倾斜桥墩的安全性评估
王建利(第一作者)
(贵州桥梁设计院有限公司,贵州,贵阳 550001)
胡靖(第二作者)
(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司,贵州,贵阳 550081)
摘 要:位于贵州省松桃至从江高速公路铜仁坝灌溪至玉屏大龙段的尖坡Ⅱ号大桥由于施工原因,导致左幅1#墩左侧立柱横向倾斜。本文建立有限元模型对其进行计算,同时与竖直桥墩计算结果对比,研究其倾斜度的影响;并分别建立全桥模型及单独墩柱模型,通过对比,提出一种桥墩有限元计算的简化方法。
关键词:桥墩;倾斜;安全性;简化计算方法 中图分类号: 文献标识码:
1基本概况
尖坡Ⅱ号大桥左幅为5×40米、右幅设6×
40米预应力混凝土先简支后结构连续T型梁。由于施工原因,左幅1#桥墩左侧立柱自横系梁之上,向桥梁外侧发生横向倾斜,立柱顶最大倾斜6cm[1]。左幅1#墩左侧立柱23m,右侧立柱23.34m,横坡5%。其结构型式见下图:
本桥横向共5片T梁,桥面布置为0.5m(防撞护栏)+11.25m(三车道)+0.5m(防撞护栏)=12.25m。结构体系采用先简支后结构连续。T梁采用C50混凝土,桥墩采用C30混凝土。
2有限元模型
采用有限元程序Midas分别建立如下三个有限元模型:
模型A:左幅全桥模型,1#墩左立柱竖直;
模型B:左幅全桥模型,1#墩左立柱倾斜; 模型C:左幅1#墩模型,左立柱倾斜。
有限元模型A
有限元模型B
有限元模型C
全桥模型A、B上部结构为T梁,采用梁格法进行模拟,在1#墩位置,各片T梁均传力至盖梁上相应位置。
1#墩有限元模型采用梁单元分别模拟其盖梁、墩柱及系梁。左侧立柱在系梁以上部分逐渐线性像外侧偏移6cm。
假设1#墩承受的自重荷载范围为单跨即40m。通过计算,单跨T梁自重为6500KN,则各支座相应位置作用荷载为1300KN;
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每片T梁承受二期铺装为10.6KN/m,则各支座相应位置作用荷载为10.6×40=421KN;
两侧混凝土防撞护栏为9.1KN/m,由边梁承受,则边支座相应位置作用荷载为9.1×40=364KN;
汽车荷载传至相应支座位置处的荷载值需通过影响线进行荷载分布。由于墩柱受力主要表现为小偏心受压构件,因此可以按照立柱轴力影响线进行活载分布。1#墩左立柱轴力影响线如下图:
1#墩左侧立柱轴力影响线
因此,最不利活载分布为横向靠左布置3车道,纵向在第1、2跨内满布活载。按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)之规定,计算盖梁上靠左3个支座对应位置分别作用740KN的竖向荷载,以代表活载的最不利分布。
3桥墩倾斜安全性验算
采用有限元模型B,考虑温度荷载、恒荷载、
汽车荷载及混凝土收缩、徐变等,对1#墩进行强度验算[2]
,此处仅列出1#墩左立柱墩顶、中央高度、系梁位置及墩底4个位置的验算结果。验算结果如下表所示,由结果可知,1#墩左立柱最小强度系数为1.9>1,故墩柱强度满足规范要求。
表 1 墩柱强度验算
单元 验算类型
外荷载效
应(KN)
强度
(KN) 强度
系数 验
算 1479 最大轴力偏压验算 9959 35238 3.5 OK 1479 最小弯矩偏压验算 8516 36503 4.3 OK 1479 最大轴力轴压验算 9959 23999 2.4 OK 1479 最大弯矩偏压验算 8363 34450 4.1 OK 1485
最大轴力偏压验算
10570
35534
3.4
OK
单元 验算类型
外荷载效
应(KN)
强度(KN) 强度系数 验算 1485 最大弯矩偏压验算 10347 35371 3.4 OK 1485 最大轴力轴压验算 10570 23999 2.3 OK 1485 最小弯矩偏压验算 7225 36358 5.0 OK 1490 最大轴力偏压验算 11109 35773 3.2 OK 1490 最大弯矩偏压验算 11071 35732 3.2 OK 1490 最大轴力轴压验算 11109 23999 2.2 OK 1490 最小弯矩偏压验算 7540 36629 4.9 OK 1503 最大轴力偏压验算 12738 36655 2.9 OK 1503 最大弯矩偏压验算 12598 36630 2.9 OK 1503 最大轴力轴压验算 12738 23999 1.9 OK 1503
最小弯矩偏压验算
9010
36074
4.0
OK
4桥墩倾斜对安全性影响
采用有限元模型A,考虑荷载同有限元模型
B,对1#墩进行结构强度验算,其验算结果见下表。通过与表1中数据对比,墩柱顶部及系梁以下,桥墩倾斜与否对其受力影响较小,仅在立柱中央高度位置影响较大;桥墩倾斜导致立柱中央高度附近外荷载效应增大16%。
表 2 有限元模型A墩柱强度验算
单元 验算类型
外荷载效
应(KN)
强度
(KN) 强度
系数 验
算 1479 最大轴力偏压验算 9997 35978 3.6 OK 1479 最小弯矩偏压验算 8579 36098 4.2 OK 1479 最大轴力轴压验算 9997 23999 2.4 OK 1479 最大弯矩偏压验算 8364 35158 4.2 OK 1485
最大轴力偏压验算 10607 36047 3.4 OK 1485 最大弯矩偏压验算 8640 36505 4.2 OK 1485 最大轴力轴压验算 10607 23999 2.3 OK 1485 最小弯矩偏压验算 8953 35736 4.0 OK 1490 最大轴力偏压验算 11147 36102 3.2 OK 1490 最大弯矩偏压验算 11089 36059 3.3 OK 1490 最大轴力轴压验算 11147 23999 2.2 OK 1490
最小弯矩偏压验算 7576 36308 4.8 OK 1503 最大轴力偏压验算 12738 36636 2.9 OK 1503 最大弯矩偏压验算 12590 36610 2.9 OK 1503 最大轴力轴压验算 12738 23999 1.9 OK 1503
最小弯矩偏压验算
9009
36104
4.0
OK
5桥墩验算简化方法研究
高速公路桥梁设计的安全性评价探讨论文
摘要 :本文文章主要根据当前国内的高速公路桥梁设计领域进行研究,并结合省内某段高速公路桥梁建设项目为主要研究对象,通过对高速公路路线总体规划的探究,以及对公路桥梁设计的安全性评价进行深入的分析。本次关于高速公路桥梁设计安全性评价的探讨与分析,目的就是对于我国公路工程建设项目发展领域中所存在的一些问题进行研究,提出一些公路桥梁设计安全性建议和科学方法,之后进行定性定量分析问题,以便有助于进一步提高我国高速公路桥梁设计的安全性。
关键词 :高速公路;桥梁设计;安全性;实践
高速公路桥梁设计工作是公路工程中重要的组成环节,包括桥梁的测量、设计、施工、养护、管理等。随着近些年的不断发展,我国高速公路事业也在持续前进的过程之中,尤其是在“十二五”规划发展时期。根据国家统计局的数据信息显示,截止到2014年12月份,全国范围内的高速公路通车里程已经达到了85000公里,在这种发展背景环境下,关于我国高速公路工程建设安全以及交通安全的理论与实践领域的研究工作是势在必行,也是适应新时代社会发展的实际要求。本文重点以高速公路桥梁设计的安全性进行研究与分析,就以我省某段高速公路工程项目为例。
一、高速公路桥梁设计案例工程概括
该区间段高速公路全长为42.58公里,公路工程专业的设计人员在设计之初将速度设定在110km/h,该段高速公路为双向车道,由于该段高速公路所处地势比较复杂,并且公路全线的桥梁比较多,其中就包括了大桥与特大桥10座,所占的公路长度范围也达到了26.5公里,基本占到了总长度的62%。因此,当地相关管理部门为了加强与提升该路段设计以及桥梁设计的安全性,有针对性的'进行了一系列的安全性评价管理机制。
二、高速公路桥梁设计安全性评价
(一)关于高速公路桥梁设计安全性评价体系的构建
交通安全一直都是国家重点强调的社会安全问题,尤其是在一些地势相对复杂多变的高速公路工程建设领域,加强其安全性对于保护人们群众的生命与财产安全至关重要。在本次关于高速公路桥梁设计安全性评价的探讨与分析过程中,首先在于对安全性评价体系的理解与构建。根据该段高速公路的实际情况,笔者认为可以从两大方面重点操作下去:一是高速公路跨线桥对其相交道路、铁路、通航河流等相关交通安全的不利影响的方面;另一个方面则是该段高速公路桥梁工程本身的规划与设计。包括桥梁的安全性结构、施工质量、以及桥梁上所通车量的交通安全性。高速公路桥梁设计安全性评价体系中,详细的介绍了有关桥梁设计安全性评价分析的主要内容。分别是桥梁引线、桥梁断面、相交道路等。在桥梁引线环节中主要体现在对其速度协调性的安全评价;在桥梁断面安全性评价环节主要包括对桥梁横断面的安全性评价、对桥梁防撞护栏的安全性评价、对桥梁桥面铺装的安全性评价、对桥梁桥面排水系统设计的安全性评价;在相交道路安全影响这一环节,主要体现在对桥梁墩台施工设计、构架、质量建设的安全性评价、对桥梁防护网的安全性评价、对桥下净空地带进行安全性评价、对桥下视距的安全性评价等。在第二部分内容重点针对其中的桥梁引线和桥梁断面进行安全性评价分析。
(二)高速公路桥梁设计安全性评价的科学方法
1.速度协调性安全评价方法高速公路桥梁引线中的速度协调性对于桥梁的总体安全与发展规划相当的关键,在这里假设该高速公路桥梁路段的平均设计行驶速度为V1,将桥梁引线路段的运行速度设为速度V2,得出了二者之间的差值△V=丨V1-V2丨。假若△V的绝对值小于10km/h的时候,则说明该路段桥梁引线的速度协调性较好,假若速度在10—20km/h之间,则代表还是在条件允许的范围之。假若速度大于20km/h,则就说明桥梁引线的速度协调性表现不良,这个时候就需要相关人员重新进行桥梁引线路段的调整与设计。
(三)高速公路桥梁断面安全性评价方法
关于高速公路桥梁断面安全性评价,分别是桥梁横断面、防撞护栏、桥面铺装、桥面排水等。关于桥梁横断面的安全性评价,综合考虑到对交通运行安全的影响,包括其路段的设计速度、公路桥梁设计的长度以及该桥梁路段交通流量的大小。在桥梁防撞护栏的设计领域,对其进行安全性评价与分析可以实施安全等级分类。对于桥面排水这一环节,重点可以根据桥梁工程所设计的交通流量以及泄水孔的泄水能力等方面进行评价。
三、结语
随着我国高速公路事业的不断发展,会存在一系列的问题与矛盾,这些都需要我们及时的发现与解决。本文主要基于高速公路桥梁设计安全性评价进行的研究与探索工作,这些在文章中都做了较为系统的分析与总结,包括高速公路桥梁设计安全性评价体系的建设,以及对各项安全评价工作进行的方法分析。总而言之,关于高速公路桥梁设计的安全性评价,并不只是人们传统意识中单纯的对交通安全性进行评估,更重要的安全性评价内容还包括对公路桥梁的设计问题、质量水平、以及周边相交道路、铁路、河流对交通安全的影响。各地区应该根据道路不同的现状区别对待,在高速公路桥梁设计与规划建设的过程中,应当在按照国家行业标准规范进行操作的前提下,对一些具体安全性评价内容作出适当的调整与修改。在该段高速公路桥梁工程总体概况中也提到了这一点,这也是值得注意的地方,在该段高速公路上桥梁引线路段的小客车运行的速度应当控制在100-110km/h,而那些大货车、超大货车应该控制在70-80km/h。
参考文献:
[1]张晓明,杜国强.高速公路桥梁设计安全性评价皀实践及探纠[J].工程建设标准化,2014,(12).
[2]林燕.浅谈有关高速公路桥梁设计[J].青海交通科技,2015,(01).
[3]王斌.现阶段我国高速公路桥梁设计问题试分析[J].城市建设理论研究(电子版),2014,(21).
[4]石春瑞.试论高速公路桥梁设计的要点[J].中国新技术新产品,2014,(15).
浅谈再生混凝土的性能特点及其应用工学论文
在日常学习和工作中,说到论文,大家肯定都不陌生吧,论文是探讨问题进行学术研究的一种手段。你所见过的论文是什么样的呢?以下是我为大家收集的浅谈再生混凝土的性能特点及其应用工学论文,希望对大家有所帮助。
摘要 :
新建筑工程的建设和旧建筑工程的拆除都会产生大量的建筑垃圾,既造成环境污染又浪费大量资源,如何处理日益增多的建筑废弃垃圾,减轻对环境的污染,已成为各个国家必须面对的重要课题.通过分析再生混凝土的物理、力学性能、耐久性能、剪切性能以及抗震性能,探讨了再生混凝土的应用前景。
关键词 :再生混凝土;性能指标;建筑垃圾;应用前景
引言
目前我国正处于大兴土木的建设时期,土木建筑的快速发展带动了国民经济,也成为了消耗资源和产生垃圾最多的行业.为了有效减少环境污染破环,减少废弃混凝土的数量,做到可持续协调发展,目前解决该问题的方法只有再生利用,于是跟再生混凝土有关的一些技术和研究也快速发展起来。
再生骨料或再生混凝土骨料[1-2]是指将废弃混凝土块破碎、分级,并按一定的级配混合后形成的骨料,而利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土,称为再生骨料混凝土,简称再生混凝土.再生混凝土是建筑材料的循环再利用,是与生态环境发展相协调的重要一部分,也 符合国家的可持续发展战略.本文主要讨论再生混凝土基本性能,探讨再生混凝土应用工程的发展前景。
1、再生混凝土研究现状
1.1国外研究现状国外对于再生混凝土的研究比较早,可以追溯到二次世界大战期间,连年的战争破坏了大量的建筑物,同时也产生了大量的废弃物,因此许多欧洲国家均不同程度地面临着如何处理废弃物的问题[2].20世纪50年代,苏联和德国为了处理大量废弃混凝土同时为城市重建提供新的原材料,相继开展了再生混凝土技术的研究工作.1977年日本政府制定了JIS TR A 0006《再生骨料和再生混凝土使用规范》;1991年日本政府又制定了《资源重新利用促进法》,规定建筑施工过程中产生的渣土、混凝土块、沥青混凝土块、木材、金属等建筑垃圾,必须送往“再生资源化设施”进行处理。
对于废弃物再利用,美国政府也制定了《超基金法》,规定:“任何生产有工业废弃物的企业,必须自行妥善处理,不得擅自随意倾倒.”这个规定给再生混凝土的发展提供了操作依据和法律保障.
1.2国内研究现状
我国对再生混凝土的研究工作起步相对较晚,目前还停留在实验室研究阶段,不过政府对再生混凝土研究工作相当重视,相继投入了不少的资金,也取得了一些成果.同济大学对再生混凝土技术进行了大量的研究工作[2-3],包括再生混凝土的强度和工作性能、废弃混凝土破碎及再生工艺研究、再生混凝土耐久性研究、再生混凝土梁柱试验研究、再生混凝土框架节点试验研究、再生混凝土框架结构抗震性能的研究等.2007年同济大学编写了地方标准《再生混凝土应用技术规程》(DG/TJ 08-2018-2007),为再生混凝土的应用提供了技术指导。
另外,中科院、东南大学、浙江大学和北京工业大学等相关科研单位也对再生混凝土开展了大量的研究工作,并开发了相关的再生混凝土技术。
2、再生混凝土性能特点
2.1物理力学性能东南大学陈亮等对再生骨料混凝土技术开发与研究的最新进展进行了综述与对比分析[3],分析结果表明再生混凝土的破坏过程和破坏模式与普通混凝土基本一致.从破坏形态来看,再生混凝土的破坏基本上始自粗骨料和水泥凝胶体面的黏结破坏,再生混凝土的长期抗压强度发展规律与普通混凝土有所差异.分析还指出,全部采用废混凝土作骨料的再生混凝土与相同配合比的普通碎石混凝土相比,抗压强度降低9%,抗拉强度降低7%,抗压弹性模量降低28%,抗拉弹性模量降低34%,说明再生混凝土脆性降低,韧性增加.而全部采用废弃混凝土作骨料的再生混凝土较相同配合比的普通混凝土极限拉应变增大28%,拉伸弹模降低34%,抗压强度比有所增加,说明再生混凝土的抗裂性能较好。
中国科学院武汉岩土力学研究所骆行文等通过一系列试验,分析研究了不同再生混凝土取代率对静力力学性能的影响,研究了再生混凝土声波传播特征参数随再生混凝土轴向压缩变形的变化规律[4].指出随着再生混凝土取代率的增加,再生混凝土的应力峰值在减小,再生混凝土的弹性模量和变形模量也在降低.分析还表明再生混凝土声波传播速度随着再生混凝土的轴向压缩变形先增大后减小,在再生混凝土轴向压缩过程中,超声波在再生混凝土中波幅先增大后减小。
同济大学肖建庄通过不同再生粗骨料取代率下再生混凝土的单轴受压应力应变全曲线试验,分析了再生粗骨料取代率对再生混凝土的应力应变全曲线形状和再生混凝土抗压强度、弹性模量、峰值及极限应变的影响[5].研究表明,再生混凝土的应力应变全曲线的总体形状与普通混凝土的相似,但曲线上各特征点的应力和应变值有所区别;再生混凝土的棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值高于普通泥凝土;再生混凝土的峰值应变大于普通混凝土;再生混凝土的弹性模量明显低于普通混凝土.分析还指出再生混凝土应力应变全曲线的上升段和下降段可以分别用3次多项式和有理分式分别进行拟合。
浙江大学徐亦东等采用优质矿物掺合料和高效减水剂成功配制出C40—C60高性能再生混凝土,并采用电液伺服压力试验机对高性能再生混凝土进行单轴受压试验,测得其应力应变曲线并进行理论分析,总结出了再生混凝土单轴受压应力应变全曲线的数学表达式,与试验结果吻合较好[6-7]。
西班牙加泰罗尼亚理工大学M.Etxeberria等设计4种不同的再生混凝土粗集料取代率,通过4种混凝土的搭配比例来得到相同的抗压强度,分析了再生混凝土的力学性能[8].试验中,回收集料处于吸水状态,但不饱和,以控制新拌混凝土的性能、有效水灰比和更低的强度偏差.结果表明采用中低抗压强度的集料生产再生混凝土,其必要性已被证实归结于水泥的用量,测定了再生混凝土相对较低的弹性模量,此结果验证了几位学者提出的数学模型的有效性。
葡萄牙里斯本理工大学N.Fonseca等通过不同的养护条件分析了再生混凝土的物理力学性能,分析了再生混凝土的抗压强度、劈裂强度、弹性模量和磨耗值,分析结果表明影响再生混凝土物理力学的养护条件大体上跟普通混凝土一致[9]。
意大利马尔凯理工大学Valeria Corinaldesi等采用取代率为30%的再生集料配制再生混凝土,分析了梁柱结合处再生混凝土在周期荷载下适用于结构的可行性[10].当取代率为30%时,再生混凝土与普通混凝土有几乎相同的抗压强度,然而,再生混凝土的抗拉强度、劈裂强度和弹性模量比普通混凝土偏低.基于周期荷载试验结果,通过参数裂缝类型、分布能、延展性和设计值来评价梁柱结点处的性能,结果显示,利用再生混凝土浇筑的结点具备充足的结构性能。
2.2耐久性能
武汉大学刘数华、饶美娟对再生混凝土的变形性能主要包括弹性行为、干缩与徐变、温度变形性能,再生混凝土的耐久性包括渗透性、抗冻耐久性和抗化学侵蚀性能[11].对再生混凝土的变形性能和耐久性能进行深入分析,结果表明,再生骨料对再生混凝土变形性能和耐久性能虽有不同影响,但亦可满足于工程应用。
湖南省高速公路管理局龚先兵和长沙理工大学刘朝晖、李九苏对道路再生骨料混凝土的耐久性进行系统试验研究,包括抗硫酸盐侵蚀试验、抗冻性试验和干缩性试验,结果表明,再生骨料混凝土的耐久性能能够满足道路工程的需要[12]。
浙江大学徐亦冬,沈建生根据再生骨料的特性并结合当今的研究热点“高性能混凝土”技术,使再生混凝土向高性能化的方向发展[13].研究表明,尽管再生骨料属于低品质骨料,但通过将粉煤灰、矿渣及硅灰等矿物掺合料应用于再生混凝土中,充分利用粉体的优化组合以及界面强化效应,可使再生混凝上具有良好的工作性及较高的强度等级。
安徽水利水电学院的魏应乐对再生混凝士的抗渗性、抗冻融性、抗碳化、氯离子渗透性、硫酸盐侵蚀、耐磨性进行了分析,并提出了减小水灰比、掺加粉煤灰、采用二次搅拌工艺、减小再生骨料最大粒径、采用半饱和面于状态等改善再生混凝土耐久性的措施[14].研究结果表明,再生混凝土的抗渗性、抗冻融行、抗硫酸盐侵蚀性、抗氯离子渗透性和耐磨性均较普通混凝土弱。
美国威斯康星大学麦迪逊分校A.Gokce等在中干试验环境下,对引气型再生混凝土和非引气型再生混凝土进行自由状态下冻融耐久性试验[15],结果表明,直接冻融坚固性试验为判断再生混凝土集料的坚固性提供了更为实际的试验条件,硫酸盐坚固性试验不能预测再生混凝土集料的冻融难易程度。
英国诺桑比亚大学Alan Richardson等基于质量损失和极限抗压强度2个指标,采用对比试验,对再生混凝土的冻融耐久性试验进行研究[16],结果表明,再生混凝土与普通混凝土几乎有着相似的耐久性,原因归结于在分批前对再生集料仔细的选择和处理.耐久性是材料的一个重要指标,再生集料需要被大量的测试以便用于工业生产,本文表明了未来应用的可能性。
2.3抗剪性能
广西大学黄莹、邓志恒等通过对四点受力等高变宽梁进行剪切试验,探讨水灰比相同的条件下,再生骨料取代率对再生混凝土剪切性能的.影响[17].研究表明,再生混凝土剪切破坏形态和普通混凝土相似,但其抗剪强度和变形能力均低于普通混凝土.在对再生混凝土抗剪强度、剪切变形和剪切模量分析的基础上,绘制了再生混凝土的剪应力应变曲线,建议了剪应力应变曲线方程和剪切模量的计算公式。
广东省建筑科学研究院黄健和同济大学建筑工程系肖建庄、雷斌对影响再生混凝土梁抗剪承载力的各因素作了定性分析,得出再生混凝土梁抗剪机理,包括剪跨比、混凝土强度及配箍率在内的诸多因素对再生混凝土梁抗剪承载力的影响趋势与普通混凝土梁基本一致的结论[18].同时指出增大荷载分项系数可明显提高再生混凝土梁抗剪可靠度指标,但在配箍率较小时,荷载分项系数提高至1.5时再生混凝土梁抗剪可靠度也不能满足可靠度要求.增大再生混凝士抗压强度平均值,使其标准值达到与普通混凝土相同的水平,再生混凝土梁的抗剪可靠度均可满足规范要求,这是提高再生混凝土梁抗剪可靠度指标的最佳途径。
西安建筑科技大学刘丰、白国良等试验采用等高变宽梁,考虑混凝土强度等级和再生骨料取代率,研究了再生混凝土梁的抗剪强度和变形及其发展规律[19],得出了再生混凝土梁抗剪极限承载力与取代率没有直接关系的结论,同时还得出再生混凝土梁的切应力主应变曲线接近直线,试验所得抗剪强度相对普通混凝土较低的结论。
郑州大学的张雷顺通过13根再生混凝土梁与普通混凝土梁的对比试验,对再生粗骨料取代2.4抗震性能同济大学建筑工程系的肖建庄、朱晓晖完成了3种不同再生粗骨料取代率再生混凝土框架边节点在恒定竖向轴压荷载和水平低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究[23],指出再生混凝土节点的破坏过程与普通混凝土相类似,虽然再生混凝土节点的抗震性能略低于普通混凝土,但再生混凝土节点的延性等抗震性能仍满足相应抗震设防要求,说明再生混凝土可用于有抗震设防要求的框架节点中。
同济大学结构工程研究所的孙跃东等通过对3榀1∶2比例框架模型在不同的竖向轴压荷载和水平低周反复荷载作用下的抗震性能的对比试验,研究了再生混凝土框架在低周反复荷载作用下以及不同轴向力作用下对再生混凝土框架抗震性能的影响[24].结果表明,再生混凝土框架,在不同轴力和低周反复荷载作用下,其受力特性、破坏形态和破坏机制没有明显的差别,破坏机构均表现为明显的“强柱弱梁”类型;再生混凝土框架具有较好的抗震性能,结构进入弹塑性阶段后,框架的滞回曲线均比较丰满,表明框架都具有良好的耗能能力;框架的位移延性系数为3.76~4.34,表明框架延性良好,再生混凝土框架的位移延性小于普通混凝土框架,随着轴向荷载的增加,框架的延性降低。
北京工业大学建筑工程学院的张建伟、曹万林等进行了7个剪跨比为1.5的中高剪力墙低周反复荷载试验研究[25],在试验的基础上,分析了各剪力墙的承载力、延性、刚度、滞回特性、耗能及破坏特征.研究表明,再生细骨料掺量的增加,使再生混凝土中高剪力 墙的抗震性能有所降低以及随着配筋率的提高,其承载力、延性、耗能能力有所提高.同时指出轴压比的提高,使再生混凝土剪力墙的承载力提高,弹塑性变形能力降低。
北京工业大学的尹海鹏等进行了1根普通混凝土柱和3根不同取代率的再生混凝土柱模型的低周反复荷载试验研究[26],模型按1/2缩尺.试验结果表明,随着再生骨料取代率的增加,其混凝土的弹性模量明显减小,试件初始刚度明显下降、承载力呈下降趋势、耗能值下降,抗震能力呈下降趋势,并指出再生混凝土柱可用于多层结构轴压比较小的柱的抗震设计。
3、存在问题及应用前景
3.1存在问题最近几年再生混凝土研究工作取得了一些成就,不过,鉴于再生骨料自身的局限性和目前我国对再生混凝土利用的实际情况,还存在一些障碍和不足,主要表现在以下几个方面。
(1)目前合适的处理废弃混凝土的设备与相关技术较少,对废弃混凝土再生利用的认识还不到位.
(2)废弃混凝土来源广泛且非常复杂,如何合理分级处理是需要解决的关键问题。
(3)相应的标准规范太少,实际操作时比较困难,目前还难以大面积推广。
3.2应用前景
再生骨料混凝土与普通混凝土相比,虽然在物理力学性能等指标上稍有逊色,但毋庸置疑的是,再生混凝土具有广阔的应用前景.具体应用时,可根据结构所处的部位进行选择性替代[27-28].对于主要的承重结构,再生粗骨料取代率可以适当减少,设定限值或容许范围.对于一般结构工程,例如人行道板、桥梁护栏、防护砌块和其它附属结构,取代率可根据情况适当增大。
摘要:
为了有效减轻不断增加的废弃混凝土带来的环保压力,减少资源浪费,建议对废弃混凝土回收处理成再生骨料,部分或全部代替天然骨料来配置再生混凝土,使废弃混凝土变成土木工程领域的绿色资源。文章从再生骨料生产工艺、性能,再生混凝土物理性能、力学性能及其耐久性等方面介绍了再生混凝土技术在国内外的研究进展,主要从材料、结构、力学性能,耐久性方面分析了再生混凝土的基本特性及其研究存在的问题,指出了需进一步深入研究的方向,为再生混凝土技术在科研与工程应用中提供参考意见。
关键词:
再生混凝土;再生骨料;力学性能;耐久性
1、再生混凝土简介及其研究的必要性
再生混凝土(Recycled Concrete),是指将废弃混凝土块经裂解、破碎、清洗与筛分后,制成混凝土骨料,部分或全部代替天然骨料配制而成新混凝土。它是再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete,RAC)的简称。
近年来,我国建筑垃圾逐年上升,建筑垃圾数量已占到城市垃圾总量的30%~40%,其中主要是废弃混凝土,这些垃圾严重影响了城市生活环境,造成了很大的环境污染。目前国内处理这些废弃混凝土的方法有两种:一、运往郊外堆存。这会成为新的垃圾源,显然不可取;二、作为回填材料简单地使用。这会浪费资源,不符合我国建设资源节约型社会要求。据估计,2008年发生的汶川特大地震,产生的建筑垃圾约3亿吨,地震所造成的建筑垃圾量远远超过中国每年建筑施工所产生的建筑垃圾的总和,地震所造成的建筑垃圾量十分庞大,如何对其进行资源化利用,是摆在我们面前的一个新的课题,也是一个挑战。再生混凝土技术是一个很好的解决方法,通过对废弃混凝土的再加工来恢复其原有性能,形成新的建材产品,从而既能对有限的资源进行再利用,又解决了部分环保问题。这既是发展绿色混凝土,实现建筑资源环境可持续发展的重要途径,也是建设资源节约型、环境友好型社会的具体体现。
2、再生骨料的生产工艺及性能
2.1 再生骨料的生产工艺
对废弃混凝土进行充分再利用的前提是要保证再生骨料生产工艺是经济可行的。再生骨料的生产需要解决一系列问题,包括对废弃混凝土块或钢筋混凝土块的回收、破碎与筛分等。简单的混凝土破碎及筛分工艺如图1所示。
2.2 再生骨料的性能
经过破碎处理的废弃混凝土,生产出的再生骨料含有30%左右的硬化水泥砂浆,这些水泥砂浆大多独立成块,只有少量附着在天然骨料的表面,导致了再生骨料密度小,吸水率高,粘结能力弱的特点。一般地,再生骨料棱角较多,表面比较粗糙。对废弃混凝土块进行再生破坏过程中,由于积累了损伤,会使再生骨料内部产生大量的微裂纹。研究表明,同天然骨料相比,再生骨料孔隙率较高,密度较小,吸水性增强和骨料强度较低。
3、再生混凝土物理性能及力学性能
3.1 再生混凝土物理性能
由于再生骨料的表观密度比天然骨料小,因此再生混凝土的密度比普通混凝土低。随着再生骨料掺量的增加,再生混凝土的密度有规律地减小,如果再生混凝土全部采用再生骨料,则其密度比普通混凝土相比,降低了7.5% 。再生混凝土有自重低的特点,这能降低结构自重,提高构件的抗震性能。同时,由于再生骨料孔隙较高,使得再生混凝土具有良好的保温性能。
3.2 再生混凝土的强度
再生混凝土的强度与基体混凝土(相对于再生混凝土而言,用来生产再生骨料的原始混凝土称为基体混凝土)的强度、再生骨料破碎工艺、再生骨料的替代率以及再生混凝土的配合比等密切相关。由于基体混凝土的强度等级、使用环境各不相同,裂解、破碎的'工艺及质量控制措施的差异,导致再生混凝土强度变化的规律性不明显,不同的研究者所得的结论也有所差异。Hansen的试验结果表明,随着基体混凝土强度的降低,再生混凝土的强度也下降。一般情况下,再生骨料混凝土的抗压强度基体混凝土或相同配比的普通混凝土的抗压强度更低,降低范围为0%-30%,平均降低15%。邢振贤等全部采用废弃混凝土再生骨料制作出再生混凝土,指出再生混凝土的抗弯强度约为基准混凝土强度的75%-90% 。和配合比相同的基准混凝土相比,抗压强度降低了9%,抗拉强度降低了7%。
应该注意的是,再生骨料表面包裹着水泥砂浆,使再生骨料与新的水泥砂浆之间弹性模量基本一样,界面结合可能得到一定的加强。以此同时,再生骨料表面的大量微裂缝会吸入新的水泥颗粒,使得接触区的水化更加完全,最终形成致密的界面结构。由于界面结合得到加强,一定程度的补偿了因再生骨料强度较低而导致的再生混凝土性能的劣化。
3.3 再生混凝土的弹性模量
由于再生骨料中有大量的老旧砂浆附着于原骨料颗粒上,导致再生混凝土的弹性模量通常较低,一般约为基体混凝土的70%-80%。再生混凝土弹性模量低,变形大,因此它的抗震性能和抵抗动荷载的能力较强。水灰比对再生混凝土的弹性模量影响较大,当水灰比由0.8降低到0.4时,再生混凝土的抗压弹性模量增加33.7%。
3.4 再生混凝土的干缩与徐变
再生混凝土的干缩量和徐变量比普通的混凝土增加了40%-80%。再生骨料的品质、基体混凝土的性能以及再生混凝土的配合比决定了干缩率的增大数值。Yamato等人研究表明,当天然骨料与再生骨料共同使用时,再生混凝土的干缩率会增加;水灰比增加时,再生混凝土的干缩率也会增加。
4、再生混凝土的耐久性
4.1 再生混凝土的抗渗性
与混凝土渗透性有关因素主要分为两类。
(1)混凝土拌和料的组分、拌和物配合比以及工艺参数,即拌和料的制备、成型和养护等;
(2)混凝土随时间而发生的变化,即在外部环境、结构应力、流体性能和渗透条件等因素作用下,混凝土内部发生的物理和化学变化。
由于再生骨料的孔隙率较大,因此再生混凝土的抗渗性比普通混凝土低。但是往再生混凝土里掺加粉煤灰之后,由于粉煤灰能使再生骨料的毛细孔道细化,因而很大地改善了再生混凝土的抗渗性。
4.2 再生混凝土的抗硫酸盐侵蚀性
再生混凝土的孔隙率及渗透性较高,它的抗硫酸盐侵蚀性比普通的混凝土差。同样的,往里面掺加粉煤灰,能够减少硫酸盐的渗透,使其抗硫酸盐侵蚀性有较大改善。
4.3 再生混凝土的抗裂性
与普通混凝土相比,再生混凝土极限伸长率增加了27.7%。再生混凝土弹性模量较低,拉压比较高,因此再生混凝土抗裂性比基体混凝土更好。
4.4 再生混凝土的抗冻融性
再生混凝土的抗冻融性比普通混凝土差。Yamato等人研究表明,再生骨料与天然骨料共同使用时或者减小水灰比可提高再生混凝土的抗冻融性。
5、结语
通过对再生混凝土的研究,我们得出以下结论与建议,希望能够引起行业或者有关部门的重视。
第一,再生混凝土技术可以从根本上解决废弃混凝土的出路问题,既能减轻废弃混凝土对环境的污染,又能节省天然骨料资源,具有显著的社会、经济和环境效益,是发展绿色混凝土的主要途径之一,符合我国可持续发展战略的要求。
第二,在工程应用研究中,不单要对如何提高再生混凝土的强度进行研究,而且还要对其耐久性如抗渗性、抗裂性等加强研究,来逐步提高再生混凝土的性能。
第三,同普通混凝土相比,再生混凝土的配合比设计和施工工艺均有许多不同之处,应区别对待。
第四,对再生混凝土进行合理设计,基本上能够达到普通混凝土的性能要求。为了更好地推广应用再生混凝土技术,我们还需要对其结构性能(抗弯,抗剪,抗冲切及抗震等)和设计方法多加强研究。
第五,再生混凝土与普通混凝土在原材料、配合比以及施工工艺等方面有重大差异,按照现行普通混凝土的标准、规程等显然是有许多不足之处的;另一方面,国内的水泥、骨料与国外使用的水泥、骨料在成分和性能上差别也较大,因而更不能直接使用国外的相关标准。因此,建议结合再生骨料分级情况,尽早制定出适合国内情祝的再生混凝土的有关标准和规程。
第六,通过对再生混凝土的经济性进行综合研究,在我国广泛推广应用再生混凝土,同样需要xx积极的产业政策扶持和国家的法律法规保障。
参考文献
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在平平淡淡的学习、工作、生活中,大家都接触过日志吧,是时候用心地写一篇日志了。可是怎样写日志才能出彩呢?下面是我精心整理的毕业设计日志范文(通用7篇),希望能够帮助到大家。
大四上学期基本忙碌于毕业实习,也是为了撰写毕业论文做准备。现在仍然处于实习的阶段。因为过年,如今正是公司最忙碌的时候。有许多新的工作陆续开始,也有大量旧的工作还没有收尾。而学校生活正步入大四的下学期,要开始进行毕业论文的选题。大学四年,我学习的是会计学专业。其学习的课程包括会计学、财务管理学、审计学、统计学、会计电算化和税法等。而毕业论文的撰写与自己学习的内容有关,同时也是自己实习中所学到的知识和实践中得到的经验的综合应用。
可选的题目有很多,有会计职业相关类的如注册会计师职业道德问题研究,会计师事务所注册会计师职业道德问题研究;有数据分析类的如财务报表分析,企业提高资金周转率的途径与措施研究;有论述类如审计风险的成因及防范措施,企业筹资风险管理研究等。面对选题,首先我会考虑到哪些知识自己掌握的比较熟练,哪些知识认识比较生疏。根据自己的认识程度选择熟悉的论文题目。然后结合自己的实习状况,联系自己实习单位的基础信息,挑选合适的题目。最后大致的构思所选的题目的大概内容,选择最合适自己最优的题目。
我选择的题目是广东省中小企业财务管理存在问题及对策。然后结合实习内容,选好了论文题目。如今需要一边工作一边构思论文。为了更好的撰写论文,还需要阅读和研究许多书籍资料。参考中外的各种文献。这也是我接下来书写论文的`重要工作。要努力完成任务。
有人问我,我就会讲,但是无人来,我期待到无奈有话要讲得不到装载。我的心情犹像菊花等着爆开,毕业设计真心生了很多青苔!白日改,昼夜改,人不知道怎么算是废才,哈哈!讲到毕业设计真的感慨的!有快乐,也有悲伤,有纠结,也有喜悦,有充实,也有滞后,有被老师是骂的狗血淋头,也有被老师赞得天翻地覆,不过这些都是很少的。我自己感到自己在毕业设计已经尽力了,自己在三年里学到的知识真的很有限,所以做的不是很好的。不过都是毕到业的!现在才发现毕业是一个难的事,来来回回,要弄好多什么表格,那些什么就业调查表,追踪表。还没有出去实习就要填哪些表。学校更要我们做假。
在毕业设计里,刚刚开始,以为自己想不到题目,老师就会帮我们想题目,其实不是。这个真有点无奈的。幸好我想出来了。当时让老师有很大的期望,谁不知道我让老师有点失望,因为做不到所以让他期望变了失望。我都不知道老师刚刚开始对我这个题目有那么大的期望。做的过程中自己有很多纠结问题没有解决到,这是我自己最大的问题。其实在做什么事都是好,真的有个问题真的要懂的,就是会提出、发现问题,会把问题解决掉。这样才是事情做好!
关于自己以后的发展的方向,其实自己有点迷惘的,自己是一个平面设计师,平面设计师在社会中真的很饱和状态,对于自己以后的方向,应该会偏于产品那个方向,现在还没有定,因为还没有找到一个和自己发展方向好的公司。在中国设计师待遇真的不是很好,自己想做到很好的职位真的要吃很多的苦,灌多一点墨汁。现在让我感觉到多媒体一些新的媒介的发展比较快,现在出现的电影,都是什么3d什么4d。其实在以后可以想做好,一要对某个方向很专,要么和综合能力很强,这个很必须的。毕业真的让每一大学生都是那么的无奈,那么的纠结事情。
今天我印象最深刻的就是关于工地的安全问题,现整理如下,进入工地要注意“三保、四口、五邻边”
“三保” 防护(安全帽、安全带、安全网)
凡进入施工现场人员,必须正确佩戴安全帽。安全帽要经常检查,不符合要求的坚决报废。凡在2m及2m以上高处作业,必须系好安全带。安全带上的各种部件不得任意拆掉和随意更换。安全网的规格、材质必须符合国家标准,使用前要认真检验。该工程外侧及龙门架外侧均使用密目式安全网全封闭,安全网支设完毕,经过检查验收后方可使用。
“四口”防护
在工程的楼梯口、电梯口、通道口、予留洞口均需进行安全防护。楼梯踏步拆模后,沿楼梯设1。2m高双层护身栏杆。在工程的东西两侧各设一个通道口,并搭设防护棚。棚的宽度大于出入口,长度不小于3m。棚顶用5cm厚木板铺满,其余暂不通行的单元入口临时封闭,封闭要牢固严密。予留洞口要用盖板盖严,固定牢固。通道口、楼梯口要有醒目的示警标志,夜间挂红灯示警,实习报告《建筑类顶岗实习日志》。
“五临边”防护
基坑四周设置防护栏杆,夜间挂红灯示警。通往屋面周边、一层框架周边、斜马道两侧边、卸料平台两侧边都必须设置1。2m高的双层护栏,并挂安全网。电梯口和楼梯侧边必须安装临时防护栏杆,在安装正式栏杆前,不得拆除。上料平台除两侧设防护栏杆外,平台口还应设置安全门或活动防护栏杆。各种临近防护必须安装牢固,经检查验收后方可使用,任何人都无权私自随意挪动和拆除施工现场的各种防护装置,防护设施和安全标志。
土木工程测量实习终于开始了,我们很早就集合了。今天任务主要是实地勘察,理清测量思路与分工。我们测是生物馆以及其向南方向。绕了生物馆走了一圈,这么宽敞地方,从来没想过要经自己收测绘一翻,但想想还是很兴奋,成功以后一定很有成就感。
我们一边实地勘察,一边讨论整个测量流程,采用先整体后局部原则,先踏勘选点,我主要负责记录数据,描绘简单草图。仅仅是记录就遇到了很多难题,既要把数据记下来又要标明白,要有空间立体思维,在实际中指定一个点就要在图上标出来,一开始我有些手忙脚乱。有时候转动方向,在图上就反应很长时间才标识出来,有时也影响到了小组测量进度,感觉很郁闷,后来经过同学帮忙与探讨,我熟练了许多,还好并没记错数据。
其实今天测量工作进行很不容易,因为今天早上两点半是世界杯决赛,同学们看完就出来测量了,大家都很疲惫,而且一开始还摸不清头绪,所以,今天主要是实地勘察,分工和选控制点,回来又整理一下数据,今天工作就完成了。
今天五点就集合了,因为今天注定是忙碌一天,为了避免日晒,我们宁愿牺牲睡觉时间。今天小组任务主要是测角、量边。我和几个人主要从事测边工作,其他人员测角。测边也需要一定技巧,比如远距离用水准仪测,短距离用钢卷尺测。
由于生物馆周围地势高低起伏,地面不是很平整,所以在水准仪整平方面花费了很长时间。在测量当中没有什么通讯工具时候125m、250m真很远很远,有时候指挥起来相当困难。仅仅是想让立尺人前后移动都得喊,有时候还听不到。特别是有一条边要穿过主楼门口到前广场,由于上早课来往人很多,也给测量工作造成了一定影响。测完大框边长,开始量各个草坪边长,还有草坪与各个建筑物之间距离。在测量范围内有大大小小草坪,还有路灯之间距离、喷泉长宽、花坛、台阶。真很多很多工作,还好我们分工明确,而且目标明确,所以测量工作顺利完成了。
虽然很忙、很累、很热、很饿,但看见大家都一样承受,一起工作,所以很开心。明天还要起早,加油!!!
虽然前两天测了很多,以为很熟练了,想也很周全,但还是忘记了一些测量工作。经过昨晚老师讲解与指点,我们小组发现了一个疏忽之处,由于我们外围是一个大正方形(在图纸上),要标坐标,去忘记测量坐标方位角了。
今天早上组长由给我们开了一个小会,然后布置最后一天测量工作。一开始我跟着测量方位角了,后来就去测草坪灯高线了。这一工作持续了很长时间,因为一直不太明白。由于草坪内有树,而且图也比较疏松,不好选点与架立仪器。两点之间距离太近了,就已花费很长时间,工作效率不高;两点之间距离太远了。有不好描绘等高线。真花了很长时间讨论,后来我们按照老师规定距离测。当时等高线不知道具体怎么画。虽然老师在上课时讲了,但是我们都没太在意,没想到会画。所以后悔莫及,今天又查资料,又问同学,还好弄明白了。
今天是最后一天外业工作了,所以晚上回来又整理了一下三天来资料,以便明天分工与做表、画图。数据很繁琐,还好记录也都很明了。期待着明天室内计算工作,因为不用起大早了。
今天是毕业设计答辩日,早上还在担心,不知道我的设计能不能通过,老师会问什么问题出来。中午点了外卖让自己享受一顿,也算是提前犒劳自己了,希望下午答辩的时候不要被问得哑口无言了。
下午我按时带着展板到了教室,看见同学们的作品,感觉自己的产品好低级,坐下等老师们都来了就开始答辩。第一个上台的同学做的是幼儿玩具,感觉还不错,但是老师问她的问题真心难,建模的时候谁都不会考虑产品内部结构,还有一些小细节的问题,老师简直是“无空找缝”。下午的七个人中我是第六个,轮到我的时候可紧张了,前面六个人的产品多多少少都存在问题,那我的能行吗?想不到我的产品居然让老师们耳目一新,他们问的问题我都答出来了,我的产品是一款让孩子方便安全地骑在爸爸肩上的用具,这个功能的东西网上有一款在卖,可是老师们居然都不知道,那我可就占便宜了,哈哈哈哈……突然觉得自己是个天才。
最后一个同学的产品也被老师给问住了,他的东西似乎不太实用,所以今天下午我是最大的胜利者,简直开心啊!但不知明日战绩如何,不过不用担心,如果老师继续钻牛角尖,他们一定会被问倒的。