道路桥梁工程施工技术试卷_高强钢骨混凝土在桥梁工程中的施工技术研究
时间：2019-04-11 03:26:15 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】针对苏州地区多项桥梁工程进行了详细分析，分析各种因素对钢管微膨胀混凝土性质的影响，优化设计配合比，从结构和造价的观点出发，讨论了如何使高强钢骨混凝土更有效地用于桥梁结构的一些方法，加快高强钢骨混凝土在桥梁工程中的进一步推广应用。
【关键词】高强钢骨混凝土；应用与发展；桥梁工程 三向应力
1. 高强钢骨混凝土综述
HSRC结构是在钢筋混凝土内部埋置型钢或焊接钢构件，并使钢骨与混凝土组合成为一个整体共同工作，而形成的一种组合结构。其特点如下：
图1 高强混凝土箱梁
图2 PCI研究用T梁（1）与钢筋混凝土结构相比，由于配置了钢骨，使构件的承载力大大提高，从而有效的减小了梁柱截面尺寸，尤其是抗剪承载力提高、延性加大，显著改善了抗震性能。
（2）与钢结构相比，钢骨高强混凝土构件的外包混凝土可以防止钢构件的局部屈曲，提高构件的整体刚度，显著改善钢构件出平面扭转屈曲性能，使钢材的强度得以充分发挥。同时，外包混凝土增加了结构的耐久性和耐火性。
（3）钢骨高强混凝土结构比钢结构具有更大的刚度和阻尼，有利于控制结构的变形和振动。
钢骨高强混凝土充分发挥了钢与混凝土两种材料的优点，在桥梁工程中得到了广泛的应用，但到目前为止，国内外对其研究的成果多集中于构件的强度、刚度等方面，在施工方面经验不多，可供参考的资料很少。而施工现场的施工质量又严重影响着这种组合结构性能的充分发挥。笔者结合试验过程及具体的工程实践提出确保钢骨高强混凝土桥梁抗震延性的施工质量控制措施。
2. 典型高强钢骨混凝土桥工艺参数分析
苏州建园建设工程顾问有限公司以苏州地区典型桥梁做研究。高新区寒山桥是此研究工程项目之一。此桥的特殊之处是东西两侧分别采用强度为70～100N／平方毫米高强钢骨混凝土梁（图1）和强度为35～40N／平方毫米T梁（图2）。对不同混凝土进行造价比较。经比较，对于常规混凝土跨径37m的梁，当采用高强钢骨混凝土时跨径可达44m。
图3 最优造价曲线 高强钢骨混凝土具有较高的强度，因此可加大跨径或当跨径不变时可采用较小的梁高。同时，高强钢骨混凝土抗渗能力较强，因而氯化物的渗入可减少一半，从而提高结构的耐久性。在桥梁结构中采用高强钢骨混凝土，效果十分明显。苏州建园建设工程顾问有限公司对常用的预应力混凝土梁进行优化设计。进行经费用户效益分析如（图3）， 对于图3所示的曲线分三部分讨论：
2.1 针对跨径小于27.4m的梁。此类梁的控制条件为预加应力阶段的初始预应力。由于预加应力阶段的恒载长久起作用，对于所述跨径采用高胆混凝土无实际意义。
2.2 针对跨径27.4～30.5m，混凝土强度41～55MPa和跨径27.4～33.5m，混凝土强度≥55MPa的情况。由于采用高强钢骨混凝土，梁距可以加大。在此范围存在着梁距加大带来的节约及由此引起单位桥面费用增加的平衡点。
2.3 针对跨径大于30.5m，混凝土强度在41～55MPa和跨径大于33.5m，混凝土强度大于55MPa的情况。这个范围代表了所分析断面高强钢骨混凝土的最优效益。图3还反映出：
（1）随着梁混凝土强度的递增，最优造价曲线右移。这意味着在单位造价不增加的情况下，梁的跨径增大了。
（2）梁混凝土强度超过 69MPa效益减小心高强钢骨混凝土用于较小跨径时无明显效益。
近些年来，苏州市交通局和苏州建园建设工程顾问有限公司对采用高效预应力高强钢骨混凝土在桥梁工程中的应用进行了较为深入的研究。以图4断面为例，由表1可以看出，苏州地区采用高性能混凝土空心板较普通PC空心板可节省混凝土 35％以上，可节省钢铰线15％以上，在16～30m跨径范围内，材料费用节省20％。因此对于公路桥梁工程中大量使用的空心板采用高性能混凝土井进行优化设计，其经济效益十分可观。
图4 L=16m中板优化断面
图5 焊接顺序 3. 提高钢骨高强钢骨混凝土质量的施工措施
施工现场的施工质量严重影响着这种组合结构性能的充分发挥，笔者结合工程的调查分析对组合结构中钢骨柱施工质量的缺陷及原因进行分析， 结果显示钢骨高强钢骨混凝土柱施工质量缺陷主要表现在焊接质量差、H 型钢柱不垂直、纵向产生弯曲、钢牛腿标高出现偏差四个方面。其中焊接质量差、H 型钢柱不垂直，是影响钢骨高强钢骨混凝土柱延性的主要原因。为此我们提出如下改进工艺：
3.1 提高焊接质量的施工工艺措施。
（1）焊接前应先进行工艺试验，以取得最佳工艺系数，达到工艺合格、质量可靠和降低成本的目的。
（2）在焊接时改手工焊为采用ZXGI000R自动埋弧焊机，焊接时在其焊缝的两端配置引入板、引出板，做到引入板、引出板与被焊件的坡口形式相同，其长度大于60 mm ，宽度大于50 mm ，焊缝引入、引出的长度大于25 mm ，焊缝焊接完毕后用气割割除，并修磨平整。
（3）焊接时在专用的焊接胎膜上作全自动埋弧焊，按焊接工艺要求的焊接顺序进行施工，减少焊接变形。焊接顺序见图5 。
（4）施焊时，每条焊缝原则上要连续操作完成，不得不在T 字口和构件边缘停弧或换焊条时，施焊后的焊缝应立即覆盖岩棉材料给予保温，延长焊件降温时间。
（5）配置超声波探伤人员跟班检查焊接质量，不合格者应及时返修。
3.2 减少焊接变形的方法。
（1） 采用拼装模架将H 型、十字型钢板拼装成型，拼装模架如图6所示。
图6 拼装模架（2）拼装后的几何尺寸经检验合格后进行定位点焊，定位点焊的焊缝长度为60 mm ，焊缝的间隔为200 mm ，焊缝高度为6 mm。
（3）对埋弧焊电流、电压、焊接速度参数进行监控，电流：600 A～650 A ，电弧电压：35 V～38 V ，焊接速度： 0. 42 m/ min。
（4）为防止受热不均匀造成过大变形，施焊前应进行预热，预热区域应在焊缝的两侧各100 mm ，使其产生相应的反变形。
（5）划线下料应考虑焊接收缩量，以满足组焊成型后设计尺寸，使吊装就位后保证柱顶、孔眼标高一致。
4. 结论与建议
（1）钢骨高强钢骨混凝土组合结构是钢与混凝土的优点结合，是建造高层与大跨度结构较好的途径，在我国具有广阔的前景， 施工现场的施工质量严重影响着这种组合结构性能的充分发挥，探讨它的施工方法和施工工艺具有深远的意义。
（2）采用高强钢骨混凝土梁板断面高度可以降低，从而较少工程投资，这对于新建和重建桥梁均具有重要意义。
参考文献
［1］ “高强钢骨混凝土的研究及应用” 谢剑学 甘肃工业大学硕士研究生毕业论文，2000.
［2］ 陈肇元 《高强钢骨混凝土在建筑工程中的应用》 清华大学出版社 1992.
［3］ 冯乃谦 “高强钢骨混凝土的技术现状及今后的课题与展望” “高强钢骨混凝土及其应用”第一届学术讨论会论文集 中国土木工程学会高强钢骨混凝土委员会.
