文說明指出的超聲法檢測(cè)混凝土缺陷，是當(dāng)靠近換能器時(shí)的鋼筋穿過裂縫時(shí)，使聲信號(hào)短路的鋼筋，不反映裂縫深度在讀取時(shí)?？梢员苊怃摻钜鸬挠绊懺诔暡ㄊ撞ㄏ辔环崔D(zhuǎn)法里，因此，銹蝕混凝土裂縫深度的檢測(cè)可用，如圖2所示是其的基本原理：

圖2

在0.1cm~2cm之間的銹蝕混凝土結(jié)構(gòu)表觀裂縫寬度，銹蝕裂縫超過2cm時(shí)，暴筋現(xiàn)象大都出現(xiàn)，意味正常使用極限狀態(tài)在結(jié)構(gòu)超過出現(xiàn)。測(cè)量銹蝕裂縫寬度，筆式讀數(shù)放大鏡可采用，刻度計(jì)與放大鏡相結(jié)合的原理，在0.1mm~10mm之間的讀數(shù)范圍，讀數(shù)精確的微裂縫寬度。自制裂縫寬度紙讀數(shù)或可直接用刻度尺，在大于1 cm的裂縫時(shí)。

五、銹蝕鋼筋的無損檢測(cè)

無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展很快在鋼筋銹蝕中，包括兩個(gè)方面的檢測(cè)：一是檢測(cè)鋼筋銹蝕程度；二是檢測(cè)鋼筋銹蝕速率。

1、檢測(cè)鋼筋銹蝕程度

在鋼筋混凝土陰極區(qū)與陽(yáng)極區(qū)存在著電位差，是半電池電位法基本原理，導(dǎo)致鋼筋腐蝕是電子流動(dòng)。一個(gè)放在混凝土表面的半電池與我們通過測(cè)量的鋼筋之間的電位差，可以對(duì)鋼筋可能的銹蝕程度來預(yù)測(cè)。

鋼筋銹蝕程度進(jìn)行用半電池電位法預(yù)測(cè)，可見表1參照標(biāo)準(zhǔn)：

表1

要嚴(yán)格遵照操作規(guī)程在半電池電位法測(cè)量過程中，碳化深度、環(huán)境相對(duì)濕度、氯離子含量、水泥品種、水灰比、保護(hù)層厚度等因素，都會(huì)產(chǎn)生影響對(duì)測(cè)量結(jié)果。原因在于高阻抗的混凝土表而會(huì)使表面負(fù)電勢(shì)降低，從而難以確知鋼筋實(shí)際銹蝕情況：由于氧氣缺乏引起的陰極極化會(huì)使負(fù)電勢(shì)增大，實(shí)際上用銹蝕速率法時(shí)測(cè)值反而降低。另外，決定銹蝕情況的銹蝕電流與半電池電位之間始終未能找到相應(yīng)的關(guān)系，所以，該方法較多地應(yīng)用于銹蝕程度的定性測(cè)量。

六、無損檢測(cè)技術(shù)在銹蝕混泥土檢測(cè)應(yīng)用中建議

對(duì)銹蝕混泥土的檢測(cè)要采用多種方法，綜合進(jìn)行檢測(cè)。這些方法都是對(duì)混凝土的某些物理量的變化進(jìn)行檢測(cè)。一般采用兩種、兩種以上的方法進(jìn)行檢測(cè)，以物理量的變化為依據(jù)，這樣可以使得檢測(cè)結(jié)果更為準(zhǔn)確，以往的檢測(cè)內(nèi)容比較單一，要擴(kuò)展檢測(cè)內(nèi)容。無損檢測(cè)技術(shù)除了檢測(cè)銹蝕混泥土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損壞情況，還需要檢測(cè)建筑材料，如混凝土的耐久性、結(jié)構(gòu)的損壞程度等各個(gè)方面。

總之，結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的重要課題就是腐蝕結(jié)構(gòu)耐久性研究，結(jié)構(gòu)工程的加固、結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算、結(jié)構(gòu)的耐久性評(píng)估、結(jié)構(gòu)剩余壽命預(yù)測(cè)等，研究銹蝕檢測(cè)新方法，都要以銹蝕結(jié)構(gòu)物的準(zhǔn)確檢測(cè)為前提，專用儀器用在開發(fā)銹蝕檢測(cè)中，在不同環(huán)境的腐蝕中，進(jìn)行評(píng)定對(duì)已有的結(jié)構(gòu)檢測(cè)儀器，檢測(cè)精度可以提高，腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)耐久性檢測(cè)方面的關(guān)鍵技術(shù)，就是我們的無損檢測(cè)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

篇3

【關(guān)鍵詞】混凝土；腐蝕；鋼筋；耐久性

一、鋼筋銹蝕的基本原理

（1）氯化物的作用。氯化物是一種鋼筋的活化劑，當(dāng)其濃度不高時(shí)，亦能使處于堿性混凝土有害物質(zhì)中鋼筋的鈍化膜破壞。這與氯離子的高吸附性有直接關(guān)系。它置換吸附的氧破壞鈍化膜而導(dǎo)致鋼筋發(fā)生潰爛銹蝕。（2）鈣鹽的作用。當(dāng)含鹵氣體，如氯化氫、氯氣、二氧化氯、溴和碘的蒸氣滲入混凝土孔隙時(shí)，溶解在其液相中形成酸，該酸又與水泥石中的氫氧化鈣、硅酸鹽、鋁酸鹽及其它化合物發(fā)生反應(yīng)生成相應(yīng)鈣鹽、硅酸凝膠等水化物，于是混凝土被中和而導(dǎo)致水泥石變質(zhì)，逐漸喪失鈍化鋼筋的能力。這種鈣鹽具有可溶性、吸濕性，在高濕度的條件下其對(duì)鋼筋的溶蝕作用也是強(qiáng)烈的。（3）PH值大小?；炷恋膲A性及其孔隙中的PH值為12～13的氫氧化鈣飽和溶液有利于形成和保持鋼筋的鈍化膜，則鋼筋處于高抗腐蝕狀態(tài)。當(dāng)混凝土的PH值由于各種原因降至11.8或更低時(shí)，由于不能保存鈍化膜，則鋼筋的鈍化變得不穩(wěn)定，甚至被破壞。

二、鋼筋銹蝕破壞的形式及其危害

鋼筋銹蝕后產(chǎn)生的垢塊之體積是其銹蝕層體積的2.5～3倍，因而擠壓周圍的混凝土并發(fā)生超過其抗拉強(qiáng)度的拉應(yīng)力，結(jié)果使保護(hù)層沿著銹蝕的鋼筋形成裂縫。接著有害有害物質(zhì)沿著裂逢大量侵入，則鋼筋的銹蝕不斷加快。這時(shí)，鋼筋與混凝土的粘結(jié)力遭到破壞，共同工作能力大幅度下降。鋼筋在混凝土中因銹蝕而發(fā)生破壞是由于其表面層變成銹斑而削弱截面積引起的。在含氯鹽的混凝土中的鋼筋之銹蝕是典型的不均勻的坑銹蝕。對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物物來說，局部的鋼筋受損要比勻質(zhì)受損更危險(xiǎn)。其原因是：第一，在坑腐蝕情況下，鋼筋局部的斷面削弱發(fā)展比勻質(zhì)銹蝕要快；第二，結(jié)構(gòu)物損害到危險(xiǎn)程度時(shí)沒有象保護(hù)層剝落的明顯預(yù)兆。

三、預(yù)防鋼筋銹蝕的措施

（1）設(shè)計(jì)、施工方面。第一，在工程設(shè)計(jì)中采取切實(shí)可行措施，預(yù)防有害有害物質(zhì)對(duì)鋼筋的侵蝕。一是采取通風(fēng)措施排除、過濾有害氣體，凈化建筑物的使用環(huán)境；二是在建筑物發(fā)生有害有害物質(zhì)的一面做保溫、隔熱、隔氣層，避免主體結(jié)構(gòu)物受高溫、冷凍或濕汽的作用，保護(hù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物始終處于不發(fā)生鋼筋銹蝕的限度以內(nèi)。第二，在結(jié)構(gòu)物中設(shè)置可靠的鋼筋保護(hù)層。第三，嚴(yán)格控制混凝土中氯化物的含量。我國(guó)公路工程規(guī)定：“在鋼筋混凝土中不得摻用氯化鈣、氯化鈉等氯鹽。位于溫暖和嚴(yán)寒地區(qū)、無侵蝕性有害物質(zhì)影響及與土直接接觸的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土中的氯離子含量不宜超過水泥用量的0.3%……”建筑工程《鋼筋混凝土工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》中對(duì)氯的含量也作了嚴(yán)格規(guī)定。第四，在工程中使用高效減水劑。減水劑摻入混凝土拌合物中對(duì)水泥顆粒有強(qiáng)烈的分散作用，能顯著降低水灰比，提高混凝土的密實(shí)度，增強(qiáng)其抗?jié)B能力，阻礙有害物質(zhì)的侵入。第五，在混凝土中摻加亞硝酸鈉、亞硝酸鈣等阻銹劑，可有效地提高混凝土的保護(hù)性能，但在摻加前應(yīng)進(jìn)行配合比試驗(yàn)，確定其最佳摻量。（2）對(duì)鋼筋、混凝土進(jìn)行防護(hù)。第一，對(duì)鋼筋進(jìn)行保護(hù)。一是開發(fā)鋼筋新品種，如在鋼材中加入微量元素，從而提高其防銹蝕能力；二是給鋼筋涂覆保護(hù)層，如鍍鋅、涂覆環(huán)氧層、特種涂料或特種漆等，能有效防護(hù)有害有害物質(zhì)的侵入。第二，對(duì)混凝土進(jìn)行防護(hù)。一是可以在混凝土表面涂刷防水膜，能隔斷含有氯離子的水、汽侵入混凝土中對(duì)鋼筋造成腐蝕；二是對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物用聚合物浸漬，填充已硬化混凝土的一些孔隙，使混凝土變?yōu)楦邚?qiáng)、耐久，而且?guī)缀醪煌杆?；亦可用聚合物混凝土或乳液改性混凝土做?gòu)件的覆蓋層，不僅有較好的力學(xué)性能和耐久性，其隔離性也很強(qiáng)。第三，采取陰極保護(hù)法。由前所述我們可以看到，如果減小電位差，即減少電子在金屬中移動(dòng)的電動(dòng)力和減小金屬表面陽(yáng)極與陰極之間電解質(zhì)中離子移動(dòng)的電動(dòng)力（即銹蝕電流），就可能使銹蝕過程減慢。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物是公路工程中廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)物形式之一。這些鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物物由于惡劣的自然環(huán)境或生產(chǎn)工藝的制約，長(zhǎng)期受著有害有害物質(zhì)的侵蝕作用，造成了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的腐蝕性破壞，其損失是驚人的。因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物中鋼筋的銹蝕與保護(hù)是一個(gè)十分重要的課題，必須引起工程界技術(shù)人員的廣泛重視。

參 考 文 獻(xiàn)

篇4

關(guān)鍵詞：高層建筑設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)措施

1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

水平荷載起控制作用，側(cè)面位移必須加以限制，軸向變形在側(cè)移中占有很大的份額，所以在結(jié)構(gòu)體系選型時(shí)應(yīng)充分考慮這幾個(gè)特點(diǎn)。對(duì)于低層、多層或高層建筑，其豎向和水平結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的基本原理是相同的。但隨著高度的增加，由于以下兩個(gè)原因，豎向結(jié)構(gòu)體系成為設(shè)計(jì)的控制因素：一個(gè)是較大的豎向荷要求有較大的柱、墻和井筒；另一個(gè)更重要的是，側(cè)向力所產(chǎn)生的傾覆力矩和剪切變形要大得多，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須以精心設(shè)計(jì)來保證。

2高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中采用鋼和鋼筋混凝土的特點(diǎn)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造價(jià)低，材料來源豐富，能澆注成各種復(fù)雜斷面形狀，可組成多種結(jié)構(gòu)體系，并可節(jié)省鋼材，耐久性、耐火性好，承載能力也不低，經(jīng)過合理設(shè)計(jì)，可獲得較好的抗震性能。它的主要缺點(diǎn)是構(gòu)件斷面大，自重大，費(fèi)模費(fèi)工。而鋼材強(qiáng)度高，韌性大，易于加工。高層鋼結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)斷面小，自重輕，抗震性能好的優(yōu)點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可在工廠加工，能縮短現(xiàn)場(chǎng)施工工期，施工方便。但是高層鋼結(jié)構(gòu)用鋼量大，造價(jià)很高，而且耐火性能不好，需要用大量防火涂料，增加了工期和造價(jià)。由于鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)各有所長(zhǎng)，又各有所短，所以更為合理的結(jié)構(gòu)是同時(shí)采用鋼和鋼筋混凝土材料的組合結(jié)構(gòu)。

3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的幾個(gè)問題及措施

3.1 結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度問題

按我國(guó)現(xiàn)行《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002)規(guī)定，綜合考慮經(jīng)濟(jì)與適用的原則，給出了各種常見結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度，詳見下表。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高樓的最大適用高度（m）

結(jié)構(gòu)體系 非抗震設(shè)計(jì) 抗震設(shè)防烈度

6度 7度 8度 9度

框架 現(xiàn)澆 70 60 55 45 25

整體裝配 60 50 35 25 不應(yīng)采用

框架―剪力墻和框架簡(jiǎn)體 現(xiàn)澆 140 130 120 100 50

裝配整體 100 100 90 70 不應(yīng)采用

現(xiàn)澆剪力墻 無框支墻 150 140 120 100 60

部分框支墻 130 120 100 80 不應(yīng)采用

簡(jiǎn)中簡(jiǎn)及成束簡(jiǎn) 200 180 150 120 80

這個(gè)高度是在我國(guó)目前建筑科研水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和施工技術(shù)水平下，較為穩(wěn)妥的，也是與目前整個(gè)土木工程規(guī)范體系相協(xié)調(diào)的。可實(shí)際上，已有許多混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑的高度超過了這個(gè)限制，如：采用組合結(jié)構(gòu)體系的金茂大廈，高達(dá)420.15m(建筑高度)；采用混凝土結(jié)構(gòu)體系的中信廣場(chǎng)，也高達(dá)322m(建筑高度)。對(duì)于超高限建筑物，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度。因?yàn)樵诘卣鹆ψ饔孟?，超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會(huì)發(fā)生很大的變化。隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變，即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍，如安全指標(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等。

3.2 建筑材料的選用和結(jié)構(gòu)體系問題

在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理是工程技術(shù)人員非常重視的問題。我國(guó)150m以上的建筑，采用了三種主要結(jié)構(gòu)體系：框一筒、筒中筒和框架一支撐。這些也是其他國(guó)家高層建筑經(jīng)常采用的主要結(jié)構(gòu)體系。但國(guó)外在地震區(qū)，多是以鋼結(jié)構(gòu)為主，而在我國(guó)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)占了90%。如此高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)，在國(guó)內(nèi)外都還沒有經(jīng)受較大地震作用的考驗(yàn)?；旌辖Y(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土內(nèi)筒往往要承受80%以上的地震作用剪力，有的高達(dá)90%以上。由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土核心筒為主，變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準(zhǔn)。但因其彎曲變形的側(cè)移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移，不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，而且效果不大，有時(shí)不得不加大混凝土筒的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)，形成加強(qiáng)層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值。此外，在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時(shí)，需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強(qiáng)層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成大剛度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變，常常會(huì)使與加強(qiáng)層或轉(zhuǎn)換層相鄰的柱構(gòu)件剪力突然加大，且加強(qiáng)層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁。此在需要設(shè)置加強(qiáng)層及轉(zhuǎn)換層時(shí)，要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式，盡量降低其本身剛度，以減少不利影響。

在高層建筑中，根據(jù)現(xiàn)在我國(guó)建筑鋼材的類型、品種和鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力，建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土(柱)結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺寸，并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。在超過一定高度后，為減小風(fēng)振，鋼骨(鋼管)混凝土通常作為首選。采用格構(gòu)式的型鋼時(shí)，震害嚴(yán)重，采用實(shí)腹式的熱軋型鋼或焊接工字鋼的，則震害要減少許多。

3.3 控制柱的軸壓比與短柱問題

在鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)中，往往為了控制柱的軸壓比而使柱的截面很大，而柱的縱向鋼筋卻為構(gòu)造配筋。即使采用高強(qiáng)混凝土，柱斷面尺寸也不能明顯減小。限制柱的軸壓比是為了使柱子處于大偏壓狀態(tài)，防止受拉鋼筋未達(dá)屈服而混凝土被壓碎。柱的塑性變形能力小，則結(jié)構(gòu)的延性就差，當(dāng)遭遇地震時(shí)，耗散和吸收地震能量少，結(jié)構(gòu)容易被破壞。但是在結(jié)構(gòu)中若能保證強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)，且梁具有良好延性，則柱子進(jìn)入屈服的可能性就大大減少，此時(shí)可放松軸壓比限值。另外，許多高層建筑底幾層柱的長(zhǎng)細(xì)比雖然小于4，但并不一定是短柱。因?yàn)榇_定是不是短柱的參數(shù)是柱的剪跨比，只有剪跨比小于2的柱才是短柱。有專家學(xué)者提出現(xiàn)行抗震規(guī)范應(yīng)采用較高軸壓比。但是即使能調(diào)整軸壓比限值，柱斷面并不能由于略微增大軸壓比限值而顯著減小。因此在抗震的超高層建筑中采用鋼筋混凝土是否合理值得商榷。

3.4 高烈度區(qū)要采用抗震措施與抗震構(gòu)造措施

現(xiàn)在許多專家學(xué)者提出，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度己不能適應(yīng)國(guó)情的需要，認(rèn)為我國(guó)“取用了可能是世界上最低的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度”并主張“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度水平應(yīng)該大幅度提高”。此外，對(duì)于“小震不壞，中震可修，大震不倒”這個(gè)抗震設(shè)計(jì)原則，在新形勢(shì)下也有重新審核的必要。我國(guó)現(xiàn)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)比較低，當(dāng)取50年為分析年限時(shí)，小震烈度對(duì)應(yīng)的被超越概率為63.2%，重現(xiàn)期為50年，中震烈度對(duì)應(yīng)的被超越的概率為10%，重現(xiàn)期為475年，大震對(duì)應(yīng)的超越的概率為2%左右，重現(xiàn)期為2000年左右，同時(shí)規(guī)定抗震設(shè)防烈度與設(shè)計(jì)基本地震加速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)低的根本原因在于國(guó)家財(cái)力物力有限。我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)除了設(shè)防烈度較低外，具體抗震計(jì)算方法和構(gòu)造規(guī)定的安全度也不如國(guó)外；在配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等一系列保證抗震延性的要求上，與外國(guó)相比，也有異同，其中的8度區(qū)，我國(guó)就明顯不如外國(guó)嚴(yán)格。隨著社會(huì)財(cái)富的增長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)失效帶來的損失愈來愈大，加之結(jié)構(gòu)造價(jià)在整個(gè)投資中的比例下降，因而結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度下應(yīng)該采用彈性設(shè)計(jì)，特別是高烈度區(qū)要有嚴(yán)格的抗震措施與抗震構(gòu)造措施來保證結(jié)構(gòu)的安全。

篇5

【關(guān)鍵字】：橋梁加固、八種方法、臺(tái)后加孔

中圖分類號(hào)： K928 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1 前言

對(duì)原有橋梁進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)、改造翻新，最大程度利用現(xiàn)有資源，保證其使用安全，延長(zhǎng)其使用壽命是當(dāng)今國(guó)際工程界關(guān)注的重大課題之一。

2 橋梁加固常用的方法

橋梁加固常用的方法有以下八種：

2.1 橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法

在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層，一般先鑿除舊橋面，使其與原有主梁形成整體，達(dá)到增大主梁有效高度和抗壓截面強(qiáng)度，改善橋梁荷載橫向分布能力，從而達(dá)到提高橋梁的承載能力的目的。

2.2 外包混凝土加固法

外包混凝土加固法又稱增大截面加固法，它是通過增大構(gòu)件的截面和配筋，以提高構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性并減少裂縫寬度。對(duì)于梁橋、拱橋、剛架橋、墩臺(tái)、基礎(chǔ)等，在條件許可的情況下均可采用該方法加固。外包混凝土將使原結(jié)構(gòu)增加一部分恒載重量，因而在擬定外包混凝土尺寸時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮外包構(gòu)件以下的結(jié)構(gòu)承載能力是否足夠，這是外包混凝土方案是否成立的前提。

2.3 鋼板粘貼加固法

由于交通量的增加，主梁承載力不足，或縱向主筋出現(xiàn)嚴(yán)重的銹蝕，或梁板橋的主梁出現(xiàn)嚴(yán)重橫向裂縫，此時(shí)，可用粘結(jié)劑及錨栓將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位，使其與結(jié)構(gòu)形成整體，以鋼板代替增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，提高橋梁的承載能力與耐久性。

2.4 噴錨混凝土加固法

首先是用植筋法將錨筋植入待補(bǔ)強(qiáng)部位的結(jié)構(gòu)內(nèi)，掛設(shè)補(bǔ)強(qiáng)鋼筋網(wǎng)，然后再噴射一定厚度的混凝土，形成與原結(jié)構(gòu)共同受力的組合結(jié)構(gòu)。噴錨混凝土是借助噴射機(jī)械，利用壓縮空氣將新混凝土混合料，通過噴嘴高速噴射到已錨固好鋼筋的受噴面上，凝結(jié)硬化后形成一種鋼筋混凝土。

2.5 改變結(jié)構(gòu)受力體系的加固法

這種加固、改造方法是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系，達(dá)到提高橋梁的承載能力的目的。它的基本原理是以減少控制截面的內(nèi)力為目的進(jìn)行加固。對(duì)于拱橋加固，可通過體系轉(zhuǎn)換法將單純拱的受力狀態(tài)改變?yōu)楣傲航M合體系受力狀態(tài)，即將拱上建筑變?yōu)榱菏浇Y(jié)構(gòu)，拱梁組合體系受力狀態(tài)較單純拱更為均勻。另外，對(duì)于拱式拱上建筑的舊橋，改拱式為梁式拱上建筑，所帶來的恒載重量減少量是非常顯著的。

2.6 體外預(yù)應(yīng)力加固法

體外預(yù)應(yīng)力加固法主要用于梁式橋（包括簡(jiǎn)支梁、懸臂梁、連續(xù)體系梁橋等）正常使用極限狀態(tài)超限的結(jié)構(gòu)，通過對(duì)舊橋施加體外預(yù)應(yīng)力，能夠達(dá)到減少或消除裂縫，減小梁體下?lián)?，改善結(jié)構(gòu)各截面應(yīng)力狀態(tài)的目的。其基本原理是通過在梁體外設(shè)鋼質(zhì)的拉桿或撐桿，并與被加固梁體錨固連接，然后施加預(yù)應(yīng)力，強(qiáng)迫后加拉桿受力，從而改變?cè)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，并降低原結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，使結(jié)構(gòu)承載力顯著提高，且可減少結(jié)構(gòu)變形，縮小裂縫寬度甚至閉合。

2.7 減輕拱上自重加固法

減輕拱上自重也是一種調(diào)整拱上恒載分布的手段，盡管它們的目的都是為了恢復(fù)和提高原橋的承載能力，但它們的出發(fā)點(diǎn)和適用場(chǎng)合卻是不相同的。調(diào)整拱上恒載分布是針對(duì)主拱圈變形過大，通過調(diào)整拱上恒載的辦法來調(diào)整拱軸線與壓力線；采用減輕拱上建筑的自重，則主要是針對(duì)某些雙曲拱橋的基礎(chǔ)承載能力較低，通過這一措施降低對(duì)基礎(chǔ)承載力的要求。

2.8 拱橋的拱圈和拱肋常用的幾種加固方法

為了提高拱橋的承載能力，往往采用增加拱圈厚度和剛度，加大拱肋截面、增設(shè)新拱肋等方法，下面介紹不同情況下的不同加固方法。

（1） 磚石拱橋的拱圈內(nèi)壁出現(xiàn)表層剝落、松散、老化等情況且不適應(yīng)目前交通時(shí)，可采用在肋圈內(nèi)壁掛鋼絲網(wǎng)，并噴射水泥砂漿的加固法。

（2）鋼筋混凝土拱圈內(nèi)壁澆筑加固法。拱橋拱圈內(nèi)壁損壞嚴(yán)重時(shí)可采用此法，具體做法與上述方法相似。

（3）原拱上增設(shè)鋼筋混凝土拱圈加固法。此法是拱橋中較常用的加固法之一，它不僅加固了拱圈，且將原有開裂拱聯(lián)結(jié)在一起，也利于橋面排水。

（4）拱橋鋼板箍與螺栓錨固法。石拱橋可在拱圈的跨中和 1/4 處加設(shè)三道（或多道，視情況而定）鋼板箍（鋼板厚可用 6～8mm）或鋼拉桿，用螺栓在拱底及拱側(cè)鉆孔錨固，并注意將錨固點(diǎn)設(shè)在拱圈厚度的 1/3 處，此法可提高拱橋的整體強(qiáng)度，達(dá)到較好的加固效果。

以上介紹的常用加固方法為傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)加固方法，雖然有效，但均受到一定條件的限制，存在以下缺點(diǎn)：對(duì)結(jié)構(gòu)的外觀及使用空間均有一定的影響；施工時(shí)的濕作業(yè)和大型設(shè)備對(duì)環(huán)境和生產(chǎn)有一定影響；在有的方法中新舊兩部分的連接對(duì)原結(jié)構(gòu)有一定的損傷；加固材料易腐蝕或脫落；增加結(jié)構(gòu)物的荷重等。

3 采用在臺(tái)后加孔的方法處理橋臺(tái)

在軟土地基上修建橋梁可能會(huì)造成軟基病害，經(jīng)常由于設(shè)計(jì)上壓縮孔徑過多、總體布置欠妥，地基土質(zhì)松軟及承載能力過低而致使橋臺(tái)位移，特別是拱式體系上部結(jié)構(gòu)，由于橋臺(tái)位移而使主拱圈開裂等常有發(fā)生。盡管是梁式上部結(jié)構(gòu)，也會(huì)因橋臺(tái)位移而產(chǎn)生病害，有的時(shí)侯因臺(tái)后填土過高且臺(tái)后填土夯實(shí)不夠，加之軟土地基的影響，發(fā)生土體滑塌，甚至?xí)霈F(xiàn)橋臺(tái)樁基剪斷等事故。對(duì)于上述情況，如采用橋臺(tái)后加孔減載的改造措施，尚可取得較好的效果。

某地區(qū)一座雙曲拱橋，全橋建成后即發(fā)現(xiàn)原橋臺(tái)明顯下沉，致使拱頂3-4m范圍內(nèi)拱肋下緣開裂，拱腳處主拱圈和拱座脫開，裂縫寬度達(dá)9到13mm，呈上窄下寬狀。分析原因，主要是由于橋位處土質(zhì)較差，表層為淤泥，下為深2m的粘土，下層為亞砂土類粉砂且含腐植質(zhì)雜質(zhì)，經(jīng)果大量地試驗(yàn)，在3米深處土基容許承載力僅為0.15MPa。最終確定采用臺(tái)后加孔減載的方法進(jìn)行改造，先拆除臺(tái)后10m長(zhǎng)的駁坎及填土，改為2孔5米的鋼筋混凝土板橋。在拆除駁坎時(shí)要分兩次進(jìn)行處理，先拆掉其中一部分，待加孔的墩臺(tái)基礎(chǔ)間的混凝土支撐地梁澆筑完畢并達(dá)到一定強(qiáng)度以后，然后將駁坎拆除至與原橋臺(tái)基礎(chǔ)頂面相平。澆筑支撐地梁是，在拱腳肋座脫離處塞入三角形楔形鐵塊后進(jìn)行。橋臺(tái)處理后，對(duì)原拱肋可采用加大拱肋截面的方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。經(jīng)過以上技術(shù)處理以后，橋臺(tái)的沉降量增加甚少，效果十分明顯。從以上的案例來分看，對(duì)于軟土地基地區(qū)的橋梁，特別是高填土的情況，還要進(jìn)行設(shè)計(jì)以確定橋梁的總體布置，這些因素都要慎重的進(jìn)行考慮，不但要考慮到工程造價(jià)，還要對(duì)各種施工中可能給橋梁結(jié)構(gòu)帶來的危害的不利因素進(jìn)行分析，以便在設(shè)計(jì)中引起足夠的重視并采取一定的措施。

篇6

關(guān)鍵詞：受彎構(gòu)件；抗剪承載力；剪跨比

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

1概述

鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的承載能力計(jì)算主要包括正截面抗彎承載力計(jì)算和斜截面抗剪承載力計(jì)算，其中正截面抗彎承載力計(jì)算公式較詳盡且使用方便。受彎構(gòu)件抗剪承載力計(jì)算由于影響因素較多，受力狀態(tài)和混凝土受剪機(jī)理復(fù)雜，因此抗剪計(jì)算相對(duì)抗彎計(jì)算沒有形成一套成熟的理論，一直是混凝土研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2受彎構(gòu)件的抗剪承載力分析

2.1 受彎構(gòu)件分類

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）(以下簡(jiǎn)稱"規(guī)范")依據(jù)跨高比將受彎構(gòu)件分為兩類：深受彎構(gòu)件和一般受彎構(gòu)件。跨高比I0/h≥5.0為一般受彎構(gòu)件；深受彎構(gòu)件是指跨高比I0/h＜5.0的單跨梁或連續(xù)梁。深受彎構(gòu)件又可分為深梁和短梁，根據(jù)分析和試驗(yàn)的結(jié)果，國(guó)內(nèi)將跨高比I0/h≤2.0的簡(jiǎn)支梁和I0/h≤2.5的連續(xù)梁視為深梁，I0/h大于深梁但小于5.0的梁稱為短梁。

2.2 破壞模式和抗剪承載力分析

在荷載作用下，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件力的傳遞隨剪跨比、跨高比的減小由桁架作用過渡到拱的作用，破壞模式也相應(yīng)地由剪壓破壞模式過渡到梁腹拱身混凝土開裂破碎的斜壓破壞模式。

一般受彎構(gòu)件的抗剪承載力計(jì)算模型采用如圖1所示的桁架-拱模型，在該模型中假設(shè)鋼筋為桁架結(jié)構(gòu)，混凝土形成拱形承載體，兩者共同作用抵抗外荷載。對(duì)于深梁，由于剪跨a較小，破壞模式以斜壓破壞為主，桁架-拱模型轉(zhuǎn)化為縱向鋼筋（包括縱向腹筋）為拉桿，混凝土為受壓弧形拱的拉桿-拱模型，該模型中，縱形鋼筋和豎向垂直腹筋（通常為箍筋）共同作用形成對(duì)拱的骨架約束作用，但垂直腹筋的作用較小。短梁的破壞模式處于斜壓破壞和剪壓破壞的過渡，該模式可采用桁架-拱模型，此時(shí)腹筋所起的約束作用增強(qiáng)。

圖1桁架-拱模型

由上述深梁的破壞模式可以發(fā)現(xiàn)，深受彎構(gòu)件的受剪承載力須考慮垂直水平腹筋和垂直腹筋對(duì)"拱"的增強(qiáng)作用。

受彎構(gòu)件的抗剪承載力公式可歸結(jié)為： 式（1）

Vu--構(gòu)件斜截面抗剪承載力；Vc--斜截面上混凝土的抗剪承載力；Vsv--斜截面上垂直腹筋的抗剪承載力；Vsh--水平縱筋的抗剪承載力。

根據(jù)《規(guī)范》，受彎構(gòu)件抗剪承載力計(jì)算公式如下：

均布荷載作用下一般受彎構(gòu)件的斜截面抗剪承載力計(jì)算公式：

式（2）

集中荷載作用下一般受彎構(gòu)件的斜截面抗剪承載力計(jì)算公式：

式（3）

均布荷載作用下深受彎構(gòu)件的斜截面抗剪承載力計(jì)算公式：式（4）

（1）對(duì)于一般受彎構(gòu)件中式3中的剪跨比 ， ，當(dāng) 時(shí)，取 ，當(dāng) 時(shí)，取 ，a為集中荷載到受彎構(gòu)件支座的水平距離。

（2）為簡(jiǎn)化計(jì)算，深受彎構(gòu)件抗剪承載力計(jì)算不再劃分深梁和短梁，將 的簡(jiǎn)支鋼筋混凝土單跨梁和 的簡(jiǎn)支鋼筋混凝土多跨連續(xù)梁統(tǒng)一，當(dāng) 時(shí)，均取 ；對(duì)于 的計(jì)算， 時(shí)，取 ， 時(shí)，取 。

（3）由式4可以發(fā)現(xiàn)，均布荷載作用下的深受彎構(gòu)件的受剪承載力只與 有關(guān)。當(dāng) 時(shí)，Vc項(xiàng)系數(shù)為1.4，與式5中集中荷載作用 時(shí)的Vc項(xiàng)計(jì)算結(jié)果相同。

（4）規(guī)范做到了深受彎構(gòu)件與一般受彎構(gòu)件較好的銜接，即當(dāng) 時(shí)，式（4）、（5）與一般受彎構(gòu)件抗剪承載力計(jì)算公式一致。

（5）一般受彎構(gòu)件不考慮縱向鋼筋對(duì)抗剪承載力的貢獻(xiàn)。

（6）對(duì)于集中荷載作用下的受彎構(gòu)件，剪跨比是梁內(nèi)彎矩與剪力的相對(duì)比值的最直接的表面反映，所以，它是影響鋼筋混凝土受彎構(gòu)件抗剪強(qiáng)度的重要因素。

3影響受彎構(gòu)件抗剪承載力的因素

（1）混凝土強(qiáng)度：當(dāng)構(gòu)件截面尺寸一定時(shí)，混凝土強(qiáng)度與受彎構(gòu)件抗剪強(qiáng)度成正比。

（2）配箍率和箍筋強(qiáng)度：試驗(yàn)表明，受彎構(gòu)件配箍率和箍筋強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)增大時(shí)，受彎構(gòu)件抗剪承載力越大。

（3）截面形式的影響：尺寸效應(yīng)的存在使得梁高h(yuǎn)0越大，在產(chǎn)生臨界斜裂縫的時(shí)候，裂縫撕裂作用越明顯，因此，隨著梁高的增大，抗剪強(qiáng)度會(huì)降低。

（4）剪跨比：試驗(yàn)表明，受彎構(gòu)件的抗剪承載力隨著剪跨比的增大而減小。

（5）荷載作用形式：荷載作用形式的不同將導(dǎo)致梁內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)差異導(dǎo)致破壞模式的不同，從而決定了受彎構(gòu)件抗剪強(qiáng)度的不同。

（6）縱向鋼筋配筋率的影響：縱筋對(duì)抗剪承載力的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)兩個(gè)方面：銷拴力直接承擔(dān)的剪力和縱筋對(duì)受壓區(qū)混凝土約束增強(qiáng)作用。

（7）支座形式：支座約束條件的差異將直接導(dǎo)致連續(xù)梁和簡(jiǎn)支梁抗剪承載力的差異。

（8）軸向力的影響：承受軸向壓力和拉力的受剪構(gòu)件，軸向?yàn)槔r(shí)，抗剪能力減??；軸向?yàn)閴毫η倚∮谝欢ǚ秶鷷r(shí)，抗剪能力增大；軸向壓力超過一定范圍時(shí)，抗剪能力減小。目前，我國(guó)現(xiàn)行《規(guī)范》只考慮了因素（1）～（5）。

結(jié)語(yǔ)

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）關(guān)于受彎構(gòu)件的抗剪承載力計(jì)算公式簡(jiǎn)單，物理概念明確，便于比較分析，但是現(xiàn)行《規(guī)范》并沒有充分考慮縱向鋼筋、支座形式和軸向力等有利因素的影響，且多方面的資料表明，按照現(xiàn)行規(guī)范中的抗剪承載力計(jì)算公式所得的計(jì)算結(jié)果是偏于安全的。

參考文獻(xiàn)

[1]艾紅梅，王寶民，曹明莉，呂興軍.建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，(03):267-271.

篇7

介紹了在超長(zhǎng)無縫混凝土結(jié)構(gòu)中采用膨脹和加強(qiáng)帶替代后澆帶的技術(shù)要

點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：超長(zhǎng)無縫混凝土 膨脹加強(qiáng)帶

1 概述

在超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工過程中，大概每隔30m設(shè)置一道后澆帶，40天后開始膨脹混凝土的澆筑。這種常規(guī)后澆帶施工，工序復(fù)雜，施工周期長(zhǎng)，成本投入較大，且無法確保施工質(zhì)量，也不利于開展建筑裝飾施工。秦皇島渤海明珠地下車庫(kù)工程運(yùn)用UEA混凝土補(bǔ)償收縮的原理，用膨脹加強(qiáng)帶取代后澆帶，做到了超長(zhǎng)鋼筋混凝土的無逢施工，使工程縮短了工期，提高了結(jié)構(gòu)的整體性。

2 工程實(shí)例

秦皇島渤海明珠地下車庫(kù)工程為框剪結(jié)構(gòu)，地下二層，建筑面積32910m2，長(zhǎng)310m，寬55m。砼強(qiáng)度等級(jí)為C35～C45，中部設(shè)有九道伸縮后澆帶。為避免質(zhì)量隱患，提高結(jié)構(gòu)整體性，施工中采用UEA補(bǔ)償性混凝土來代替后澆帶，加強(qiáng)帶間距控制在50m。

3 基本原理

UEA混凝土在硬化時(shí)發(fā)生膨脹，受鋼筋及鄰位的限制，鋼筋受拉，同時(shí)混凝土受壓，在鋼筋拉應(yīng)力和混凝土壓應(yīng)力基本持平，

則：Ac?σc=As?Es?ε2

設(shè)：μ=As/Ac，

則σc=μ?Es?ε2……（1）

式中，σc、As、μ、Ac、Es、ε2分別表示混凝土預(yù)壓應(yīng)力（Mpa）、鋼筋截面積、配筋率（%）、混凝土截面積、鋼筋彈性模量(Mpa)、混凝土的限制膨脹率(%)。

在（1）式中，σc和ε2成正比，當(dāng)加大UEA的摻量時(shí)，限制膨脹率ε2也會(huì)隨之增加。因此，可對(duì)UEA的摻量做適當(dāng)調(diào)整，使混凝土的預(yù)壓應(yīng)力達(dá)到0.2～0.7MPa，然后參照水平法向力σx分布曲線，設(shè)想若將較大的膨脹應(yīng)力σc施加在應(yīng)力較大的部位，而使兩側(cè)施加的膨脹應(yīng)力小一些些，對(duì)結(jié)構(gòu)的收縮應(yīng)力進(jìn)行全面的補(bǔ)償，從而防止有序裂縫產(chǎn)生。UEA加強(qiáng)帶的性質(zhì)只要是通過稍大的膨脹應(yīng)力對(duì)溫差收縮應(yīng)力的集中處進(jìn)行補(bǔ)償，因此，它能夠代替伸縮后澆帶。

4 混凝土試配

膨脹混凝土的試配，關(guān)鍵問題在于開展超長(zhǎng)無縫混凝土施工時(shí)，必須有效控制UEA摻量，減少混凝土水化熱。

數(shù)次試驗(yàn)表明，UEA取代水泥量的范圍只要不超過10～12%，一般不會(huì)破壞混凝土強(qiáng)度，然后通過收縮膨脹測(cè)定儀測(cè)定其膨脹率為ε2=2－3×10-4，當(dāng)鋼筋率μ=0.2－0.8%時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部可設(shè)立0.2～0.7Mpa的預(yù)壓應(yīng)力，該預(yù)壓應(yīng)力對(duì)混凝土在硬化時(shí)出現(xiàn)的溫差及干縮的拉應(yīng)力具有補(bǔ)償作用。

根據(jù)式（1）可知，σc和ε2成正比，當(dāng)加大UEA的摻量時(shí)，限制膨脹率ε2也會(huì)隨之增加。因此，可對(duì)UEA的摻量做適當(dāng)調(diào)整，以取得不同的混凝土預(yù)壓應(yīng)力。

按上述施工條件及施工設(shè)計(jì)，在普通膨脹部位摻入10～12%UEA的混凝土；而在膨脹加強(qiáng)帶部位則需摻入14～15%UEA的混凝圖。根據(jù)右表比例要求進(jìn)行混凝土的試配：

UEA混凝土配合比

■

UEA混凝土試配結(jié)果

■

因此，混凝土配合比可以滿足實(shí)際、施工要求。

5 膨脹加強(qiáng)帶施工

5.1 筏板膨脹加強(qiáng)帶施工

筏板混凝土的澆筑方向要按照現(xiàn)場(chǎng)的施工條件、商品混凝土的供應(yīng)、澆筑兩方面的能力來確定。施工過程中，斜向推進(jìn)、分層連續(xù)地澆筑混凝土，加強(qiáng)帶以外采用小膨脹混凝土（摻入量為12%UEA的C40、S8）進(jìn)行澆筑。澆筑到加強(qiáng)帶時(shí)，使用摻入量為15%UEA的C45、S8大膨脹混凝土，到達(dá)另一側(cè)后，則改為摻入量為12%UEA的小膨脹混凝土繼續(xù)澆筑。

5.2 樓板膨脹加強(qiáng)帶施工

帶采用密目快易收口網(wǎng)將樓板膨脹加強(qiáng)隔開，澆筑過程中要齊頭并進(jìn)，還要確保連續(xù)澆筑。套用筏板施工方式進(jìn)行固定和澆筑。

6 主要技術(shù)措施

①混凝土澆筑過程中，為確保獲得預(yù)期設(shè)計(jì)效果，膨脹后澆帶內(nèi)不要灌入其它部位的混凝土。開始混凝土澆筑時(shí)，先將潤(rùn)管砂漿棄置，工作面上不允許使用廢棄的混凝土。為防止?jié)撛诶淇p或薄弱點(diǎn)的產(chǎn)生，不允許在尚未澆筑的部位散落堆放混凝土。將作業(yè)面上拆管倒出的混凝土或散落的混凝土、潤(rùn)管漿等及時(shí)吊走。②混凝土澆筑作業(yè)進(jìn)行到膨脹加強(qiáng)帶周圍時(shí)，振動(dòng)棒插搗點(diǎn)和密目快易收口網(wǎng)之間必須保持至少30cm的間距，同時(shí)防止過振。③混凝圖振搗后和初凝前，在超長(zhǎng)無縫筏板板面上的板面粗鋼筋處，極易產(chǎn)生沉降裂縫或早期塑性裂縫，只有有效控制了下料及二次振搗，將這種裂縫徹底消除，以防其發(fā)展成混凝土的缺陷，造成應(yīng)力集中，不利于溫度收縮裂縫的防治。底板澆筑到標(biāo)高時(shí)，為防止混凝土表面產(chǎn)生沉縮裂縫，最好在混凝土終凝前使用磨光機(jī)多次抹壓。④UEA混凝土的膨脹效能只能在徹底完成膨脹混凝土的養(yǎng)護(hù)之后才能真正發(fā)揮作用，所以一定要指派專業(yè)人員，按照混凝土養(yǎng)護(hù)的操作規(guī)范進(jìn)行為期14d的養(yǎng)護(hù)。同時(shí)，必須在進(jìn)入終凝階段的混凝土，必須灑水保濕養(yǎng)護(hù)，然后在其表面覆蓋一層麻袋或塑料膜?；炷琉B(yǎng)護(hù)期間，為避免混凝土表面產(chǎn)生干縮現(xiàn)象，應(yīng)噴灑霧狀水使環(huán)境濕度不低于80%。

7 實(shí)施效果

7.1 工程質(zhì)量

施工時(shí)，要認(rèn)真落實(shí)根據(jù)施工前提前制定的可行性施工方案及技術(shù)交底，溫度控制的取得的成效充分說明，混凝土的內(nèi)外溫差均在25°C以下。連續(xù)、成功的完成了筏板混凝土澆筑的施工，取得了超長(zhǎng)無縫結(jié)構(gòu)筏板混凝土澆筑的成功，試水后地下車庫(kù)超長(zhǎng)無縫結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生滲漏。

7.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

該工程設(shè)有六道膨脹加強(qiáng)帶，且都同步于樓層板的澆筑，無需砌筑磚墻來保護(hù)后澆帶，也沒必要在上面預(yù)制混凝土蓋板，這樣就大大縮減了后續(xù)施工步驟，也節(jié)省了建設(shè)成本。

篇8

（西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100）

摘 要：文章以培養(yǎng)卓越水工結(jié)構(gòu)工程師為目標(biāo)，根據(jù)“水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程的任務(wù)、特點(diǎn)以及教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的要求，提出了注重培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用、科學(xué)思維、探索與創(chuàng)新能力的多目標(biāo)教學(xué)改革路徑，旨在進(jìn)一步提升工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；多目標(biāo)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2015）07-0018-03

收稿日期：2014-10-31

作者簡(jiǎn)介：楊艷（1983—），女，山東牟平人，西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院講師，主要從事水工結(jié)構(gòu)工程細(xì)觀數(shù)值模擬與研究。

基金項(xiàng)目：西北農(nóng)林科技大學(xué)本科優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目“‘水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)’優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)”（2014）

一、課程任務(wù)特點(diǎn)

1872年，世界第一座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的落成開啟了人類建筑史的新紀(jì)元。自1900年，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工程中逐步得到了大規(guī)模使用。目前在水利水電工程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已成為最基本的結(jié)構(gòu)形式之一，作為水利水電工程的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)人才則必須掌握其設(shè)計(jì)計(jì)算的基本理論與構(gòu)造知識(shí)，這使得“水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程成為水利水電工程及相關(guān)水利類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。本門課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算理論及構(gòu)造要求，正確理解規(guī)范條文；培養(yǎng)學(xué)生從事鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)技能，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)應(yīng)用課程及畢業(yè)后從事工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工和管理等相關(guān)工作奠定堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

該課程涉及了各種構(gòu)件的承載力計(jì)算和正常使用驗(yàn)算，不僅公式多、構(gòu)造要求繁雜，而且計(jì)算理論不是很完善，多是在試驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的基礎(chǔ)上，并以一定假設(shè)條件為前提推導(dǎo)出計(jì)算公式，再結(jié)合工程實(shí)踐提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)表達(dá)式，因而教學(xué)內(nèi)容不易于學(xué)生理解和掌握。此外，該課程既具有較為嚴(yán)密的理論計(jì)算，又具有很強(qiáng)的實(shí)踐性?；谠撜n程的上述特點(diǎn)，如何有效地幫助學(xué)生深刻理解鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理、熟練掌握其設(shè)計(jì)方法與正確應(yīng)用各種構(gòu)造要求是該課程教學(xué)改革亟待解決的重要問題。目前，已有不少高校教師根據(jù)多年積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從不同角度提出了多種形式的教學(xué)改革措施。例如浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院自主研發(fā)了試驗(yàn)教學(xué)演示系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠使學(xué)生直觀地觀察試驗(yàn)現(xiàn)象，有效地幫助了學(xué)生理解試驗(yàn)成果并掌握相應(yīng)理論[1]。

2010年教育部啟動(dòng)了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（以下簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”），該計(jì)劃要求大力改革課程體系和教學(xué)形式，以強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力與工程創(chuàng)新能力為核心，重構(gòu)課程體系和教學(xué)內(nèi)容[2]。因此，筆者從“水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程的任務(wù)及特點(diǎn)出發(fā)，以“卓越計(jì)劃”的要求為目標(biāo)，針對(duì)以往授課過程中遇到的問題及設(shè)計(jì)施工單位對(duì)工程應(yīng)用型人才需求的現(xiàn)狀，提出了多目標(biāo)教學(xué)改革措施。這些改革措施旨在通過實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S模式以及勇于探索、創(chuàng)新的科學(xué)精神，從而提高高校工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

二、課程教學(xué)改革方向

目前我國(guó)高等教育的師資結(jié)構(gòu)偏重學(xué)術(shù)型，一線教師缺乏行業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)，實(shí)踐教學(xué)能力薄弱，導(dǎo)致授課內(nèi)容空洞、脫離工程實(shí)際，阻礙了學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)和提高[3]，具有很強(qiáng)實(shí)踐性的“水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程則表現(xiàn)尤為突出。為了改變這種不利于工程技術(shù)人才培養(yǎng)的教學(xué)模式，需在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上搭建工程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，為學(xué)生提供參與工程實(shí)踐的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，使學(xué)生深刻意識(shí)到理論在工程實(shí)踐中的指導(dǎo)地位，有效地提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的主觀能動(dòng)性，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原理和構(gòu)造要求的理解與掌握。

古人言，授人以魚不如授人以漁，尤其是在現(xiàn)如今知識(shí)爆炸、科學(xué)技術(shù)日新月異的時(shí)代更是如此，終身自主學(xué)習(xí)已成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。如何培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S模式和運(yùn)用已知探索未知科學(xué)的創(chuàng)新能力是高校教師開展教學(xué)改革面臨的重要問題，同時(shí)也是高校實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)需要解決的首要問題。

此外，隨著多媒體技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展以及高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的逐步建設(shè)與共享，在理論與實(shí)踐教學(xué)過程中恰當(dāng)合理地運(yùn)用這些技術(shù)與資源不僅可以有效地提高教學(xué)質(zhì)量，還為進(jìn)一步教學(xué)改革開拓了新思路。

三、多目標(biāo)教學(xué)改革路徑

（一）工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)

工程教育的主要目標(biāo)之一是培養(yǎng)具有工程應(yīng)用能力的專業(yè)技術(shù)人才。為了培養(yǎng)學(xué)生鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技能，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決工程問題的能力，“水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程在理論教學(xué)結(jié)束后，配備了1—2周的課程設(shè)計(jì)。然而，這些教學(xué)設(shè)計(jì)一般過于教材化、模式化，而且與行業(yè)企業(yè)的設(shè)計(jì)流程和手段有較大差別[4]。若要克服傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的這些弊端，切實(shí)加強(qiáng)學(xué)生在工程實(shí)踐中的設(shè)計(jì)技能，有效提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力，則開展高校與設(shè)計(jì)施工單位間的協(xié)作教學(xué)模式勢(shì)在必行。

高校是向設(shè)計(jì)、施工等單位輸送優(yōu)秀工程技術(shù)人才的基地，因此，能否實(shí)現(xiàn)提高工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生專業(yè)技能全面發(fā)展的目標(biāo)不僅關(guān)乎高校教學(xué)改革的成敗，而且直接影響工程單位人才招聘質(zhì)量的優(yōu)劣，進(jìn)而對(duì)企業(yè)的未來發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。然而，目前高校偏重理論的教學(xué)模式不利于學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。為了快速適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，“卓越計(jì)劃”要求行業(yè)企業(yè)深度參與人才培養(yǎng)過程。這種協(xié)作培養(yǎng)模式不僅在一定程度上可以提高高校的教學(xué)科研水平，更重要的是能夠?yàn)槠髽I(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供卓越的工程技術(shù)人才保證。由此可見，從高校和企業(yè)雙方的角度出發(fā)，開展協(xié)作培養(yǎng)模式將是互惠雙贏共同發(fā)展的重要改革措施。

目前筆者所在高校的水利類專業(yè)雖未加入“卓越計(jì)劃”，但本結(jié)構(gòu)教研室的教師堅(jiān)持以“卓越計(jì)劃”的培養(yǎng)要求作為教學(xué)改革的出發(fā)點(diǎn)，充分利用學(xué)校水利水電建筑勘察設(shè)計(jì)院，水利水電工程建設(shè)監(jiān)理中心、國(guó)家水利技能鑒定站等社會(huì)服務(wù)的各種資質(zhì)資源搭建實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，緊密將社會(huì)服務(wù)與本科教學(xué)相融合。教學(xué)改革實(shí)踐表明，實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)在提高教師的專業(yè)技能水平、培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力等方面均起到了良好的促進(jìn)作用。一方面，教師通過參與實(shí)際的工程項(xiàng)目解決了自身的工程實(shí)踐鍛煉問題，特別是對(duì)剛畢業(yè)的青年教師而言，不僅增長(zhǎng)了工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且完成了從理論到實(shí)踐再到理論的升華過程，避免了脫離實(shí)際閉門造車的現(xiàn)象。另一方面，這些社會(huì)服務(wù)機(jī)構(gòu)為學(xué)生提供了參與實(shí)際工程的實(shí)踐機(jī)會(huì)，是最有利于培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的平臺(tái)。目前學(xué)校水利類專業(yè)通過這些實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)參與科技創(chuàng)新項(xiàng)目、技能競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生已占水利類專業(yè)總?cè)藬?shù)的70%以上，并且每年有約80余學(xué)生通過技能鑒定，有效地促進(jìn)了學(xué)生實(shí)際操作技能的提高。

在搭建工程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，2011—2012年西北農(nóng)林科技大學(xué)先后啟動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)與優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項(xiàng)目，全面促進(jìn)了課程教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容的改革，進(jìn)一步推動(dòng)了協(xié)作教學(xué)模式的順利開展。目前，在教研室的集體努力下，“水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源已基本建成，同時(shí)該課程也被列入優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目。通過這兩項(xiàng)課程建設(shè)，該課程在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)及工程現(xiàn)場(chǎng)施工錄像、以往具有代表性的工程設(shè)計(jì)實(shí)例等基本素材的資源共享，豐富了學(xué)生的課外學(xué)習(xí)資源，開闊了學(xué)生的專業(yè)視野。與此同時(shí)，為了增進(jìn)師生課后的互動(dòng)交流，在網(wǎng)絡(luò)上建立了答疑平臺(tái)，通過該平臺(tái)教師能夠較全面地了解學(xué)生課后學(xué)習(xí)中遇到的問題，并及時(shí)地引導(dǎo)學(xué)生克服理論與實(shí)踐學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。

此外，在理論教學(xué)之后的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，不僅注重課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)，而且力爭(zhēng)最大限度地培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力。課程設(shè)計(jì)的選題緊密結(jié)合工程實(shí)際，設(shè)計(jì)題目為水利工程中最常見的水工渡槽設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括槽身和支撐排架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要求學(xué)生分別從渡槽槽身和支撐排架的截面內(nèi)力分析、承載力設(shè)計(jì)、正常使用驗(yàn)算等過程全面進(jìn)行設(shè)計(jì)，并要求學(xué)生嚴(yán)格按照工程施工設(shè)計(jì)圖紙的要求繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。學(xué)生最終提交的設(shè)計(jì)成果包括分析計(jì)算書、槽身和支撐排架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。在實(shí)施教學(xué)改革過程中，為了進(jìn)一步充分訓(xùn)練學(xué)生對(duì)一個(gè)整體結(jié)構(gòu)的分析能力，將以往的U形渡槽變更為矩形渡槽，從而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)板、梁、柱結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力分析能力，深化學(xué)生對(duì)肋形結(jié)構(gòu)傳力途徑的認(rèn)識(shí)及對(duì)各種構(gòu)件之間鋼筋連接構(gòu)造的理解。同時(shí)，要求學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用相關(guān)的計(jì)算軟件（如結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器等），嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)流程和方法進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，使學(xué)生在進(jìn)入工作崗位前能夠接受符合行業(yè)要求的、系統(tǒng)的水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)訓(xùn)練。

（二）嚴(yán)謹(jǐn)思維模式的培養(yǎng)

除了具有很強(qiáng)的實(shí)踐性外，“水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”還是一門理論性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。每一種構(gòu)件的設(shè)計(jì)公式不但具有一定理論推導(dǎo)，而且與其適用條件、構(gòu)造要求緊密配合。這就要求學(xué)生必須養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣，才能在設(shè)計(jì)過程中針對(duì)不同的受力構(gòu)件使用正確的設(shè)計(jì)公式，采取合理的構(gòu)造措施。因而，教師在理論教學(xué)過程中需結(jié)合實(shí)際工程問題，采用啟發(fā)、漸進(jìn)引導(dǎo)的教學(xué)方式，幫助學(xué)生理解基本理論、熟悉不同構(gòu)件的構(gòu)造要求，訓(xùn)練學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砟芰?。例如《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191—2008及DL/T5057—2009）規(guī)定了在不同環(huán)境類別下混凝土保護(hù)層的最小厚度，其目的之一是為了避免鋼筋骨架發(fā)生銹蝕。那么鋼筋銹蝕會(huì)帶來哪些危害？箍筋銹蝕是否會(huì)影響混凝土梁斜截面的抗剪承載力？如有影響，那么箍筋銹蝕前后混凝土梁的斜截面抗剪承載力將如何變化？在課堂上可以通過這種設(shè)問方式，促進(jìn)學(xué)生積極思考，避免出現(xiàn)滿堂灌的現(xiàn)象。同時(shí)還要鼓勵(lì)學(xué)生各抒己見，以提高學(xué)生獨(dú)立分析問題并完整清晰表述個(gè)人觀點(diǎn)和意見的能力，增進(jìn)師生間的互動(dòng)交流。在解問環(huán)節(jié)則根據(jù)學(xué)生已掌握的基礎(chǔ)及專業(yè)知識(shí)采用由淺入深、循序漸進(jìn)的方式介紹最新的研究成果，并有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S模式及科學(xué)的分析方法，使學(xué)生在知其然更知其所以然的基礎(chǔ)上，形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣。如試驗(yàn)結(jié)果表明，箍筋銹蝕對(duì)混凝土梁斜截面抗剪承載力的影響規(guī)律與箍筋的銹蝕率有關(guān)[5]，因而絕不能想當(dāng)然地得出有影響或無影響的片面結(jié)論。

經(jīng)過多次設(shè)問—答問—解問環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，學(xué)生課堂發(fā)言的積極性、分析問題的嚴(yán)謹(jǐn)性、課后習(xí)題的完成質(zhì)量等方面均有了明顯改善?？梢?，采用啟發(fā)、漸進(jìn)式教學(xué)法不僅強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算理論及構(gòu)造要求的理解，而且培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S模式，有效地提高了學(xué)生正確分析與解決問題的能力。同時(shí)，形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S模式也為進(jìn)一步培養(yǎng)創(chuàng)新能力奠定了基礎(chǔ)。

（三）探索與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》制定了我國(guó)2020年躋身世界人才強(qiáng)國(guó)行列的目標(biāo)。高校作為人才培養(yǎng)的中堅(jiān)力量，則肩負(fù)著培養(yǎng)大批創(chuàng)新型實(shí)用人才的重要使命。

筆者所在教研室在開展教學(xué)改革的過程中，堅(jiān)持以培養(yǎng)優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人才為目標(biāo)，一方面通過實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力，另一方面充分利用學(xué)院材料與結(jié)構(gòu)工程試驗(yàn)室的儀器設(shè)備，鼓勵(lì)并培養(yǎng)學(xué)生通過自行設(shè)計(jì)試驗(yàn)探索未知理論與客觀規(guī)律的能力。目前學(xué)院材料與結(jié)構(gòu)工程試驗(yàn)室擁有液壓伺服萬能試驗(yàn)機(jī)、電子萬能試驗(yàn)機(jī)、長(zhǎng)軸壓力機(jī)、多通道采集系統(tǒng)及傳感器等試驗(yàn)儀器和設(shè)備，為學(xué)生參與大學(xué)生科創(chuàng)項(xiàng)目提供了良好的硬件條件。在此基礎(chǔ)上，專業(yè)課教師尤其是以試驗(yàn)為基礎(chǔ)的“水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程的任課教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生有計(jì)劃有步驟地開展相關(guān)試驗(yàn)研究。經(jīng)過閱讀文獻(xiàn)—提出科學(xué)問題—設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案—分析試驗(yàn)結(jié)果—?dú)w納試驗(yàn)結(jié)論的系統(tǒng)鍛煉，不僅使學(xué)生深刻理解了試驗(yàn)是探索未知科學(xué)的重要方法和途徑，而且培養(yǎng)了學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到只要善于發(fā)現(xiàn)、勤于思考、樂于實(shí)踐，開展科技創(chuàng)新活動(dòng)并非高不可攀。近幾年，在教學(xué)改革實(shí)施過程中，通過指導(dǎo)教師與學(xué)生的共同努力，學(xué)院選派代表隊(duì)參加了歷屆全國(guó)大學(xué)生水利創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，并取得了一等獎(jiǎng)兩項(xiàng)、二等獎(jiǎng)五項(xiàng)、優(yōu)勝獎(jiǎng)一項(xiàng)的優(yōu)異成績(jī)，被授予“優(yōu)秀組織獎(jiǎng)”榮譽(yù)單位稱號(hào)。

此外，在理論教學(xué)中，也應(yīng)最大限度地提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。例如我國(guó)高校均針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的大一學(xué)生開設(shè)了計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言類的公共基礎(chǔ)課，如VB，C，F(xiàn)ORTRAN等，但由于主講公共基礎(chǔ)課的教師往往不具備其他領(lǐng)域的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，使得尚未接觸專業(yè)課的大一學(xué)生不了解編程語(yǔ)言在本專業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，更不能體會(huì)到其發(fā)揮的重要作用。因此，專業(yè)基礎(chǔ)課的教師有義務(wù)結(jié)合專業(yè)課程內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用編程語(yǔ)言解決專業(yè)問題的能力。如鋼筋混凝土構(gòu)件的截面尺寸、鋼筋的間距等構(gòu)造要求均規(guī)定在適宜的區(qū)間內(nèi)，于是滿足設(shè)計(jì)要求的方案并不唯一。然而，傳統(tǒng)教學(xué)以構(gòu)件設(shè)計(jì)的基本原理為重點(diǎn)，容易使學(xué)生只注重設(shè)計(jì)的安全性而忽略經(jīng)濟(jì)性。為了幫助學(xué)生盡早樹立正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，可以鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)編制相應(yīng)的計(jì)算程序，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。通過這種方式不僅可以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算流程及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理解，而且能夠提高學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)課知識(shí)解決專業(yè)問題的能力，加強(qiáng)了各科知識(shí)間的融會(huì)貫通，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

我國(guó)水利水電事業(yè)的蓬勃發(fā)展以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在水利水電工程中的重要地位有力地推動(dòng)了“水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革的進(jìn)程。為了順應(yīng)教學(xué)改革的潮流，滿足水利水電建設(shè)行業(yè)對(duì)高質(zhì)量工程技術(shù)人才的需求，“水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)應(yīng)以實(shí)踐教學(xué)、科學(xué)思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為改革的切入點(diǎn)，培養(yǎng)具有一定工程經(jīng)驗(yàn)、勇于運(yùn)用科學(xué)思維方式進(jìn)行探索和創(chuàng)新的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人才。目前，該課程的多目標(biāo)教學(xué)改革工作已初見成效，今后將進(jìn)一步完善改革方案，以提高工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]余世策，冀曉華，胡志華等.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用[J].高等建筑教育，2012，(6).

[2]教育部.關(guān)于實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的若干意見[Z].教高[2011]1號(hào).

[3]魏春明，趙星海，秦力等.基于“鋼筋混凝土”課程培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力[J].中國(guó)電力教育，2013，(4).

篇9

關(guān)鍵詞：混凝土梁橋；鋼筋混凝土梁（板）；預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁（板）；豎向裂縫；斜裂縫。

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

一、鋼筋混凝土梁裂縫產(chǎn)生的機(jī)理

我們知道，鋼筋混凝土是由鋼筋和混凝土兩種不同材料組成的。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，利用混凝土的抗壓能力強(qiáng)而抗拉能力很弱、鋼筋的抗拉能力很強(qiáng)的特點(diǎn)，用混凝土主要承受壓力，鋼筋主要承受拉力，二者共同工作，以滿足工程結(jié)構(gòu)的使用要求。以橋梁結(jié)構(gòu)中的簡(jiǎn)支梁板為例：在外力和自身重力的作用下，梁截面的上部受壓，下部受拉，由于混凝土抗拉性能很差，當(dāng)梁的截面中和軸以下受拉區(qū)的拉力在開始不大時(shí)，由于彎矩很小，梁的工作情況與勻質(zhì)性體梁相似，混凝土和鋼筋共同工作，應(yīng)力和應(yīng)變成正比，受拉區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變分布為三角形，當(dāng)彎矩增加一定數(shù)值時(shí)，受拉區(qū)邊緣混凝土纖維的應(yīng)變值即將到達(dá)混凝土受彎時(shí)的極限拉應(yīng)變，截面便處于即將開裂狀態(tài)。這時(shí)由于粘結(jié)力的存在，受拉鋼筋的應(yīng)變與周圍同一水平處混凝土的抗拉應(yīng)變值相等，故這時(shí)鋼筋承受應(yīng)力較低，約為鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的1/10左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有發(fā)揮出鋼筋的抗拉效用。如果這時(shí)彎矩繼續(xù)增大，在抗拉能力最薄弱的某一截面處，就會(huì)出現(xiàn)第一條混凝土裂縫。在裂縫處，混凝土一旦開裂，就把它原先承擔(dān)的那部分拉力轉(zhuǎn)給鋼筋，使鋼筋應(yīng)力突然增大許多，梁的撓度和截面曲率會(huì)突然增大，在截面中和軸以下裂縫尚未延伸到的部位，混凝土仍可承受一小部分拉力，但是受拉區(qū)的拉力主要由鋼筋承擔(dān)。隨著彎矩繼續(xù)增大，裂縫的數(shù)目越來越多，寬度越來越寬，這時(shí)受壓區(qū)混凝土已有塑性變形，但不充分；受拉區(qū)大部分混凝土已退出工作，拉力主要由鋼筋承擔(dān)，但鋼筋沒有屈服。這個(gè)狀態(tài)就是鋼筋混凝土通常的使用工作狀態(tài)。所以說，從設(shè)計(jì)的原理講，鋼筋混凝土有裂縫是允許的。

但是，裂縫的寬度不能超過允許值。裂縫過寬，空氣中的水分和氧氣以及帶有腐蝕性的各種氣體就會(huì)侵蝕到鋼筋混凝土中去，從而引起鋼筋的銹蝕，鋼筋一旦被銹蝕，鋼筋的斷面就會(huì)縮小，抗拉能力下降，在應(yīng)力集中效應(yīng)下，斷面處的“病態(tài)”會(huì)發(fā)展很快，從而導(dǎo)致梁板的使用壽命大大縮短。因此，設(shè)計(jì)上必須采取相應(yīng)的措施控制裂縫寬度。

二、豎向裂縫和斜裂縫

我國(guó)在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法上采用按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類。承載能力極限狀態(tài)是保證結(jié)構(gòu)和構(gòu)件安全性，而正常使用極限狀態(tài)是滿足結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的適用性和耐久性。例如，當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件由于材料強(qiáng)度不夠而破壞，或因產(chǎn)生過大的塑性變形而不能繼續(xù)承載，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就超過了承載能力極限狀態(tài)，就不能滿足安全性的要求；當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件雖然滿足了安全性要求，但卻出現(xiàn)了影響正常使用的過大變形、過寬裂縫或局部損害時(shí)，可認(rèn)為結(jié)構(gòu)超過了正常使用狀態(tài)，構(gòu)件就不可能保證適用性和耐久的要求。《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算后，還應(yīng)該按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算。所以對(duì)橋梁的鋼筋混凝土梁板設(shè)計(jì)時(shí)，必須要對(duì)梁板的裂縫寬度進(jìn)行驗(yàn)算。

一般情況下，裂縫出現(xiàn)的部位多集中在剪力和彎矩最大的區(qū)段。對(duì)于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在主要承受彎矩的區(qū)段內(nèi)（梁中間部位）會(huì)產(chǎn)生豎向裂縫；同時(shí)還有可能在剪力和彎矩的共同作用的支座附近產(chǎn)生斜裂縫。因此，在保證受彎構(gòu)件正截面受彎承載力的同時(shí)，還要保證斜截面承載力。豎向裂縫是由縱向受力鋼筋來控制的，而斜向裂縫是由彎起鋼筋和箍筋來控制的。

1． 對(duì)梁板縱向鋼筋的布置要求

1)下部鋼筋水平方向的凈距不小于鋼筋直徑，也

不小于25MM；上部鋼筋水平方向的凈距則不應(yīng)小于1.5倍鋼筋直徑，也不應(yīng)小于30MM。

2)豎向凈距不小于鋼筋直徑，也不應(yīng)小于25MM。

為了滿足以上要求，梁的縱向鋼筋有時(shí)須放置兩層，甚至還有多于兩層的，上、下鋼筋應(yīng)對(duì)齊，不能錯(cuò)列，以方便混凝土的澆搗。

當(dāng)梁的下部鋼筋多于兩層時(shí)，從第三層起，鋼筋的中距應(yīng)比下面兩層鋼筋的中距增大一倍。

2.箍筋、彎起鋼筋統(tǒng)稱為腹筋，他們和縱筋、架立筋等構(gòu)成梁的鋼筋骨架。按理說箍筋也應(yīng)像彎起筋那樣做成斜的，以便與主應(yīng)力方向一致，更有效地抑制裂縫的開展，但箍筋不便綁扎，與縱向鋼筋難以形成牢固的鋼筋骨架，故一般都采用豎向箍筋。

實(shí)驗(yàn)研究表明，箍筋對(duì)抑制斜裂縫開展的效果比彎起筋要好，所以工程設(shè)計(jì)中優(yōu)先選用箍筋，然后再考慮彎起筋。由于彎起筋承受的拉力比較大且集中，有可能引起彎起處混凝土的劈裂裂縫，因此放置在梁側(cè)邊緣的鋼筋不宜彎起，位于梁底的角筋亦不能彎起，彎起鋼筋的直徑不宜過粗。

三、裂縫寬度的驗(yàn)算

未出現(xiàn)裂縫時(shí)，受彎構(gòu)件各截面上同一水平的鋼筋和混凝土的拉應(yīng)力、拉應(yīng)變大致相同，當(dāng)拉應(yīng)變接近混凝土的極限拉應(yīng)變值時(shí)，就處于即將裂縫狀態(tài)，當(dāng)受拉區(qū)邊緣一旦超過極限拉應(yīng)變，就會(huì)出現(xiàn)第一批裂縫。在裂縫出現(xiàn)瞬間，緊張的混凝土就像剪斷的橡皮一樣向裂縫兩側(cè)回縮，這種回縮是不自由的，它受到鋼筋的約束。在回縮的那一段長(zhǎng)度中，混凝土與鋼筋之間有相對(duì)滑移，產(chǎn)生粘結(jié)力。第一批裂縫出現(xiàn)后，在粘結(jié)應(yīng)力作用長(zhǎng)度以外的那部分混凝土仍處于受拉緊張狀態(tài)，當(dāng)彎矩繼續(xù)增大時(shí)，就有可能在另一薄弱截面處出現(xiàn)新裂縫，按此規(guī)律，隨著彎矩的增大，裂縫逐條出現(xiàn)，當(dāng)截面彎矩達(dá)到構(gòu)件最大受彎承載力值的50%-70%時(shí)，裂縫將基本“出齊”，此時(shí)裂縫分布處于穩(wěn)定狀態(tài)。如果鋼筋與混凝土的粘結(jié)力強(qiáng)度高，則裂縫間距較短，裂縫分布則密些。在荷載長(zhǎng)期作用下，由于混凝土的滑移徐變和拉應(yīng)力的松弛，將導(dǎo)致受拉混凝土不斷退出工作，使裂縫開展寬度增大。此外，荷載的變動(dòng)使鋼筋直徑時(shí)脹時(shí)縮等因素，也將引起粘結(jié)力強(qiáng)度降低，導(dǎo)致裂縫寬度增大?；炷僚c鋼筋的粘結(jié)力直接影響裂縫的離散性。而裂縫的離散性影響裂縫的寬度，裂縫間距越小，密度越大，則裂縫寬度越小。試驗(yàn)表明，粘結(jié)強(qiáng)度大致與混凝土抗拉強(qiáng)度成正比，且受鋼筋表面特征（是否帶肋，還是光圓）的直接影響，與混凝土保護(hù)層厚度也有較大關(guān)系，同時(shí)還與構(gòu)件配筋率、截面形狀有關(guān)。

由于裂縫的最大開展寬度是影響結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素，因此應(yīng)對(duì)它進(jìn)行驗(yàn)算是十分必要的。驗(yàn)算裂縫寬度時(shí)應(yīng)滿足Wmax≤Wlim.

Wmax---計(jì)算出的最大裂縫寬度，其計(jì)算公式規(guī)范中已給定。

Wlim---《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的允許最大裂縫寬度。可以查表得之。

裂縫寬度的驗(yàn)算是在滿足構(gòu)件承載力的前提下進(jìn)行的。因而諸如截面尺寸、配筋率等均已確定。在驗(yàn)算中可能會(huì)出現(xiàn)滿足了撓度的要求，不滿足裂縫寬度的要求，這通常在配筋率較低，而鋼筋選用的直徑較大的情況下出現(xiàn)。因當(dāng)計(jì)算裂縫寬度超過允許值不大時(shí)，常可用減小鋼筋直徑的方法解決，必要時(shí)可適當(dāng)增加配筋率。

對(duì)于受拉及受彎構(gòu)件，當(dāng)承載力要求較高時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)不能同時(shí)滿足裂縫寬度或變形限值要求的情況，這時(shí)增大截面尺寸或增加用鋼量，顯然是不合理的，對(duì)此，有效的措施是施加預(yù)應(yīng)力。

四、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁（板）

由于混凝土的抗拉強(qiáng)度及極限抗拉應(yīng)變值都很低，其極限拉應(yīng)變約為0.1×103-0.15×10-3，即每米只能拉長(zhǎng)0.1-0.15mm,所以在使用荷載作用下鋼筋混凝土梁（板）通常是帶裂縫工作的。因而對(duì)于使用上不允許開裂的構(gòu)件，受拉鋼筋只能用到20-30N/㎜2，不能充分利用其強(qiáng)度，對(duì)于允許開裂的構(gòu)件，通常當(dāng)受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到250 N/㎜2時(shí)，裂縫寬度已達(dá)到0.2-0.3mm,構(gòu)件耐久性降低，也不宜用于高溫度或侵蝕環(huán)境中。為了滿足變形和裂縫控制的要求，則需要增大構(gòu)件的截面尺寸和用鋼量，這將導(dǎo)致自重過大，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用于大跨度或承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)成為不可能或很不經(jīng)濟(jì)。如果采用高強(qiáng)度鋼筋，在荷載作用下，其應(yīng)力可達(dá)500-1000 N/㎜2，此時(shí)的裂縫寬度將很大，無法滿足使用要求。因而為了充分利用高強(qiáng)鋼筋及高強(qiáng)度混凝土，設(shè)法在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受荷載前，給它產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力來減小或抵消荷載所引起的混凝土拉應(yīng)力，從而使構(gòu)件在荷載的作用下拉應(yīng)力不大，甚至仍處于受壓狀態(tài)，這樣產(chǎn)生的裂縫將很小，甚至完全消滅裂縫。由此可見，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件可以減小或消除混凝土構(gòu)件的開裂，提高構(gòu)件的抗裂度和剛度，并取得減輕自重，節(jié)約鋼筋的效果，克服了鋼筋混凝土的主要缺點(diǎn)。

根據(jù)預(yù)應(yīng)力值大小對(duì)構(gòu)件截面裂縫控制程度不同，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)分為全預(yù)應(yīng)力和部分預(yù)應(yīng)力兩類。

在使用荷載作用下，不允許截面混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件，稱為全預(yù)應(yīng)力混凝土。裂縫控制等級(jí)為一級(jí)，即嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫；在使用荷載作用下，允許出現(xiàn)裂縫，但最大裂縫寬度不超過允許值，則成為部分預(yù)應(yīng)力混凝土，裂縫控制等級(jí)為三級(jí)，即允許出現(xiàn)裂縫；在使用荷載作用下，根據(jù)荷載組織情況，不同程度地保證混凝土不開裂，稱為限值預(yù)應(yīng)力混凝土，裂縫控制等級(jí)為二級(jí)，即一般要求不出現(xiàn)裂縫。（注：限值預(yù)應(yīng)力混凝土也屬于部分預(yù)應(yīng)力混凝土）。

五、混凝土梁橋工程

鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土廣泛使用在橋梁工程中，以鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土板、梁等受彎構(gòu)件作為橋梁結(jié)構(gòu)中主要承重構(gòu)件的橋統(tǒng)稱為混凝土梁橋。按承重結(jié)構(gòu)的受力圖式分類，混凝土梁橋主要有簡(jiǎn)支梁橋、連續(xù)梁橋、懸臂梁橋三類。

1.簡(jiǎn)支梁橋：簡(jiǎn)支梁橋?qū)凫o定結(jié)構(gòu)，且相鄰橋孔各自單獨(dú)受力，故結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受墩臺(tái)基礎(chǔ)不均勻沉降影響，從而適用于地基較差的橋位上建橋。

簡(jiǎn)支梁主要受其跨中正彎矩的控制，當(dāng)跨徑增大時(shí)，梁的跨中截面恒載彎矩和活載彎矩急劇增加。因此，混凝土簡(jiǎn)支梁（板）的常用跨徑在20M以下。當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支板時(shí)，常用跨徑在13-16M,而預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁常用跨徑在25-50M.

2.連續(xù)梁橋

連續(xù)梁橋在豎向力作用下支點(diǎn)截面處產(chǎn)生負(fù)彎矩，從而減小了梁跨中截面的正彎矩。這樣，不但可減小梁跨中的建筑高度，而且能節(jié)約混凝土數(shù)量，跨徑增大時(shí)，這種節(jié)約就愈顯著。連續(xù)梁是超靜定結(jié)構(gòu)，所以對(duì)墩臺(tái)地基要求嚴(yán)格。

鋼筋混凝土連續(xù)梁橋主孔常用跨徑范圍為30以下，而預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的主孔常用范圍為40-160M。

3.懸臂梁橋

將簡(jiǎn)支梁梁體加長(zhǎng)，并越過支點(diǎn)成為懸臂梁。對(duì)于較長(zhǎng)的橋，可以借助掛梁與懸臂梁一起組成多孔。在受力方面，懸臂部分使支點(diǎn)上產(chǎn)生負(fù)彎矩，減小跨中的正彎矩。所以，懸臂梁跨中高度比簡(jiǎn)支梁小。但掛梁與懸臂梁的連接處的構(gòu)造較復(fù)雜，撓度曲線在這個(gè)連接處有折點(diǎn)，會(huì)加大荷載的沖擊作用，因而易于損害。

由于混凝土材料的不均勻性和施工的差異性，混凝土梁橋的承重構(gòu)件可能會(huì)產(chǎn)生意外的過大的裂縫。特別是在施工過程中，對(duì)于容易產(chǎn)生裂縫的部位要心中有數(shù)，并且勤觀察，發(fā)現(xiàn)意外裂縫，應(yīng)采取有效措施予以防治。例如對(duì)簡(jiǎn)支梁橋的跨中梁底部位；連續(xù)梁的跨中梁底部位及支座處的梁頂部位應(yīng)該做為重點(diǎn)觀察部位；對(duì)于現(xiàn)澆整體式梁板底模拆除時(shí)間要根據(jù)環(huán)境溫度情況合理安排計(jì)劃，拆除過早很可能發(fā)生梁底裂縫；對(duì)于整體式斜交板梁，最大主彎矩方向在板的中央，接近于垂直支承邊；在板的自由邊處，接近于自由邊與支承邊垂線之間的中間方向；在純角處有垂直于純角平分線的負(fù)彎矩，以上部位都容易產(chǎn)生意外裂縫，作為工程技術(shù)人員心中要清楚。

六、橋面鋪裝

橋面鋪裝層通常采用水泥混凝土鋪裝，它的作用是防止車輪輪胎或履帶車直接磨耗行車道板，保護(hù)主梁免受雨水侵蝕，分散車輪的集中荷載，在溫度應(yīng)力和車輪荷載的反復(fù)作用下，鋪裝層容易開裂。因此，橋面鋪裝層要有一定強(qiáng)度，其混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于梁（板）的混凝土等級(jí)。鋪裝層混凝土厚度最小為100mm，并應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑宜為8-12mm，網(wǎng)口尺寸為150mm×150mm。

在橋面構(gòu)造中，伸縮縫處是最為薄弱處，由于車輪的反復(fù)沖擊，最易造成伸縮縫處的混凝土損害。必須對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)防。通常的技術(shù)措施有，對(duì)伸縮縫處的后澆帶混凝土采用鋼釬維混凝土，混凝土強(qiáng)度等級(jí)比鋪裝層混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高5 ∽10 N/㎜2，以提高耐磨性和抗沖擊能力，并在其上層布置一層防裂鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑宜為6mm，網(wǎng)口尺寸100mm×100mm。同時(shí)，在澆筑前，在新老混凝土界面上涂刷1：1純水泥漿，以增強(qiáng)后澆帶混凝土與鋪裝層混凝土的粘結(jié)性。

結(jié)束語(yǔ)：

本文只從混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的角度上，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫問題進(jìn)行了探討，對(duì)于由于施工的不合理造成的混凝土裂縫問題本文未涉及，而可能通常發(fā)生梁板裂縫問題大多是由施工原因造成的。但是，作為工程技術(shù)人員必須弄清設(shè)計(jì)原理中的裂縫形成原因，是十分必要的。混凝土結(jié)構(gòu)的使用至今已約有150年的歷史，由于它在物理力學(xué)性能及材料來源等方面有許多優(yōu)點(diǎn)，所以發(fā)展速度很快，應(yīng)用也最廣泛。近年來我國(guó)在混凝土基本原理與設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)可靠度與荷載分析等方面取得很多新成果，某些方面已達(dá)到和接近國(guó)際先進(jìn)水平，與此同時(shí)，電子計(jì)算機(jī)的普及和多功能化，CAD等軟件系統(tǒng)的開發(fā)，縮短了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)間和工作量。我國(guó)新頒布的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（CB50010-2002）積累了半個(gè)世紀(jì)的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和最新的科研成果，作為工程技術(shù)人員有必要深入地對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的學(xué)習(xí)，這對(duì)指導(dǎo)施工，研究探討工程中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題有很大的幫助。本文只是拋磚引玉，希望能對(duì)大家有點(diǎn)參考意義。

參考文獻(xiàn)：

篇10

關(guān)鍵詞：混凝土拌合物；氯離子；鹽橋；標(biāo)準(zhǔn)溶液

1氯離子對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響

大家都知道水泥水化后是呈堿性的，它的ph值在12以上。鋼筋在這種堿性環(huán)境下表面會(huì)形成一層У-Fe2O3鈍化膜，這層鈍化膜能夠保護(hù)鋼筋不受侵蝕。當(dāng)混凝土中的氯離子含量足夠高時(shí)，其表面的鈍化膜即遭破壞，在空氣和水的作用下鋼筋便會(huì)開始銹蝕，致使混凝土膨脹、疏松，從而進(jìn)一步導(dǎo)致混凝土的抗化學(xué)侵蝕性和耐磨性以及抗折強(qiáng)度的降低。大量的工程實(shí)例也證明了這種破壞的嚴(yán)重性：美國(guó)舊金山海灣的第二座San Mateo-Hayward大橋，其預(yù)制橫梁處于浪濺區(qū)，由于其底部裂縫給氯離子侵入創(chuàng)造了條件，發(fā)生了嚴(yán)重的鋼筋腐蝕，不得不花巨資修補(bǔ)。日本著名的新干線使用不到10年，由于氯離子的侵蝕，出現(xiàn)大面積的混凝土開裂、剝落現(xiàn)象。我國(guó)黑龍江的哈綏公路由于在路面大量撒除冰鹽后出現(xiàn)大面積的混凝土剝蝕破壞，破損全長(zhǎng)19.5km。

2混凝土拌合物中氯離子含量測(cè)定的意義及重要性

以上提到了氯離子對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響，但鋼筋混凝土中的氯離子到底從何而來，主要有以下幾個(gè)方面：1.環(huán)境污染造成的空氣中氯離子含量的升高從而被鋼筋混凝土所吸附2.在一些鹽漬土環(huán)境土壤本身含有大量的鹽堿物會(huì)通過地下水的滲透進(jìn)入到鋼筋混凝土中。3.處于海水（或鹽湖）環(huán)境的鋼筋混凝土由于海水（或鹽湖）中帶有的大量氯鹽進(jìn)入鋼筋混凝土后產(chǎn)生氯離子。4.水泥生產(chǎn)過程中本身就會(huì)帶入一定的氯離子。5.拌合混凝土所使用的水中帶有的氯離子。6.拌合混凝土所使用的粗細(xì)骨料中帶有的氯離子。7.所使用的摻合料及外加劑中所含的氯離子等。8.其它人為因素。由于以上提到的第1點(diǎn)、第2點(diǎn)、第3點(diǎn)，都是環(huán)境影響的客觀存在。我們難以去控制它，只能做一些保護(hù)性措施。但下面的幾點(diǎn)就是屬于我們可以控制的范圍了。所以新的普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程JGJ 55-2011別加入了對(duì)混凝土拌合物中氯離子含量的要求。目的就在于我們配置混凝土的時(shí)候能夠通過對(duì)原材料的控制從而控制混凝土拌合物中的氯離子含量。由此可見混凝土拌合物中氯離子含量的測(cè)定，對(duì)于提高鋼筋混凝土建筑的質(zhì)量和耐久性都有著重要的意義。

3適合快速測(cè)定混凝土拌合物中氯離子含量的方法

氯離子測(cè)定的方法有很多，現(xiàn)色滴定法、電位滴定法、氯離子選擇性電極法、分光光度法等。其中現(xiàn)色滴定存在滴定終點(diǎn)時(shí)顏色難以辨認(rèn)、精確度不高，人為誤差較大的缺點(diǎn)。分光光度法雖然檢測(cè)精度高，但儀器設(shè)備昂貴。電位滴定法與氯離子選擇性電極法同屬于電化學(xué)方法，但氯離子選擇性電極不需要貴重試劑AgNO3，省去了AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和滴定，所得數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差小，能夠簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、快速、準(zhǔn)確地測(cè)定混凝土拌合物中氯離子的含量，值得推廣。

我們現(xiàn)在使用的《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ 55-2011中提到所使用的測(cè)試方法就是《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》JTJ 270 -98中規(guī)定的海砂、混凝土拌合物中氯離子含量的快速測(cè)定法。也就是氯離子選擇電極法，這種方法快速準(zhǔn)確、設(shè)備成本低，適合用來做混凝土拌合物中氯離子含量的快速測(cè)定。下面我就重點(diǎn)討論使用本方法測(cè)定混凝土拌合物中氯離子時(shí)一些容易出現(xiàn)的問題和需要注意的要點(diǎn)。

4使用的儀器設(shè)備：

下面是我們這次試驗(yàn)所用的部分設(shè)備：

1.氯離子選擇電極 型號(hào)：PCI-1-01 測(cè)量范圍：（10-1—5×10-5）mol/L

溫度范圍：（5—45）℃

2.數(shù)字顯示pH計(jì) 型號(hào)：PHS-2F 測(cè)量范圍：pH：(0~14.00)pH mV: (0~±1400)mV

溫度范圍：（5—40）℃

3.參比電極：232型飽和甘汞電極

4.自制鹽橋：充硝酸鉀0.1mol/L

5 試驗(yàn)基本原理：

用氯離子選擇電極和甘汞電極置于液相中，測(cè)得的電極電位 E ，與液相中氯離子濃度C的對(duì)數(shù)，呈線性關(guān)系，即 E ＝ K － 0.059lg C 。因此，可根據(jù)測(cè)得的電極電位值，來推算出氯離子濃度。

6實(shí)驗(yàn)步驟

第一步我們需要建立電位——氯離子濃度關(guān)系曲線：

首先控制實(shí)驗(yàn)室溫度到20± 2℃， 用蒸餾水（或去離子水）配置5.5×10-3mol/L 和 5.5×10-4mol／L兩種NaCL標(biāo)準(zhǔn)溶液，各250Ml ，這里需要特別注意，由于溶液濃度比較低，所需NaCL分量很少，如果馬上配置到標(biāo)準(zhǔn)濃度的話對(duì)稱量難度太高。我們用精度為萬分之一的電子天平稱量也十分困難。所以一個(gè)比較簡(jiǎn)單的方法就是放大配置濃度，然后再稀釋。比如我們先配濃度為5.5×10-2mol/L的NaCL溶液250 Ml,然后取25 Ml用蒸餾水稀釋到250 Ml這樣就得到5.5×10-3mol/L的NaCL標(biāo)準(zhǔn)溶液了。當(dāng)然你也可以通過2次甚至3次稀釋后得到所需溶液，這樣也能達(dá)到我們這次的實(shí)驗(yàn)要求。