時(shí)間：2023-05-30 10:37:16
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；裂縫寬度；計(jì)算
Abstract: this article from the reinforced concrete crack width, the calculation with the basic theory, based on the concrete structure design rules "(GBS0010-2002) and the water supply and drainage engineering structures structure design rules" (GB50069-2002) concrete crack width in the comparison of the calculation method, this paper explains the above standard in the place of the similarities and differences of crack width, and combined with engineering example, the results calculated the analysis and comparison, water and wastewater engineering to explore the reinforced concrete structure crack width, the calculation model.
Keywords: reinforced concrete structure;crack width; calculation
中圖分類號(hào)：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
給水排水工程中的各種構(gòu)筑物，使用時(shí)主要處于盛水或潮濕的環(huán)境下，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中防滲、防漏和耐久性是必須考慮的重要因素。為了確保結(jié)構(gòu)具備良好的防滲、防漏性能，滿足設(shè)計(jì)要求的耐久性，《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)在正常使用極限狀態(tài)下鋼筋混凝土構(gòu)筑物構(gòu)件的最大裂縫寬度限值做了嚴(yán)格的規(guī)定。最大裂縫寬度的計(jì)算就成為給水排水構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中十分重要的一個(gè)內(nèi)容。隨著新修訂的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010—2002)和《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50069—2002)的頒布實(shí)施，兩規(guī)范均對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件最大裂縫寬度計(jì)算模式進(jìn)行了修訂，本文將從鋼筋混凝土裂縫寬度計(jì)算基本理論人手，對(duì)兩種規(guī)范裂縫寬度驗(yàn)算模式進(jìn)行比較，并結(jié)合具體的工程算例對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析，來(lái)探討給水排水工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫寬度計(jì)算模式。
1裂縫寬度計(jì)算理論
1．1裂縫開(kāi)展機(jī)制
由于混凝土抗拉強(qiáng)度很低，受拉性能較差，所以在荷載作用下極易開(kāi)裂。由于受彎構(gòu)件下部受拉鋼筋與周?chē)炷恋氖芰η闆r類同軸心受拉構(gòu)件，現(xiàn)以軸心受拉構(gòu)件為例來(lái)研究裂縫開(kāi)展機(jī)制。
最初混凝土受拉后，裂縫的形成是隨機(jī)的。構(gòu)件受力后，混凝土中拉應(yīng)力超過(guò)幾處薄弱截面混凝土的抗拉強(qiáng)度后就開(kāi)裂，于是在裂縫處混凝土和鋼筋之間產(chǎn)生滑移，混凝土應(yīng)力為零，全部外力均由鋼筋承受。在裂縫之間的混凝土仍能承受拉應(yīng)力。這些拉應(yīng)力是通過(guò)混凝土的黏結(jié)力從裂縫截面處的鋼筋傳遞過(guò)去的。裂縫間的黏結(jié)應(yīng)力分布情況及其大小就決定了裂縫之間鋼筋和混凝土拉應(yīng)力的分布。當(dāng)外荷載繼續(xù)增大時(shí)，在初始裂縫之間還可能形成新的裂縫，但裂縫間距只能縮短到一定限度為止。
1．2平均裂縫寬度計(jì)算
裂縫寬度是裂縫出現(xiàn)后，在兩條裂縫之間受拉鋼筋與相同水平處受拉混凝土伸長(zhǎng)值的差值。因此，平均裂縫寬度即為該裂縫間鋼筋平均伸長(zhǎng)值與混凝土平均伸長(zhǎng)值的差值，即
（1）
式中——平均裂縫寬度；
——縱向受拉鋼筋截面重心水平處鋼筋平均應(yīng)變，；
——裂縫處鋼筋的應(yīng)變；
——裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)；
縱向受拉鋼筋截面重心水平處混凝土平均應(yīng)變；
——裂縫處受拉鋼筋的應(yīng)力；
——鋼筋的彈性模量；
——混凝土自身伸長(zhǎng)對(duì)裂縫寬度的影響系數(shù)，。
短期荷載作用下的最大裂縫寬度可由平均裂縫寬度乘以擴(kuò)大系數(shù)求得，即
（2）
當(dāng)考慮長(zhǎng)期影響時(shí)，可再乘以長(zhǎng)期影響擴(kuò)大系數(shù)，即
（3）
1．3平均裂縫間距計(jì)算
假定兩條初始裂縫位于截面A及C處，間距為，沿AB長(zhǎng)度如能通過(guò)黏結(jié)力從鋼筋中傳遞足夠拉力到混凝土，使B處混凝土拉應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度，則新裂縫在B處形成。可用下式表示
(4)
——有效受拉混凝土截面面積；
——混凝土開(kāi)裂強(qiáng)度實(shí)測(cè)值；
——最小裂縫間距；
S——受拉鋼筋橫截面總周長(zhǎng)；
——平均黏結(jié)應(yīng)力。
從式(4)可知，當(dāng)≥時(shí)，在B處會(huì)形成新裂縫，反之在B處不會(huì)形成新裂縫，說(shuō)明裂縫間距在及之間變動(dòng)，平均間距約為。
如果鋼筋直徑相同，，式中As是鋼筋面積，d是鋼筋直徑，再用按混凝土受拉有效面積計(jì)算的配筋率代入（4），可得
（5）
試驗(yàn)表明，混凝土黏結(jié)強(qiáng)度大致與混凝土抗拉強(qiáng)度成正比。因此可取寧為常數(shù)，于是可得
(6)
式中是——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。
在推導(dǎo)式(6)時(shí)，假定在即將出現(xiàn)裂縫的截面處，受拉區(qū)混凝土的拉應(yīng)力是均勻的，然而實(shí)際的拉應(yīng)力分布并不均勻。由于混凝土和鋼筋的握裹，鋼筋對(duì)受拉張緊的混凝土的回縮起著約束作用，離鋼筋越遠(yuǎn)約束作用越小。因此，隨著保護(hù)層厚度的增大，外表混凝土較靠近鋼筋內(nèi)芯混凝土所受的約束作用將越小。當(dāng)出現(xiàn)第一條裂縫后，只有離開(kāi)該裂縫較遠(yuǎn)處的外表混凝土拉應(yīng)力才能增大到混凝土的抗拉強(qiáng)度，這時(shí)才可能出現(xiàn)第二條裂縫，亦即裂縫的間距和混凝土保護(hù)層的厚度有關(guān)。因此，在確定平均裂縫寬度時(shí)，必須考慮保護(hù)層厚度的影響。如果再計(jì)及鋼筋表面特征因素u后，式(6)可變?yōu)?/p>
（7）
式中c——混凝土凈保護(hù)層厚度；
k2——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；
——與縱向鋼筋表面特征有關(guān)的系數(shù)。
2兩種規(guī)范裂縫寬度計(jì)算公式的比較
2.1《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010—2002)的算法
鋼筋混凝土受拉、受壓、受彎構(gòu)件，按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用影響的最大裂縫寬度按下式計(jì)算：
（8）
（9）
（10）
2．2《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50069—2002)的算法
受彎、大偏心受拉或受壓構(gòu)件的最大裂縫寬度，按下式計(jì)算：
（11）
（12）
【關(guān)鍵詞】卓越工程師 水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程 教學(xué)改革
【中圖分類號(hào)】 G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A
【文章編號(hào)】0450-9889（2015）06C-0071-03
教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（以下簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”）是貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項(xiàng)目，也是促進(jìn)我國(guó)由工程教育大國(guó)邁向工程教育強(qiáng)國(guó)的重大舉措，是高等工程教育改革的里程碑。其宗旨是要培養(yǎng)、造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的、高質(zhì)量的各類型工程技術(shù)人才，為國(guó)家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略服務(wù)。通過(guò)實(shí)施“卓越計(jì)劃”，主要強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和工程創(chuàng)新理念，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，培養(yǎng)一大批卓越的后備工程師。
廣西大學(xué)的水利水電工程專業(yè)是國(guó)家特色專業(yè)，經(jīng)80多年建設(shè)，已形成了“本―碩―博”的人才培養(yǎng)體系，在以寬口徑、厚基礎(chǔ)為培養(yǎng)目標(biāo)以及“面向廣西與東盟的水利水電工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新試驗(yàn)區(qū)”的專業(yè)改革中，不僅積累了豐富的教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)，與時(shí)俱進(jìn)提升了教學(xué)質(zhì)量，而且逐漸形成了顯著的辦學(xué)特色。為適應(yīng)“卓越計(jì)劃”新舉措下的人才培養(yǎng)模式，以及繼續(xù)強(qiáng)化專業(yè)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)口徑的培養(yǎng)目標(biāo)的需要，對(duì)水利水電工程專業(yè)課程教學(xué)進(jìn)行相應(yīng)改革勢(shì)在必行。本文在分析傳統(tǒng)的水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)存在不足的基礎(chǔ)上，基于強(qiáng)化學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目的，分別從該課程的教學(xué)內(nèi)容組織、教學(xué)方式應(yīng)用兩個(gè)方面對(duì)水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革進(jìn)行探索。
一、傳統(tǒng)課程教學(xué)存在的不足
水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，由三部分的內(nèi)容構(gòu)成：一是理論性較強(qiáng)的“基本構(gòu)件”部分，二是實(shí)踐性極強(qiáng)的“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分”，三是水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中的若干特殊問(wèn)題。因此，該課程是水利水電工程專業(yè)的最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，是綜合理論與試驗(yàn)來(lái)指導(dǎo)工程實(shí)踐的課程，廣泛應(yīng)用于水工結(jié)構(gòu)、港工結(jié)構(gòu)以及房屋建筑結(jié)構(gòu)的工程領(lǐng)域中，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。課程的教學(xué)效果將直接關(guān)系到學(xué)生工程素質(zhì)、工程技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)水平，課程是“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)模式下的核心課程。
水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程傳統(tǒng)的教學(xué)方式注重傳授系統(tǒng)的理論知識(shí)，有助于學(xué)生在短期內(nèi)形成混凝土結(jié)構(gòu)的知識(shí)架構(gòu)與體系等，但由于傳統(tǒng)的教學(xué)方式通常是以教師為主體，學(xué)生是被動(dòng)地接受知識(shí)，甚至不乏“滿堂灌”的情形，已不符合“卓越計(jì)劃”的人才培養(yǎng)理念及要求。歸納起來(lái)，不足主要有：
第一，不利于充分挖掘或培育學(xué)生的創(chuàng)新能力。在培養(yǎng)目標(biāo)上，重視傳授知識(shí)，但對(duì)發(fā)展分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的力度不足，且一般均設(shè)置統(tǒng)一的人才培養(yǎng)標(biāo)桿，按單一模式培養(yǎng)學(xué)生，培養(yǎng)理念相對(duì)保守、封閉，不利于創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，已不能滿足學(xué)生發(fā)展的需要和“卓越計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)的要求。
第二，教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際的聯(lián)系不夠緊密。傳統(tǒng)教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容組織上，教材基本上是學(xué)生唯一的學(xué)習(xí)內(nèi)容，是學(xué)生知識(shí)的主要來(lái)源，如果教材結(jié)合工程實(shí)際或引進(jìn)案例的程度不足，將會(huì)對(duì)“卓越計(jì)劃”下的人才培養(yǎng)目標(biāo)和要求產(chǎn)生不利影響。同時(shí)，水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是一門(mén)理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，教學(xué)內(nèi)容紛繁復(fù)雜，跨度廣、難度高，同時(shí)還涉及許多結(jié)構(gòu)規(guī)范或規(guī)程，在“卓越計(jì)劃”人才培養(yǎng)模式下，緊密與工程實(shí)際的聯(lián)系力度、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的組織勢(shì)在必行。
第三，不能充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。在教學(xué)方法上，傳統(tǒng)教學(xué)以“傳遞―接受”為渠道，強(qiáng)調(diào)的是教師怎樣去“教”，不重視學(xué)生如何去“學(xué)”，往往以單一化的課堂教學(xué)為中心，課堂外教學(xué)不足，學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握主要以死記硬背為主，不利于學(xué)生探究基本原理的能力及靈活掌控公式運(yùn)用能力的培養(yǎng)，不利于發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
二、教學(xué)改革探索
（一）課程教學(xué)內(nèi)容的改革。水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)含主講教學(xué)學(xué)時(shí)70學(xué)時(shí)，課程設(shè)計(jì)1.5周，相對(duì)于教學(xué)內(nèi)容，學(xué)時(shí)相對(duì)偏少。在對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化組織時(shí)，需綜合“卓越計(jì)劃”的要求以及該實(shí)際課時(shí)條件進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整改革。
1.強(qiáng)化基本原理內(nèi)容，優(yōu)化與相關(guān)課程知識(shí)的聯(lián)系。構(gòu)成水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程的三部分內(nèi)容中，基本構(gòu)件部分包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料性能、設(shè)計(jì)計(jì)算原理，以及拉、壓、彎、剪、扭五大類基本構(gòu)件和復(fù)合受力構(gòu)件的受力機(jī)理、破壞形態(tài)、承載力計(jì)算和構(gòu)造要求等內(nèi)容，是本課程的基礎(chǔ)內(nèi)容，是學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)和前提，也是夯實(shí)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)口徑的主要切入點(diǎn)之一，具有經(jīng)驗(yàn)性和理論性強(qiáng)的特點(diǎn)。學(xué)生只有理解和把握了該內(nèi)容的基本概念和基本原理，才能從源頭上掌握鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本理論體系，從而為今后的工程靈活應(yīng)用及工程創(chuàng)新打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容的組織和優(yōu)化，應(yīng)確立基本概念和基本原理的核心地位，根據(jù)該部分知識(shí)的特點(diǎn)建立其理論主干線，并圍繞主干線有序、有條理組織知識(shí)點(diǎn)，達(dá)到強(qiáng)化基本原理的目的。
同時(shí)，這些內(nèi)容與概率統(tǒng)計(jì)理論、建筑材料、理論力學(xué)和材料力學(xué)等課程聯(lián)系十分緊密，是以這些課程的知識(shí)為基礎(chǔ)的。例如，設(shè)計(jì)計(jì)算原理講授的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，其基于可靠度的設(shè)計(jì)表達(dá)式、荷載和材料強(qiáng)度的取值等，均以概率統(tǒng)計(jì)理論為基礎(chǔ)；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋（或型鋼）、混凝土的力學(xué)性能與建筑材料課程的知識(shí)聯(lián)系緊密；基本構(gòu)件的受力分析、計(jì)算簡(jiǎn)圖和平衡方程的建立則是理論力學(xué)、材料力學(xué)的基本原理的具體應(yīng)用。因此，在本課程的教學(xué)計(jì)劃中，在強(qiáng)化基本構(gòu)件理論內(nèi)容的同時(shí)，還需注重并合理組織與其他相關(guān)課程知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系，并結(jié)合教學(xué)方法上的配套改革，綜合實(shí)施教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化。
當(dāng)然，由于教學(xué)學(xué)時(shí)的限制，在引進(jìn)相關(guān)課程知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)內(nèi)容的組織上，必須注重引進(jìn)或聯(lián)系的方式。行之有效的方式，如將聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn)合理穿插于本課程的相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)中，即課堂插花方式，以及課前安排學(xué)生預(yù)習(xí)相關(guān)課程知識(shí)點(diǎn)、布置預(yù)習(xí)主題等，即課外延伸方式，這樣不僅可以解決教學(xué)學(xué)時(shí)緊的問(wèn)題，而且有利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。
2.強(qiáng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。為強(qiáng)化學(xué)生工程素質(zhì)、工程技能和工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學(xué)生能夠在踏上工作崗位后很快進(jìn)入角色，首先必須強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。作為富于實(shí)踐性的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容中強(qiáng)化專業(yè)職業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)成為必然。這些專業(yè)職業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，宜包括校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)和校外企業(yè)工程實(shí)踐環(huán)節(jié)兩大部分。校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)又可分為混凝土試驗(yàn)課教學(xué)環(huán)節(jié)、課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主題的科學(xué)試驗(yàn)和研究環(huán)節(jié)，以及為滿足各種職業(yè)資格考試（如注冊(cè)建造師、注冊(cè)土木工程師等考試）需要的、與該考試相關(guān)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)知識(shí)的培訓(xùn)、混凝土結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)軟件實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。校外企業(yè)工程實(shí)踐環(huán)節(jié)主要有設(shè)計(jì)單位的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)、施工企業(yè)的工程施工實(shí)踐環(huán)節(jié)、工程監(jiān)控和檢測(cè)的工程實(shí)踐環(huán)節(jié)，等等。
（二）教學(xué)方式的改革。若改革和優(yōu)化僅對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行，沒(méi)有適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)組織形式、教學(xué)方法和技術(shù)配套跟進(jìn)，將很難取得理想的教學(xué)成效和實(shí)現(xiàn)預(yù)期的培養(yǎng)目標(biāo)。為達(dá)到強(qiáng)化基本原理和專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容的目的，以強(qiáng)化學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，采用講授法與探究法有機(jī)結(jié)合、練習(xí)法與實(shí)驗(yàn)法有機(jī)結(jié)合、強(qiáng)化案例教學(xué)不失為可選和可行的教學(xué)方式。
1.講授法與探究法有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)化基本原理的教與學(xué)。水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容繁雜，具有“六多”的特點(diǎn)，即概念多、原理多、公式多、參數(shù)多、條件多、構(gòu)造多，且與多門(mén)課程的知識(shí)密切相關(guān)，內(nèi)容綜合性強(qiáng)，抽象難懂，初學(xué)者很難準(zhǔn)確理解和把握，有必要先講授，讓學(xué)生對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)知識(shí)體系有所認(rèn)識(shí)，然后再放手讓學(xué)生探究學(xué)習(xí)。因此，在開(kāi)始的前四章（包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料性能、設(shè)計(jì)計(jì)算原理、受彎和受剪構(gòu)件的承載力計(jì)算）的學(xué)習(xí)中，宜以講授法為主，采用課堂講授的方法給學(xué)生講解基礎(chǔ)性的基本概念和基本原理，使學(xué)生理解和掌握必備的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)方法有所認(rèn)識(shí)和感悟。講授中，宜結(jié)合本課程的特點(diǎn)，以構(gòu)件的“截面設(shè)計(jì)和截面承載力復(fù)核”為中心，以“試驗(yàn)研究―截面受力分析―破壞形態(tài)和破壞特征―基本假定―計(jì)算簡(jiǎn)圖―公式推導(dǎo)―公式應(yīng)用―總結(jié)”為主線，組織教學(xué)和展開(kāi)講解，并根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況、接受程度，采取啟發(fā)式教學(xué)，突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，因材施教。在第四章之后的內(nèi)容的教學(xué)中，則可以采取講授法和探究法相結(jié)合進(jìn)行，并加大探究教學(xué)的比重。例如，對(duì)受壓構(gòu)件承載力計(jì)算的教學(xué)，有了受彎構(gòu)件的知識(shí)基礎(chǔ)，就可以分別以構(gòu)件的破壞形態(tài)和破壞特征、受力分析和計(jì)算簡(jiǎn)圖建立、界限破壞和界限受壓區(qū)高度、承載力計(jì)算公式推導(dǎo)和公式應(yīng)用為主題，放手讓學(xué)生成為主體，觀看軸心受壓、偏心受壓試件試驗(yàn)的視頻，在老師的啟發(fā)和引導(dǎo)下，主動(dòng)地探索、分析、認(rèn)識(shí)、構(gòu)建和掌握上述主題的新知識(shí)，進(jìn)而主動(dòng)將原理和公式靈活應(yīng)用于習(xí)題或工程實(shí)例的求解中，避免以繼承為中心的教學(xué)模式的僅僅強(qiáng)調(diào)知識(shí)的記憶、模仿和反復(fù)練習(xí)帶來(lái)的抑制學(xué)生的創(chuàng)新力的弊端，達(dá)到調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性、培養(yǎng)和提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的目的。同時(shí)，學(xué)生通過(guò)主動(dòng)學(xué)習(xí)構(gòu)建的對(duì)知識(shí)的理解和掌握是自主的、本源性的，因此也是根深蒂固和融會(huì)貫通的，為今后的靈活工程應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，具有“可持續(xù)發(fā)展性”，達(dá)到了強(qiáng)化基本概念和原理的教與學(xué)的目的。
受限于教學(xué)學(xué)時(shí)，目前廣西大學(xué)的水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程僅開(kāi)出了適筋梁的實(shí)驗(yàn)課，該實(shí)驗(yàn)從粘貼鋼筋應(yīng)變片―綁扎鋼筋―澆筑混凝土―養(yǎng)護(hù)―刷白―劃線―粘貼混凝土應(yīng)變片―加載實(shí)驗(yàn)，全部由學(xué)生自主完成，而少筋梁和超筋梁的加載實(shí)驗(yàn)則是由老師主導(dǎo)完成。顯然，實(shí)驗(yàn)的數(shù)量過(guò)少，不利于探究式教學(xué)的開(kāi)展。采取的彌補(bǔ)措施有：一是組織學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)觀摩或參與研究生的構(gòu)件實(shí)驗(yàn)。每年研究生都會(huì)進(jìn)行大量的梁、柱、墻試件或結(jié)構(gòu)體系的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)室基本處在連續(xù)工作的狀態(tài)中，這就給本科生的觀摩學(xué)習(xí)提供了良機(jī)，部分同學(xué)甚至通過(guò)導(dǎo)師制培養(yǎng)機(jī)制直接參與到了實(shí)驗(yàn)研究中。另有部分同學(xué)通過(guò)各類本科生創(chuàng)新項(xiàng)目的申請(qǐng)立項(xiàng)，參與了實(shí)驗(yàn)研究創(chuàng)新實(shí)踐。二是充分利用多媒體技術(shù)，組織學(xué)生觀看結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的視頻，并在觀看后舉行主題討論活動(dòng)，讓學(xué)生探索構(gòu)件的受力過(guò)程、截面的應(yīng)力應(yīng)變分布和破壞形態(tài)等。
2.強(qiáng)化解決工程實(shí)際問(wèn)題的案例教學(xué)。在水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)中，可強(qiáng)化的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)有校內(nèi)、校外的多種實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。除了前面闡述的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)環(huán)節(jié)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主題的科學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)之外，在該課程的課程設(shè)計(jì)和習(xí)題教學(xué)中，強(qiáng)化工程案例教學(xué)，也是強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)、促進(jìn)學(xué)生工程素養(yǎng)和工程能力提升的途徑。通過(guò)案例教學(xué)并在其中強(qiáng)化對(duì)現(xiàn)行規(guī)范條文的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，有利于在理論知識(shí)和工程實(shí)際之間建立起聯(lián)系的橋梁，促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)與實(shí)際工作技能實(shí)現(xiàn)“無(wú)縫對(duì)接”。
案例教學(xué)的關(guān)鍵在于案例素材的組織。作為案例教學(xué)的核心，案例應(yīng)具備工程背景性、典型性、啟發(fā)性和實(shí)效性的特點(diǎn)，即案例應(yīng)取材于實(shí)際工程，經(jīng)精心篩選、比對(duì)后擇優(yōu)選用，具有代表性或一般性，能體現(xiàn)出同類構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的工程特性，并可使案例教學(xué)取得實(shí)效。同時(shí)，應(yīng)能提供從引入邊界條件簡(jiǎn)化、建立內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖的環(huán)節(jié)開(kāi)始，逐步展開(kāi)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)案例教學(xué)，啟迪思路，并留給學(xué)生必要的多種設(shè)計(jì)方案的自主發(fā)揮空間。
《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》教材是高等學(xué)校水利類專業(yè)的經(jīng)典教材，曾獲原國(guó)家教委全國(guó)高校優(yōu)秀教材獎(jiǎng)和原水利電力部?jī)?yōu)秀教材一等獎(jiǎng)。教材中，針對(duì)基本構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)和承載力復(fù)核編寫(xiě)的許多例題，均來(lái)源于實(shí)際工程，且問(wèn)題的求解一般始于荷載分析和受力分析環(huán)節(jié)，十分有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)和了解工程實(shí)際狀況，有利于將理論知識(shí)應(yīng)用于求解工程實(shí)際問(wèn)題的思路的構(gòu)建，是實(shí)踐教學(xué)與實(shí)際工作技能培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)“無(wú)縫對(duì)接”的、很好的習(xí)題或案例素材組織形式。受教材啟發(fā)，筆者選取了某水利樞紐工程的壩后式廠房壩段為工程實(shí)例，系統(tǒng)地將其壩頂人行道板、尾水平臺(tái)板、廠房屋面板、吊車(chē)梁、屋面大梁集成為受彎、剪、扭構(gòu)件案例，將廠房排架柱、啟閉機(jī)排架柱、工作橋剛架柱等集成為偏心受壓構(gòu)件案例，應(yīng)用于例題講授和學(xué)生作業(yè)中，結(jié)果學(xué)生提出問(wèn)題的現(xiàn)象增多了，課間討論的現(xiàn)象增多了，激發(fā)了學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)和探究興趣，也得到了學(xué)生的肯定。同時(shí)，為拓展學(xué)生的專業(yè)口徑，在課程設(shè)計(jì)中，選取實(shí)際的工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)或較規(guī)則的低層建筑結(jié)構(gòu)為題，促進(jìn)學(xué)生對(duì)工業(yè)建筑和民用建筑結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和了解，拓寬學(xué)生的專業(yè)視野。
總之，“卓越計(jì)劃”下，水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容的改革應(yīng)以強(qiáng)化基本概念和基本原理、強(qiáng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等為重點(diǎn)，并推行符合工程能力培養(yǎng)規(guī)律的教學(xué)方法，注重講授法與探究法的有機(jī)結(jié)合、練習(xí)法與實(shí)驗(yàn)法的有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)化案例教學(xué)環(huán)節(jié)。“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)模式下的水利水電工程教育教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，任重道遠(yuǎn)，課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革必須納入到水利工程專業(yè)“卓越工程師”的總體培養(yǎng)方案和計(jì)劃中，成為系統(tǒng)性的工程人才培養(yǎng)工程中結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化的、起積極作用的“一根柱子”。
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【基金項(xiàng)目】2015年度廣西高等教育本科教學(xué)改革工程立項(xiàng)項(xiàng)目（2015JGZ107）
【作者簡(jiǎn)介】藍(lán)文武（1966- ），男，廣西都安人，廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：混凝土結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)和工程抗震研究。
【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；半電池電位法；鋼筋銹蝕；評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；可靠性
一、鋼筋銹蝕對(duì)結(jié)構(gòu)的影響
水工混凝土中鋼筋銹蝕是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的一個(gè)重要問(wèn)題，也是水工建筑物安全鑒定過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。多年來(lái)，許多水利工程由于耐久性不良引起的工程損壞事例不斷發(fā)生，由此帶來(lái)的工程損失和處理費(fèi)用也迅速增加，相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失已不可忽視。在水工建筑物安全鑒定過(guò)程中，常遇到大壩、水閘、渡槽、橋梁等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因鋼筋銹蝕引起的混凝土膨脹開(kāi)裂，混凝土保護(hù)層脫落的現(xiàn)象很多，使得結(jié)構(gòu)承載力下降，有些危及安全，必須引起高度重視。
鋼筋銹蝕對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能的影響主要體現(xiàn)在三方面。其一，鋼筋銹蝕直接使鋼筋截面減小，從而使鋼筋的承載力下降，極限延伸率減少；其二，鋼筋銹蝕產(chǎn)生的體積比銹蝕前的體積大得多（一般可達(dá)2～3倍），體積膨脹壓力使鋼筋混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，發(fā)生順筋開(kāi)裂，使結(jié)構(gòu)耐久性降低；其三，鋼筋銹蝕使鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力下降。因此，鋼筋銹蝕對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力和適用性都造成了嚴(yán)重影響，由此帶來(lái)的維修與加固費(fèi)用也是相當(dāng)昂貴的。為此，結(jié)合水工建筑物安全檢測(cè)實(shí)踐，開(kāi)展了水工混凝土中鋼筋銹蝕檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用研究，目的是為水工建筑物的安全評(píng)價(jià)提供科學(xué)的依據(jù)。
二、檢測(cè)原理及方法
1、檢測(cè)原理
關(guān)于混凝土中鋼筋銹蝕狀態(tài)的無(wú)損檢測(cè)，目前，國(guó)內(nèi)外只能進(jìn)行定性測(cè)量，常用的方法是半電池電位法。鋼筋在混凝土中銹蝕是一種電化學(xué)過(guò)程。此時(shí)，在鋼筋表面形成陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)。在這些具有不同電位的區(qū)域之間，混凝土的內(nèi)部將產(chǎn)生電流。鋼筋和混凝土的電學(xué)活性可以看作是半個(gè)弱電池組，鋼的作用是一個(gè)電極，而混凝土是電解質(zhì)，這就是半電池電位檢測(cè)法的名稱來(lái)由。
半電池電位法是利用“Cu＋CuSO4飽和溶液”形成的半電池與“鋼筋＋混凝土”形成為半電池構(gòu)成一個(gè)全電池系統(tǒng)。由于“Cu＋CuSO4飽和溶液”的電位值相對(duì)恒定，而混凝土中鋼筋因銹蝕產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)將引起全電池的變化。因此，電位值可以評(píng)估鋼筋銹蝕狀態(tài)。
2、檢測(cè)方法
檢測(cè)前，首先配制Cu＋CuSO4飽和溶液。半電池電位法的原理要求混凝土成為電解質(zhì)，因此必須對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行預(yù)先潤(rùn)濕。采用20L飲用水加上100ml家用液體清潔劑充分混合構(gòu)成的液體潤(rùn)濕海綿和混凝土結(jié)構(gòu)表面。檢測(cè)時(shí)，既要保持混凝土濕潤(rùn)，又要使砼結(jié)構(gòu)表面不存有自由水。
將CANIN鋼筋銹蝕測(cè)定儀的一端與混凝土表面接觸，另一端與鋼筋相連，當(dāng)鋼筋露出結(jié)構(gòu)以外時(shí)，可以方便地直接連接。否則，需要首先利用鋼筋定位儀的無(wú)損檢測(cè)方法確定一根鋼筋的位置，然后鑿除鋼筋保護(hù)層部分的混凝土，使鋼筋外露，再進(jìn)行連接。連接時(shí)要求打磨鋼筋表面，除去銹斑。根據(jù)半電池電位法的測(cè)試原理，為了保證電路閉合以及鋼筋的電阻足夠小，測(cè)試前應(yīng)該使用電壓表檢查測(cè)試區(qū)內(nèi)任意兩根鋼筋之間的電阻小于1.
檢測(cè)時(shí)，根據(jù)用鋼筋定位儀測(cè)定的鋼筋分布確定測(cè)線及測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)的間距為10～20cm.用CANIN鋼筋銹蝕測(cè)定儀逐個(gè)讀取每條測(cè)線上各測(cè)點(diǎn)的電位值，在至少觀察5min時(shí)，電位讀數(shù)保持穩(wěn)定浮動(dòng)不超過(guò)±0.02V時(shí)，即認(rèn)為電位穩(wěn)定，可以記錄測(cè)點(diǎn)電位。
3評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土中鋼筋的半電池電位實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（ANSI／ASMC76－80）和交通部公路研究院、中國(guó)建筑科學(xué)研究院等單位的研究成果以及大量的現(xiàn)場(chǎng)直觀檢查驗(yàn)證情況，混凝土中鋼筋銹蝕狀態(tài)判據(jù)如下：
（1）電位＞－150mV時(shí)，鋼筋狀態(tài)完好。
4應(yīng)用實(shí)例
幾年來(lái)，在水利工程結(jié)構(gòu)安全無(wú)損檢測(cè)中，應(yīng)用CANIN鋼筋銹蝕測(cè)定儀分別對(duì)新疆阜康市、和靜縣、布爾津縣、多個(gè)溉渠系中的鋼筋砼建筑物進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)。現(xiàn)將混凝土中鋼筋銹蝕所處狀態(tài)幾種典型的檢測(cè)結(jié)果分別介紹如下。
4.1處于完好狀態(tài)的鋼筋
阜康三宮河引水干渠渠首水閘邊墩混凝土鋼筋銹蝕電位測(cè)試，在檢測(cè)結(jié)構(gòu)表面抽檢了25個(gè)測(cè)點(diǎn)，電位范圍－28mV～－121mV，平均電位－69.5mV，鋼筋處于完好狀態(tài)。測(cè)試后對(duì)某一檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了鑿除對(duì)比檢查，檢查結(jié)果為鋼筋狀態(tài)完好，未銹蝕。
4.2處于局部銹蝕、全面銹蝕狀態(tài)的鋼筋
和靜縣莫乎查汗干渠渠首閘邊墩下游混凝土鋼筋銹蝕電位測(cè)試.在檢測(cè)結(jié)構(gòu)表面抽檢了32個(gè)測(cè)點(diǎn)，電位范圍－149mV～－255mV，平均電位－197mV，鋼筋基本處于局部銹蝕狀態(tài)，部分處于全部銹蝕狀態(tài)。測(cè)試結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的混凝土碳化深度、鋼筋保護(hù)層厚度變化規(guī)律基本一致，即混凝土碳化深度越深，鋼筋保護(hù)層厚度越薄，則混凝土鋼筋銹蝕電位負(fù)值越大。
4.3處于全面銹蝕、嚴(yán)重銹蝕狀態(tài)的鋼筋
布爾津縣干渠2號(hào)分水閘右閘墩混凝土鋼筋銹蝕電位測(cè)試。在檢測(cè)結(jié)構(gòu)表面抽檢了22個(gè)測(cè)點(diǎn)，電位范圍－209mV～－338mV，平均電位－258.5mV，鋼筋基本處于全面銹蝕狀態(tài)，局部處于嚴(yán)重銹蝕狀態(tài)。在鋼筋處于嚴(yán)重銹蝕狀態(tài)的地方混凝土表面疏松開(kāi)裂，混凝土保護(hù)層很容易地剝落，打開(kāi)混凝土保護(hù)層，里面鋼筋銹蝕十分嚴(yán)重，鋼筋銹蝕層較厚且容易剝落，經(jīng)測(cè)量計(jì)算鋼筋的有效截面積只為原始截面積的61%左右，已經(jīng)存在結(jié)構(gòu)安全隱患。
5問(wèn)題商榷
半電池電位法在檢測(cè)水工混凝土鋼筋銹蝕狀態(tài)已獲得了廣泛的應(yīng)用，但要運(yùn)用該方法很好地解決工程中的實(shí)際問(wèn)題，還必須努力提高半電池電位法檢測(cè)混凝土鋼筋銹蝕狀態(tài)的可靠性。結(jié)合工程安全檢測(cè)實(shí)踐作幾點(diǎn)探討。
關(guān)鍵詞：水工鋼筋混凝土；保護(hù)層；質(zhì)量控制
中圖分類號(hào)：TU375文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
概述
水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)它不但要承受一般外力的作用，還要受到一種特殊的力即水力的作用，要長(zhǎng)期經(jīng)受水沖擊的考驗(yàn)，保護(hù)層的質(zhì)量控制就尤為重要。
水工混凝土結(jié)構(gòu)有受力和構(gòu)造兩種保護(hù)層厚度：一是受力主筋保護(hù)層厚度。如擋水墻的受力主筋外邊緣至混凝土外緣之間的最小距離，即主筋外皮到結(jié)構(gòu)構(gòu)件外表面的尺寸。二是箍筋和構(gòu)造筋的保護(hù)層厚度。如啟閉機(jī)梁的箍筋外皮到結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面的尺寸，以箍筋內(nèi)凈高尺寸控制。
2水工混凝土保護(hù)層的功能和作用
2.1 保證水工混凝土與鋼筋兩種材料有效結(jié)合，共同承擔(dān)外部荷載
水工混凝土與鋼筋的有效結(jié)合，是保證水工建筑物承擔(dān)外部荷載的基礎(chǔ)，當(dāng)外部荷載作用于水工建筑物時(shí)，鋼筋在水工鋼筋混凝土承擔(dān)彎矩，它的抗拉性和混凝土的抗壓性一起保證水工建筑物功能。
水工混凝土和鋼筋能夠一起工作，是依靠混凝土與鋼筋之間有足夠的握裹力。握裹力主要由3種力構(gòu)成。
（1）機(jī)械咬合力。它是鋼筋表面與混凝土兩種材料之間的咬合力。
（2）摩擦力。水工建筑物受力時(shí)，混凝土與鋼筋之間產(chǎn)生的摩擦力。
（3）粘結(jié)力（粘著力）。它是混凝土與鋼筋兩種材料的粘結(jié)力，即兩種材料能夠很好的粘結(jié)在一起。
由機(jī)械咬合力、摩擦力、粘結(jié)力這3種力一起共同作用產(chǎn)生的握裹力，它決定著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性能和承載能力。
水工鋼筋混凝土保護(hù)層，是保證混凝土和鋼筋握裹力的必要條件，保護(hù)層過(guò)小，就不能充分發(fā)揮握裹力。保護(hù)層太大鋼筋就不能發(fā)揮抗拉性能。
2.2加強(qiáng)鋼筋外在質(zhì)量控制，確保建筑物安全
水工鋼筋混凝土中鋼筋的質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)功能作用是非常重要的，和任何一種建筑材料一樣，鋼筋也存在著內(nèi)在質(zhì)量和外在質(zhì)量。內(nèi)在質(zhì)量的控制首先要選定質(zhì)量保證的廠家，其次對(duì)購(gòu)買(mǎi)的鋼筋取樣檢測(cè)，以保證鋼筋的各種力學(xué)性能達(dá)到規(guī)范的要求。而鋼筋的外在質(zhì)量也是非常重要的，并且是容易被忽視的。
鋼筋的外在質(zhì)量存在的主要問(wèn)題有：
（1）鋼筋表面不干凈，在運(yùn)輸、存放、安裝過(guò)程中鋼筋表面粘上的油漬、土塵及其他塵粒。
（2）鋼筋表面存在咬痕、傷口等，使鋼筋達(dá)不到應(yīng)有的直徑尺寸。
（3）鋼筋折彎，是的一根鋼筋圓心不在一條直線。
（4）鋼筋銹蝕。
要解決鋼筋表面質(zhì)量存在的問(wèn)題，就要從源頭—運(yùn)輸—卸貨—存放—加工—場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸—安裝綁扎—混凝土澆筑這幾個(gè)環(huán)節(jié)控制。
首先，要加強(qiáng)源頭鋼筋外在的質(zhì)量檢查，在鋼筋選購(gòu)中往往重視鋼筋廠家的資質(zhì)及受力性能的取樣檢測(cè)，而忽視了源頭鋼筋外在質(zhì)量的檢查。要杜絕不合格的鋼筋，就要派專人在經(jīng)銷(xiāo)商裝貨前，檢查鋼筋的表面質(zhì)量，不合格的鋼筋不得裝貨；其次，嚴(yán)禁野蠻卸貨，在卸貨過(guò)程中，保證鋼筋不受損傷；第三，鋼筋加工場(chǎng)要和其他加工場(chǎng)保持一定的距離；第四，鋼筋加工場(chǎng)要進(jìn)行場(chǎng)地硬化，場(chǎng)地要平整，保證鋼筋不返潮，不被水浸泡；第五，從加工場(chǎng)在施工現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸，要使用專門(mén)的鋼筋運(yùn)輸車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，并加強(qiáng)對(duì)鋼筋的保護(hù)；第六，在安裝鋼筋網(wǎng)過(guò)程中，一定要使倉(cāng)內(nèi)的工作面整潔，鋼筋焊接要牢固、不咬邊；第七，在澆筑混凝土過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)鋼筋網(wǎng)的保護(hù)。
3水工混凝土保護(hù)層主要質(zhì)量問(wèn)題
（1）鋼筋在綁扎過(guò)程中，施工不規(guī)范使得混凝土保護(hù)層的厚度不合要求。
（2）鋼筋網(wǎng)架立不牢固，容易變形和移位。
（3）混凝土墊塊制作不規(guī)范，并且施工時(shí)隨意擺放。
（4）質(zhì)量檢查工作不能落實(shí)到位。
4保護(hù)層質(zhì)量問(wèn)題的防止措施
（1）加強(qiáng)施工人員的質(zhì)量培訓(xùn)。鋼筋的加工和安裝綁扎，并非全是有專業(yè)技能的技術(shù)工人，有相當(dāng)一部分人是農(nóng)民工，他們是放下農(nóng)具，就拿起施工機(jī)具的特殊群體。在施工前，要專門(mén)對(duì)農(nóng)民工進(jìn)行技能培訓(xùn)，讓他們知道干什么，怎么干，怎樣才能干好。
（2）配備足夠的質(zhì)量檢查員，質(zhì)檢員要從鋼筋的安裝綁扎到混凝土澆筑全過(guò)程檢查，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題及時(shí)改正。
（3）鋼筋安裝前，做好測(cè)量工作，在綁扎鋼筋網(wǎng)全過(guò)程，縱向和橫向一定要掛工程線，保證外部尺寸符合設(shè)計(jì)要求。
（4）架立筋與鋼筋網(wǎng)的連接、鋼筋的綁扎、墊塊的布設(shè)和固定一定要保證鋼筋網(wǎng)的牢固性，不使鋼筋網(wǎng)變形和移位，以保證保護(hù)層的厚度不變。
（5）砂漿墊塊的尺寸要嚴(yán)格按照保護(hù)層的厚度進(jìn)行制作，墊塊制作前要預(yù)埋綁絲，將綁絲與鋼筋網(wǎng)牢固地綁在一起，不是墊塊脫落和移位。
（6）在混凝土澆筑全過(guò)程，鋼筋組要派專人跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。
【關(guān)鍵詞】素混凝土；適筋混凝土；少筋混凝土；最小配筋率
中圖分類號(hào)：TU71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-0278（2013）08-186-01
一、概述
少筋混凝土結(jié)構(gòu)是指配筋率低于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最小配筋率、介于素混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)之間的一種少量配筋的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱少筋混凝土結(jié)構(gòu)，也稱為弱筋混凝土結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)在水利工程設(shè)計(jì)中是難于避免的，有時(shí)，它在某些水工混凝土工程結(jié)構(gòu)中處于制約設(shè)計(jì)的重要地位。從邏輯概念講，只要允許素混凝土結(jié)構(gòu)的存在，必定會(huì)有少筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍，因?yàn)樗吘故撬鼗炷梁瓦m筋混凝土結(jié)構(gòu)之間的中介產(chǎn)物。
凡經(jīng)常或周期性地受環(huán)境水作用的水工建筑物所用的混凝土稱水工混凝土，水工混凝土多數(shù)為大體積混凝土，水工混凝土對(duì)強(qiáng)度要求則往往不是很高。在一般水工建筑物中，如閘墩、閘底板、水電站廠房的擋水墻、尾水管、船塢閘室等，在外力作用下，一方面要滿足抗滑、抗傾覆的穩(wěn)定性要求，結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的自重；另一方面，還應(yīng)滿足強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍等要求，不允許出現(xiàn)裂縫，因此結(jié)構(gòu)的尺寸比較大。若按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，常需配置較多的鋼筋而造成浪費(fèi)，若按素混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，則又因計(jì)算所需截面較大，需使用大量的混凝土。
對(duì)于這類結(jié)構(gòu)，如在混凝土中配置少量鋼筋，在滿足穩(wěn)定性的要求下，考慮此少量鋼筋對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全方面所起的作用，就能減少混凝土用量，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)和安全的要求。因此，在大體積的水工建筑物中，采用少筋混凝土結(jié)構(gòu)，有其特殊意義。
二、規(guī)范對(duì)少筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)定
對(duì)少筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)定體現(xiàn)在最小配筋率規(guī)定上，這里將《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL/T191-96）（下文簡(jiǎn)稱規(guī)范）有關(guān)最小配筋率的規(guī)定，摘錄并闡述如下：
1.一般鋼筋混凝土構(gòu)件的縱向受力鋼筋的配筋率不應(yīng)小于規(guī)范表9.5.1規(guī)定的數(shù)值。溫度、收縮等因素對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響較大時(shí)，最小配筋率應(yīng)適當(dāng)增大。
2.大尺寸底板和墩墻的縱向鋼筋最小配筋率。截面尺寸較大的底板和墩墻一類結(jié)構(gòu)，其最小配筋率可由鋼筋混凝土構(gòu)件縱向受力鋼筋基本最小配筋率所列的基本最小配筋率乘以截面極限內(nèi)力值與截面極限承載力之比得出。例：
對(duì)墩墻（軸心受壓或小偏心受壓構(gòu)件）的受壓鋼筋A(yù)s’的最小配筋率可取為：p’min=p’Omin（規(guī)范9.5.2-1）
按上式計(jì)算最小配筋率時(shí)，由于截面實(shí)際配筋量未知，其截面實(shí)際的極限承載力Nu不能直接求出，需先假定一配筋量經(jīng)283次試算得出。上列諸式中M、N――面彎矩設(shè)計(jì)值、軸力設(shè)計(jì)值；eθ――向力至截面重心的距離，eo=M/N；Mu、Nu――面實(shí)際能承受的極限受彎承載力、極限受壓承載力；b、ho――截面寬度及有效高度；fy――筋受拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；γd――筋混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)系數(shù)，按規(guī)范表4.2.1取值。采用本條計(jì)算方法，隨尺寸增大時(shí)，用鋼量仍保持在同一水平上。
3.特大截面的最小配筋用量。對(duì)于截面尺寸由抗傾、抗滑、抗浮或布置等條件確定的厚度大于5m的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，規(guī)范規(guī)定：如經(jīng)論證，其縱向受拉鋼筋可不受最小配筋率的限制，鋼筋截面面積按承載力計(jì)算確定，但每米寬度內(nèi)的鋼筋截面面積不得小于2500mm2。
規(guī)范對(duì)最小配筋率作了三個(gè)層次的規(guī)定，即對(duì)一般尺寸的梁、柱構(gòu)件必須遵循規(guī)范表9.5.1的規(guī)定；對(duì)于截面厚度較大的板、墻類結(jié)構(gòu)，則可按規(guī)范9.5.2計(jì)算最小配筋率；對(duì)于截面尺寸由抗傾、抗滑、抗浮或布置等條件確定的厚度大于5m的結(jié)構(gòu)構(gòu)件則可按規(guī)范9.5.3處理。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)具體情況分別對(duì)待。
經(jīng)驗(yàn)算，按所建議的變化的最小配筋率配筋，其最大裂縫寬度基本上在容許范圍內(nèi)。對(duì)于處于惡劣環(huán)境的結(jié)構(gòu)，為控制裂縫不過(guò)寬，宜將本規(guī)范表9.5.1所列受拉鋼筋最小配筋率提高0.05%。大體積構(gòu)件的受壓鋼筋按計(jì)算不需配筋時(shí)，則可僅配構(gòu)造鋼筋。
三、規(guī)范的應(yīng)用舉例
例1一水閘底板，板厚1.5m，采用C20級(jí)混凝土和II級(jí)鋼筋，每米板寬承受彎矩設(shè)計(jì)值M=220kN/m（已包含γO、ф系數(shù)在內(nèi)），試配置受拉鋼筋A(yù)s。
解：1.取lm板寬，按受彎構(gòu)件承載力公式計(jì)算受拉鋼筋截面面積As。
αs==0.012556 ζ=1-=1-=0.0126 As==591mm2
計(jì)算配筋率p===0.041%
2.如按一般梁、柱構(gòu)件考慮，則必須滿足p≥pmin條件，查規(guī)范表9.5.1，得pOmin=0.15%，
則As=pObhO=0.15%×1000×1450=2175mm2
3.現(xiàn)因底板為大尺寸厚板，可按規(guī)范9.5.2計(jì)算pmin，pmin=0.0779%：As=pminbh（M）.0779%×1000×1450=1130mm2；實(shí)際選配每米5φ18（As=1272mm2）
討論：1.對(duì)大截面尺寸構(gòu)件，采用規(guī)范9.5.2計(jì)算的可變的pmin比采用規(guī)范表9.5.1所列的固定的pomin可節(jié)省大量鋼筋，本例為1：1130/2175=1：0.52。
2.若將此水閘底板的板厚h增大為2.5m，按規(guī)范9.5.2計(jì)算的pmin變?yōu)椋?/p>
pmin==0.0461%則As=pminbh0=0.0461%×1000×2450=1130mm2
港口的大量建設(shè)有效的促進(jìn)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，而且其也可以為人們提供非常方便的交通工具，所以，港口對(duì)于社會(huì)建設(shè)具有非常重要的作用。在進(jìn)行港口工程施工建設(shè)的時(shí)候，其中的水工建筑物建設(shè)是非常關(guān)鍵的部分，因此，相關(guān)人員一定要針對(duì)水工建筑物的質(zhì)量進(jìn)行控制，確保水工建筑物在建設(shè)和施工的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)任何質(zhì)量問(wèn)題。在對(duì)水工建筑物進(jìn)行施工建設(shè)的時(shí)候，混凝土是主要施工材料，相關(guān)人員必須要確保混凝土的質(zhì)量，保證其不會(huì)出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而提高港口水工建筑物的整體質(zhì)量和使用性能。針對(duì)港口水工建筑物混凝土裂縫進(jìn)行分級(jí)評(píng)估，并加以闡述。
關(guān)鍵詞：
港口；水工建筑物；混凝土；裂縫；分級(jí)評(píng)估
在對(duì)港口水工建筑物進(jìn)行日常檢查的時(shí)候，一般都會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行檢測(cè)和分級(jí)評(píng)估，進(jìn)而對(duì)其中的裂縫對(duì)整體水工建筑物的影響情況進(jìn)行確定。因?yàn)榛炷林械漠a(chǎn)生裂縫的原因非常多，而且裂縫的狀態(tài)和種類也比較多，其對(duì)于水工建筑物的安全以及使用性能的影響也不一致，并且也不是全部混凝土裂縫都會(huì)對(duì)水工建筑物的安全性和使用性能產(chǎn)生影響，因此，對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行分級(jí)評(píng)估是非常必要的。所以，相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行港口水工建筑物混凝土裂縫分級(jí)評(píng)估的過(guò)程中，一定要充分考慮安全性和耐久性，并不斷提高分級(jí)評(píng)估的準(zhǔn)確度，進(jìn)而對(duì)港口水工建筑物的使用性能和質(zhì)量進(jìn)行保證。
1港口混凝土結(jié)構(gòu)常見(jiàn)裂縫形式
1.1銹蝕裂縫
在海洋環(huán)境中的港口混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)一直處于一個(gè)非常潮濕的狀態(tài)下，而且也會(huì)受到浪潮的侵襲，這樣就會(huì)導(dǎo)致海水中的氯離子慢慢滲透到混凝土之中，對(duì)其中的鋼筋材料進(jìn)行侵蝕，如果氯離子的量足夠的話，再存在一定的反應(yīng)條件，就會(huì)導(dǎo)致混凝土中的鋼筋表面的鈍化膜損壞，鋼筋中的鐵元素會(huì)與海水中的氧成分和水分出現(xiàn)銹蝕反應(yīng)，而且通過(guò)反應(yīng)生成的氫氧化鐵含量為原先的兩倍到四倍，進(jìn)而使鋼筋的體積擴(kuò)大，產(chǎn)生非常強(qiáng)大的應(yīng)力作用，造成鋼筋周?chē)幕炷两Y(jié)構(gòu)的損壞，致使混凝土結(jié)構(gòu)從內(nèi)部出現(xiàn)裂縫，并逐漸向鋼筋的伸長(zhǎng)方向延伸，直至在混凝土外部結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫。在通常情況下，在高樁碼頭的浪賤區(qū)域，橫梁上以及樁帽等基礎(chǔ)設(shè)施上會(huì)產(chǎn)生因?yàn)槁入x子造成的鋼筋銹蝕裂縫，這種裂縫是鋼筋先出現(xiàn)銹蝕反應(yīng)，再逐漸開(kāi)裂的，這也是港口水工建筑物混凝土結(jié)構(gòu)的重要損壞因素，進(jìn)而使水工建筑物的穩(wěn)定性和安全性有所降低。
1.2受力裂縫
普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生受力裂縫是正常的，但其寬度應(yīng)加以限制，這個(gè)在《水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中有明確規(guī)定。預(yù)制構(gòu)件起吊安裝吊點(diǎn)設(shè)置不合理、超出設(shè)計(jì)載荷使用、船舶撞擊等都會(huì)使結(jié)構(gòu)在荷載的作用下發(fā)生應(yīng)力集中而產(chǎn)生受力裂縫，多表現(xiàn)為下寬上窄形。受力裂縫方向與主筋方向垂直或成一定的角度，在發(fā)生超載、偶然事故或沖擊荷載的碼頭面板、縱梁、橫梁、基樁、樁帽等構(gòu)件中較為常見(jiàn)。
1.3收縮裂縫
水工建筑物的混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑完成之后，會(huì)進(jìn)行緩慢的凝結(jié)，在其凝結(jié)的時(shí)候，混凝土的外部會(huì)比內(nèi)部凝結(jié)的速度快上許多，這樣就會(huì)造成混凝土的內(nèi)部和外部產(chǎn)生的應(yīng)力大小不一，如果產(chǎn)生的應(yīng)力超出混凝土結(jié)構(gòu)能夠承受的范圍的話，就會(huì)造成收縮裂縫出現(xiàn)。能夠?qū)炷潦湛s產(chǎn)生影響的條件非常多，比如說(shuō)混凝土中的水泥含量、振搗情況、氣候條件、養(yǎng)護(hù)措施、混凝土中的鋼筋量等等。這種裂縫的狀態(tài)各不相同，通常情況下在港口的面板、墻體之上比較容易產(chǎn)生，其主要形式是龜裂或者不規(guī)則裂縫等，收縮裂縫對(duì)水工建筑物的整體質(zhì)量和安全性造成的影響比較小。
1.4溫度裂縫
混凝土中產(chǎn)生溫度裂縫的原因較多，但總的來(lái)說(shuō)，主要是由于大體積混凝土施工水泥用量大，水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生大量的水化熱，表面散熱較快，內(nèi)部溫度不斷上升且不易散發(fā)，使混凝土內(nèi)部與表面形成較大溫差，加上升降溫變化和邊界約束的影響，導(dǎo)致不均勻溫度變形和溫度應(yīng)力，一旦拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉能力就會(huì)在混凝土內(nèi)部或表面產(chǎn)生裂縫，是混凝土早期開(kāi)裂的主要原因之一。溫度裂縫在大體積結(jié)構(gòu)中較多出現(xiàn)，如胸墻、墩臺(tái)、方塊等構(gòu)件，且多表現(xiàn)為貫穿性裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性甚至承載力有不利影響。
2裂縫寬度限值
鋼筋混凝土適筋構(gòu)件從加荷至破壞，整個(gè)過(guò)程可以分為3個(gè)階段：未裂階段、裂縫階段、破壞階段，其中裂縫階段是計(jì)算構(gòu)件正常使用階段的變形和裂縫寬度的依據(jù)，也在正常使用階段混凝土是帶裂縫工作的，但對(duì)裂縫的最大開(kāi)展寬度應(yīng)加以控制。因?yàn)楫?dāng)裂縫寬度較大時(shí)，一是會(huì)加快氯離子進(jìn)入混凝土鋼筋表面破壞鋼筋表面鈍化膜引起鋼筋銹蝕，影響結(jié)構(gòu)的耐久性；二是會(huì)使結(jié)構(gòu)剛度減少、變形增加，影響結(jié)構(gòu)的安全性，同時(shí)給人不安全感。《設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)將裂縫控制等級(jí)劃分為3個(gè)級(jí)別：1級(jí)：構(gòu)件不出現(xiàn)拉應(yīng)力；2級(jí)：構(gòu)件雖有拉應(yīng)力，但不超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度；3級(jí)：允許出現(xiàn)裂縫，但裂縫寬度不超過(guò)允許值。1級(jí)和2級(jí)抗裂要求的構(gòu)件，一般要采用預(yù)應(yīng)力才能實(shí)現(xiàn)，而普通鋼筋混凝土構(gòu)件要求為3級(jí)，允許帶裂縫工作。因此，對(duì)允許出現(xiàn)裂縫的鋼筋混凝土構(gòu)件，裂縫寬度必須加以限制，要求使用階段最大裂縫寬度小于允許裂縫寬度。港口工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制等級(jí)為3級(jí)，其最大寬度根據(jù)構(gòu)件所處的不同環(huán)境、水位條件規(guī)定。因?yàn)榱芽p寬度沿裂縫深度并不相等，要驗(yàn)算的裂縫寬度是指受拉鋼筋質(zhì)心水平處構(gòu)件側(cè)表面上混凝土的裂縫最大寬度。
3結(jié)論
通過(guò)上文的分析可知，港口水工建筑物混凝土產(chǎn)生的大部分裂縫都會(huì)對(duì)其安全性和使用性能造成影響，因此，就需要對(duì)港口水工建筑物混凝土的裂縫等級(jí)進(jìn)行評(píng)估，相關(guān)人二院在進(jìn)行檢查和評(píng)估的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)造成混凝土出現(xiàn)裂縫的原因以及類型、等級(jí)進(jìn)行詳細(xì)的查驗(yàn)，進(jìn)而對(duì)水工建筑物的整體性能進(jìn)行評(píng)估。如果水工建筑物中的某一個(gè)構(gòu)件中出現(xiàn)了兩種類型和等級(jí)的混凝土裂縫，那么應(yīng)將級(jí)別比較低的裂縫作為其評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。在目前的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)溫度裂縫和收縮裂縫的等級(jí)評(píng)估進(jìn)行了添加，對(duì)結(jié)構(gòu)受力裂縫最大縫寬分級(jí)評(píng)估進(jìn)行了確定。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：碳化;鋼筋混凝土;結(jié)構(gòu)耐久性;影響因素;治理
1混凝土碳化概念
混凝土的碳化又稱為混凝土的中性化，幾乎所有混凝土表面都處在碳化過(guò)程中。它是空氣中二氧化碳與水泥石中的堿性物質(zhì)相互作用，使其成分、組織和性能發(fā)生變化，使用機(jī)能下降的一種很復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。混凝土碳化本身對(duì)混凝土并無(wú)破壞使用，其主要危害是由于混凝土堿性降低使鋼筋表面在高堿環(huán)境下形成的對(duì)鋼筋起保護(hù)作用的致密氧化膜(鈍化膜)遭到破壞，使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，使混凝土中鋼筋銹蝕，同時(shí)，混凝土的碳化還會(huì)加劇混凝土的收縮，這些都可能導(dǎo)致混凝土的裂縫和結(jié)構(gòu)的破壞。
混凝土耐久性問(wèn)題是公認(rèn)的難題。水閘建成運(yùn)行后,如何加強(qiáng)混凝土構(gòu)筑物的保養(yǎng)、維修,提高其耐久性,是水利工程管理單位值得深入研究的問(wèn)題[1]。由于鋼筋混凝土構(gòu)筑物長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中,空氣中的CO2在適當(dāng)?shù)臏囟取穸认陆氲接不乃酀{細(xì)孔中,與混凝土中Ca(OH)2 反應(yīng)形成CaCO3,使混凝土堿度降低。這種CO2從混凝土表面浸入到混凝土內(nèi)部的過(guò)程稱為碳化。碳化使混凝土堿度降低,減弱對(duì)鋼筋的保護(hù)作用,使鋼筋容易銹蝕,銹蝕形成的鐵銹體積膨脹(為原來(lái)的2~8倍),對(duì)混凝土保護(hù)層施加膨脹力。又由于碳化層產(chǎn)生的碳化收縮,對(duì)其內(nèi)部形成壓力,而表面碳化層產(chǎn)生拉力,也能夠使結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生微小裂紋。這種收縮裂紋成為空氣和水的通道,加快了混凝土的碳化,當(dāng)鋼筋暴露在大氣中時(shí),銹蝕過(guò)程將加快,最后導(dǎo)致截面減小,嚴(yán)重降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,影混凝土建筑物的壽命[2]。
2混凝土碳化的主要影響因素
2.1混凝土含水量及周?chē)橘|(zhì)的相對(duì)濕度
混凝土碳化過(guò)程與混凝土含水量及周?chē)橘|(zhì)的相對(duì)濕度有關(guān)[3]。這是因?yàn)镃O2與Ca(OH)2反應(yīng)所釋放的水必定要向外擴(kuò)散,以保持混凝土內(nèi)部大氣之間的濕度平衡。如果外界濕度大或介質(zhì)相對(duì)濕度接近100% 時(shí),混凝土中的水向外擴(kuò)散的速度大幅度降低或停止,混凝土中的微孔隙被水充滿,則CO2向內(nèi)部擴(kuò)散的過(guò)程實(shí)際上終止,碳化也就很難進(jìn)行。當(dāng)空氣濕度為50%~70%時(shí),混凝土的孔隙尚未被水充滿,CO2可以向混凝土內(nèi)擴(kuò)散,而混凝土孔隙的濕度不僅為Ca(OH)2向外擴(kuò)散提供了必備條件,并且使化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行較快。
2.2環(huán)境溫度
混凝土碳化速度與溫度有關(guān)[4]。當(dāng)溫度較低時(shí),水變成冰,化學(xué)反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行,碳化實(shí)際上停止,隨溫度的升高,碳酸的擴(kuò)散易于進(jìn)行,Ca(OH)2及CO2的擴(kuò)散速度和化學(xué)反應(yīng)速度均加大,從而使混凝土的碳化過(guò)程加快。
3工程治理實(shí)例
3.1工程概況
引灤工程爾王莊管理處聯(lián)結(jié)井閘自運(yùn)行以來(lái),由于先天的混凝土強(qiáng)度偏低、振搗不實(shí)、保護(hù)層厚度不足等原因致使混凝土保護(hù)層疏松脫落,箍筋部分銹蝕,碳化深度4~6 cm,普遍出現(xiàn)了箍筋、順筋銹脹裂縫,回彈儀測(cè)強(qiáng)為11~22 MPa。因其耐久性問(wèn)題比較嚴(yán)重,列為2000年?duì)柾跚f管理處維修加固的重點(diǎn)。
3.2施工工藝
工程的治理原則是:治理后具備原有承載力、整體性和耐久性,防止進(jìn)一步損壞結(jié)構(gòu)和構(gòu)件,盡量避免大動(dòng)大補(bǔ),并盡可能保持原有結(jié)構(gòu)外觀。處理方法以實(shí)際出發(fā),在安全可靠的前提下,力求簡(jiǎn)單易行、經(jīng)濟(jì)合理。
3.2.1工藝流程。鑿除混凝土鋼筋除銹基層清理刷MCI遷移性鋼筋防銹劑(2020)刷界面劑(第1遍)抹鋼纖維砂漿(第1遍)化學(xué)灌漿刷界面劑(第2遍)抹鋼纖維砂漿(第2遍)刷界面劑(第3遍)抹鋼纖維砂漿(第3遍)養(yǎng)護(hù)刷MCI2021刷防碳化涂料(3遍)。
3.2.2修補(bǔ)材料。①鋼纖維砂漿。配比為水泥∶砂∶鋼纖維∶硅粉∶減水劑∶水=1∶1.5∶0.08∶0.1∶0.05∶0.38。鋼纖維砂漿是一種性能優(yōu)良的新型復(fù)合材料。亂向分布的短纖維阻礙內(nèi)部裂縫的擴(kuò)展和宏觀裂縫的發(fā)生,從而使抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度等顯著提高。其抗沖擊、抗疲勞、耐久性也有較大改善。摻入硅粉和減水劑的鋼纖維砂漿可以提高砂漿的密實(shí)性、抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B性、耐久性,改善混凝土拌合物的和易性。②MCI―2020遷移性鋼筋防銹劑。MCI―2020是一種通過(guò)涂抹在混凝土表面,可自行滲透擴(kuò)散至內(nèi)部鋼筋表面,形成單分子保護(hù)膜,保護(hù)鋼筋不被腐蝕。即使它不與鋼筋直接接觸,也能在混凝土中滲透擴(kuò)散一定距離,達(dá)到鋼筋表面,從而有效抑制鋼筋腐蝕,延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。③界面劑。ZV型混凝土修補(bǔ)膠與水泥調(diào)和而成,其配比為1∶1。使用時(shí)均勻涂抹在混凝土表面,力求薄而不淌,待漿液不粘手時(shí),即可進(jìn)行下一道工序。
3.3化學(xué)灌漿
對(duì)于聯(lián)接井閘南側(cè)的4棵機(jī)架橋柱,由于其內(nèi)部混凝土強(qiáng)度低于C15,且有蜂窩、孔隙,直接影響了鋼筋混凝土柱的承載力,必須采取化學(xué)灌漿處理。①灌漿壓力。0.35~0.45 MPa。②灌漿材料。環(huán)氧樹(shù)脂∶固化劑=2∶1(體積比)。③預(yù)埋灌漿嘴。灌漿嘴用“水不漏”預(yù)埋,2~3個(gè)嘴子內(nèi)部架橋(預(yù)留通道),用來(lái)排氣。
3.4混凝土表面涂料涂覆
在混凝土表面涂料涂覆,可使混凝土與CO2、Cl-、O2和H2O隔離,是防止鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕的一種常用的有效措施。一般在預(yù)測(cè)到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)將受到銹蝕損害時(shí)采用,也可以在經(jīng)局部修補(bǔ)的較輕微銹蝕的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上起保護(hù)作用。目前在我國(guó)水利工程中使用較普遍的為環(huán)氧樹(shù)脂厚漿涂料。在此項(xiàng)聯(lián)結(jié)井閘補(bǔ)強(qiáng)加固工程中,根據(jù)鋼筋混凝土的不同損壞程度,采用化學(xué)灌漿、鋼纖維砂漿、MCI遷移性鋼筋防銹劑等綜合治理方法。因此,在混凝土表面涂料涂覆時(shí),采用一般的外檐涂料,并在涂料中摻入BC01膠,使其更牢固、不褪色。
關(guān)鍵詞：水工、鋼筋混凝土、腐蝕、防治
中圖分類號(hào)：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
引言
隨著我國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，近年來(lái)我國(guó)東部沿海地區(qū)許多濱海環(huán)境下的污水處理廠已經(jīng)或正在興建。濱海環(huán)境的地下水，由于受海水的影響，大多富含氯離子、硫酸根離子、鎂離子等對(duì)鋼筋混凝土有害的物質(zhì)，在一些緊鄰海岸線，地基土層透水性較強(qiáng)時(shí)，地下水水質(zhì)甚至等同于海水。如何解決濱海環(huán)境侵蝕性地下水對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)筑物腐蝕問(wèn)題，關(guān)系到工程的耐久性，目前已經(jīng)成為水處理行業(yè)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。
濱海環(huán)境侵蝕性地下水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機(jī)理
分析和研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)遭受腐蝕的原因進(jìn)而采取相應(yīng)的措施提高其抗侵蝕性是提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，延長(zhǎng)構(gòu)筑物使用壽命的重要措施。
1.1濱海環(huán)境侵蝕性地下水對(duì)混凝土的腐蝕機(jī)理
1）溶出蝕
當(dāng)混凝土長(zhǎng)期與一些暫時(shí)硬度較小的水（如雨水、蒸餾水、重碳酸鹽含量少的江河湖水）接觸時(shí)，水泥石中的Ca(OH)2溶解析出，當(dāng)為靜水和無(wú)壓水時(shí)，溶出反應(yīng)僅限于混凝土表面，影響不大，但在流水及壓力水作用下，會(huì)不斷流失，隨著濃度不斷降低，水泥石中的C-S-H凝膠等水化產(chǎn)物也會(huì)分解溶出，使得混凝土內(nèi)的孔隙增加、強(qiáng)度降低，進(jìn)而造成混凝土中鋼筋的腐蝕加劇。
2）離子交換腐蝕
濱海環(huán)境地下水中的鎂鹽（如MgCl2）與水泥石中的Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)
Ca(OH)2+MgCl2 CaCl2+Mg(OH)2
生成的CaCl2 易溶于水，Mg(OH)2疏松無(wú)膠凝性。當(dāng)?shù)叵滤泻休^多的CO2或混凝土處于干濕交替環(huán)境時(shí)，混凝土?xí)l(fā)生碳化，使混凝土的堿性降低。
Ca(OH)2+CO2 +H2O CaCO3+2H2O
CaCO3+ CO2 +H2O Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2易溶于水, 混凝土中的Ca(OH)2減少，使得水化產(chǎn)物進(jìn)一步分解，混凝土內(nèi)的孔隙增加、強(qiáng)度降低，進(jìn)而造成混凝土中鋼筋的腐蝕加劇。
3）結(jié)晶腐蝕
當(dāng)?shù)叵滤泻休^多的鉀、鈉、鎂等硫酸鹽時(shí)，能與混凝土發(fā)生中和反應(yīng)
Ca(OH)2+MgSO4 +2H2OCaSO4·2 H2O + Mg(OH)2
4CaO·Al2O3·12H2O·2 H2O +3CaSO4+20H2O3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O + Ca(OH)2
MgSO4起鎂鹽和硫酸鹽的雙重腐蝕作用，Mg(OH)2疏松無(wú)膠凝性，同時(shí)高硫型水化硫鋁酸鈣含有大量結(jié)晶水，且難溶于水，比原體積膨脹1.5倍以上，在混凝土內(nèi)產(chǎn)生很大的膨脹應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土的開(kāi)裂。
4）強(qiáng)堿腐蝕
鋁酸鹽含量較大的硅酸鹽水泥混凝土，在強(qiáng)堿（如NaOH）作用下也會(huì)發(fā)生破壞
3CaO.Al2O3+6NaOH 3Na2O.Al2O3+3Ca(OH)2
生成的鋁酸鈉易溶于水。當(dāng)混凝土被NaOH侵透后，與空氣中的CO2反應(yīng)
2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O
生成Na2CO3，從化學(xué)性質(zhì)上對(duì)混凝土并無(wú)腐蝕性，但在干濕交替環(huán)境下，Na2CO3能滲入混凝土的毛細(xì)孔內(nèi)結(jié)晶沉淀生成含水碳酸鈉，體積膨脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。
1.2濱海環(huán)境侵蝕性地下水對(duì)鋼筋的腐蝕機(jī)理
鋼筋銹蝕的過(guò)程就是陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)不斷進(jìn)行，并在鋼筋表面析出Fe(OH)2的過(guò)程，其化學(xué)反應(yīng)過(guò)程如下所示。
Fe Fe2+ + 2e-(陽(yáng)極反應(yīng))
2H2O +O2 + 4e- 4OH-(陰極反應(yīng))
2Fe +2H2O +O2 2Fe(OH)2
在水和氧氣存在的條件下，F(xiàn)e(OH)2會(huì)繼續(xù)氧化
4Fe(OH)2 + 2H2O +O2 4Fe(OH)3
以上對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機(jī)理的分析表明，鋼筋混凝土的表面既有水又有氧氣和二氧化碳時(shí)，鋼筋混凝土將會(huì)遭受腐蝕，水中對(duì)混凝土有害物質(zhì)的存在，會(huì)加速腐蝕的過(guò)程。
2．提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗腐蝕性的方法
2.1 合理選擇水泥品種
不同品種的水泥，其化學(xué)成分及制成混凝土后的性能不同，其耐腐蝕程度也不相同，因此正確選擇混凝土的水泥品種十分重要。
2.2 合理選擇混凝土添加劑
在混凝土中摻加減水劑，可以減少拌合水量，可以達(dá)到提高混凝土密實(shí)性的目的；摻入引氣劑，可以在混凝土攪拌過(guò)程中產(chǎn)生大量均勻分布的微小氣泡，改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗?jié)B性能，達(dá)到抑制腐蝕的目的
對(duì)于污水處理廠的給排水構(gòu)筑物，平面尺寸經(jīng)常會(huì)超出規(guī)范伸縮縫的允許尺寸，設(shè)計(jì)上為防止混凝土開(kāi)裂，有時(shí)會(huì)要求在混凝土中添加膨脹劑。不同使用目的下多種添加劑并用時(shí)，一定要采取謹(jǐn)慎的態(tài)度，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果決定添加劑的種類和配比，以期達(dá)到最佳的工程效果。
2.3 嚴(yán)格控制氯離子含量
我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范GB50010-2002根據(jù)使用年限、環(huán)境類別規(guī)定混凝土中的最大氯離子含量為0.06~1.0%。當(dāng)混凝土外加劑、骨料、水等原材料的氯離子含量超標(biāo)時(shí)，不得使用，否則必須采取技術(shù)措施。而外部環(huán)境的滲透則靠提高混凝土密實(shí)度、提高抗?jié)B性、加大保護(hù)層厚度等措施來(lái)防止。
2.4 嚴(yán)格控制水灰比、水泥用量、提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)
同一水泥品種的混凝土抗侵蝕性隨著水灰比的減小而增強(qiáng)。水泥水化時(shí)所需得結(jié)合水，一般只占水泥質(zhì)量的23%左右，混凝土硬化后，多余的水分就殘留在混凝土中形成水泡或蒸發(fā)形成毛細(xì)孔，因此水灰比過(guò)大，則混凝土密實(shí)性降低，但水灰比過(guò)小，則無(wú)法保證混凝土澆筑質(zhì)量，易出現(xiàn)蜂窩、麻面等質(zhì)量問(wèn)題。濱海環(huán)境受侵蝕性地下水作用的鋼筋混凝土構(gòu)筑物，混凝土的水灰比不宜大于0.5，最好不大于0.45。
2.5 加大保護(hù)層厚度
保護(hù)層厚度直接影響鋼筋的使用壽命，同樣條件下（環(huán)境介質(zhì)、水泥用量、水灰比、水泥品種、添加劑、振搗和養(yǎng)護(hù)方法等）加大混凝土保護(hù)層，能延緩鋼筋混凝土的腐蝕。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范GB50010-2002根據(jù)使用年限、環(huán)境類別、混凝土強(qiáng)度等級(jí)及構(gòu)件類別對(duì)混凝土保護(hù)層厚度分別作了規(guī)定，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理選擇，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制。但應(yīng)當(dāng)注意，加大保護(hù)層厚度意味著加大了結(jié)構(gòu)斷面的尺寸，同時(shí)當(dāng)保護(hù)層超過(guò)一定厚度時(shí)，還應(yīng)采取防止混凝土表面裂縫的構(gòu)造措施。
2.6用環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋
環(huán)氧樹(shù)脂涂層具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性，且膜層具有不滲透性，能阻止水、氧、氯鹽等腐蝕介質(zhì)與鋼筋接觸。且環(huán)氧樹(shù)脂涂層的彈性和耐摩擦性良好。《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2002 規(guī)定：“三類環(huán)境下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)宜采用環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋”。
2.7混凝土表面涂覆防腐涂層
根據(jù)混凝土的高堿性、含水性和多孔性特點(diǎn)，防腐涂層應(yīng)具備耐堿性、耐久性和浸漬性的性能并且與混凝土有良好的結(jié)合力，同時(shí)涂料必須是安全、無(wú)毒和環(huán)保型的。但對(duì)地下工程來(lái)說(shuō)，外加防腐涂層的防腐蝕方法應(yīng)用范圍有時(shí)會(huì)受到限制，如樁基礎(chǔ)等；且防腐涂層有效時(shí)限短、一般壽命為5~6年，維護(hù)困難且費(fèi)用大。
近年來(lái)隨著鋼筋混凝土防腐蝕問(wèn)題研究的不斷深入，也有一些電化學(xué)的防腐蝕方法，考慮到給水排水工程結(jié)構(gòu)的適用性，本文不再多作論述。
3．結(jié)束語(yǔ)
鋼筋焊接網(wǎng)是通過(guò)專用設(shè)備在工廠加工，縱向鋼筋和橫向鋼筋分別以一定間距垂直疊交排列，全部交叉點(diǎn)均通過(guò)全自動(dòng)智能化的GWC型鋼筋焊接網(wǎng)生產(chǎn)線用電阻熔接法點(diǎn)焊（低電壓、高電流，焊接接觸時(shí)間一般不超過(guò)0.5s）在一起形成的鋼筋網(wǎng)片。是一種代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工制作、綁扎的新型、高效、優(yōu)質(zhì)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑鋼筋。鋼筋焊接網(wǎng)是建設(shè)部重點(diǎn)推廣應(yīng)用的新技術(shù)之一。
鋼筋焊接網(wǎng)即可用于制作鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件，也可用于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，大量用于工業(yè)與民用建筑的墻板、樓板、屋面板等。在市政、水利工程領(lǐng)域如:混凝土路面、橋面鋪裝、橋涵擋墻和基礎(chǔ)混凝土以及污水處理池、水庫(kù)等工程中也有廣泛用途。焊接網(wǎng)也可利用彎網(wǎng)機(jī)彎成各種不同的形狀來(lái)適應(yīng)不同構(gòu)件的需要。目前，焊接網(wǎng)的應(yīng)用范圍已從板類構(gòu)件為主擴(kuò)大到包括梁、柱類構(gòu)件的多種類型結(jié)構(gòu)。
2．鋼筋焊接網(wǎng)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用與發(fā)展
鋼筋焊接網(wǎng)是20世紀(jì)初在歐洲產(chǎn)生的,德國(guó)、美國(guó)、意大利、奧地利、法國(guó)等歐美國(guó)家20世紀(jì)初，就對(duì)鋼筋焊接網(wǎng)混凝土構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了較多的試驗(yàn)研究，并相繼制定了鋼筋焊接網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、圖集、規(guī)程、使用手冊(cè)。經(jīng)近百年的應(yīng)用與發(fā)展,在國(guó)外已被建筑界廣泛采用。目前德國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋焊接網(wǎng)的用量己占鋼筋總用量的50~65%以上，并且還在繼續(xù)增長(zhǎng)。
在亞太地區(qū)鋼筋焊接網(wǎng)的應(yīng)用也得到一定發(fā)展。日本、澳大利亞、新加坡等國(guó)的焊接網(wǎng)應(yīng)用較早，在上世紀(jì)50年代就制訂了焊接網(wǎng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，并在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊(cè)中對(duì)焊接網(wǎng)的構(gòu)造要求等作了專門(mén)規(guī)定。焊接網(wǎng)已大量用在現(xiàn)澆混凝土板類構(gòu)件和構(gòu)筑物中，目前焊接網(wǎng)的產(chǎn)量大約占35%以上。
鋼筋焊接網(wǎng)技術(shù)是20世紀(jì)八十年代末九十年代初引入我國(guó)的，10年多來(lái)，特別是近幾年，得到迅速發(fā)展，成為建設(shè)部重點(diǎn)推廣的新鋼種。冷軋帶肋鋼筋的迅速發(fā)展，為焊接網(wǎng)的發(fā)展提供良好條件。我國(guó)焊接網(wǎng)產(chǎn)品首部標(biāo)準(zhǔn)已于1995年12月起實(shí)施，對(duì)于指導(dǎo)生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的意義。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2000年10月，國(guó)內(nèi)應(yīng)用焊接網(wǎng)的民用與工業(yè)房屋建筑工程有500多項(xiàng)。主要用在高層及多層住宅、辦公樓、賓館、醫(yī)院、學(xué)校、倉(cāng)庫(kù)、廠房等建筑的樓板、屋面板、墻體、地坪、地下室墻壁、基礎(chǔ)以及游泳池的池壁、池底等部位。工程主要分布在珠江三角洲、上海市、江蘇省、北京及兩湖地區(qū)。同期，國(guó)內(nèi)鋼筋焊接網(wǎng)在道路、橋梁中的應(yīng)用也達(dá)180多項(xiàng)。
目前，水利系統(tǒng)鋼筋焊接網(wǎng)的應(yīng)用還比較少，我院在南水北調(diào)濟(jì)平干渠工程、膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程等水利工程設(shè)計(jì)中，引用了這項(xiàng)新技術(shù)。經(jīng)在濟(jì)平干渠工程的應(yīng)用，效果良好。在即將開(kāi)工的膠東調(diào)水倒虹吸和暗渠工程中的應(yīng)用也將進(jìn)一步驗(yàn)證這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)良性能。
3．鋼筋焊接網(wǎng)的特點(diǎn)：
3.1改善混凝土結(jié)構(gòu)性能、提高鋼筋工程質(zhì)量
鋼筋焊接網(wǎng)片是在工廠加工而成，網(wǎng)格間距尺寸、鋼筋數(shù)量準(zhǔn)確，克服了傳統(tǒng)人工綁扎時(shí)由人工擺放鋼筋造成間距尺寸誤差大、綁扎質(zhì)量出現(xiàn)漏扎、缺扣的現(xiàn)象。焊接網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸非常規(guī)整，遠(yuǎn)超過(guò)手工綁扎網(wǎng)。網(wǎng)片剛度大，彈性好，澆注混凝土?xí)r鋼筋不易局部彎折、不產(chǎn)生變位，混凝土保護(hù)層厚度均勻、易于控制，明顯提高鋼筋工程質(zhì)量。由于采用縱、橫鋼筋點(diǎn)焊成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，達(dá)到共同均勻受力起粘結(jié)錨的目的，加上鋼筋斷面的橫肋變形、增強(qiáng)了與混凝土的握裹力，使得所形成的混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能得到改善，有效地防止了混凝土裂縫的產(chǎn)生，提高了鋼筋混凝土的內(nèi)在質(zhì)量。試驗(yàn)研究分析表明：在混凝土路面內(nèi)配置焊接網(wǎng)鋪裝層時(shí)，可有效減少70％左右的由于荷載或濕度引起的混凝土表面龜裂。對(duì)于混凝土受彎板類構(gòu)件，使用焊接網(wǎng)可以提高板剛度50％左右，提高抗裂性能約30％，有效減少裂縫寬度約50％。
3.2提高生產(chǎn)效率、加快施工進(jìn)度
鋼筋焊接網(wǎng)將原來(lái)現(xiàn)場(chǎng)制作的全部工序及90％以上的綁扎成型工序全部進(jìn)行了工廠化生產(chǎn)，除保證鋼筋制作、綁扎的質(zhì)量外，還可大量降低鋼筋安裝工時(shí)，減少用工數(shù)量。從濟(jì)平干渠使用焊接網(wǎng)的南大沙河倒虹吸與采用普通綁扎網(wǎng)的田山沉沙池倒虹吸的比較看，使用焊接網(wǎng)比綁扎網(wǎng)少用人工60％左右，提高鋼筋制作安裝速度50％左右，大大縮短了工程的施工周期，節(jié)約了施工排水費(fèi)用。即將開(kāi)工的膠東供水工程，排水問(wèn)題也是工程施工的難點(diǎn)，鋼筋焊接網(wǎng)的使用，將會(huì)給工程的順利進(jìn)展創(chuàng)造良好的條件。
3.3節(jié)約鋼材、凈化施工環(huán)境
由于焊接鋼筋是一種規(guī)模化連續(xù)生產(chǎn)方式，可以最大限度減少對(duì)鋼筋加工過(guò)程的損耗，據(jù)統(tǒng)計(jì)，扣除單元搭接所增加的用鋼量后還可以節(jié)省鋼材2％左右。由于采用工廠化專業(yè)化生產(chǎn)，按施工進(jìn)度運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后即吊運(yùn)至作業(yè)面，現(xiàn)場(chǎng)不必設(shè)鋼筋加工場(chǎng)地，即節(jié)約了場(chǎng)地又提高了現(xiàn)場(chǎng)管理水平。同時(shí)，還可以解決調(diào)直鋼筋時(shí)所產(chǎn)生的噪音污染等問(wèn)題，促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)文明施工。
3.4方便質(zhì)量控制和工程驗(yàn)收
采用按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的合格焊接網(wǎng)，在安裝和驗(yàn)收過(guò)程中，只要嚴(yán)格控制和檢查網(wǎng)片的搭接長(zhǎng)度和錨固長(zhǎng)度就可以保證安裝質(zhì)量。安裝簡(jiǎn)單，檢查方便。可以有效避免因人為影響而造成的鋼筋根數(shù)誤差和規(guī)格錯(cuò)誤。免去了驗(yàn)收時(shí)檢查鋼筋規(guī)格、間距、鋼筋漏扎、綁扎不牢固和錯(cuò)扎等大量的繁瑣工作。
4．在水利工程中推廣使用尚需合理解決的問(wèn)題
鋼筋焊接網(wǎng)作為鋼筋工程的技術(shù)進(jìn)步的確有許多優(yōu)點(diǎn)，鋼筋施工走焊接網(wǎng)道路是世界鋼筋工業(yè)發(fā)展的潮流。焊接網(wǎng)既是一種新型、高性能結(jié)構(gòu)材料，也是一種高效施工技術(shù)，是鋼筋施工由手工操作向工廠化、商品化的根本轉(zhuǎn)變。目前，該技術(shù)在建筑、道路等領(lǐng)域中的應(yīng)用，已趨于成熟。在水利工程中推廣使用時(shí)，尚需處理好以下幾點(diǎn)：
（1）深入了解鋼筋焊接網(wǎng)的性能特點(diǎn)，選擇能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的工程進(jìn)行合理應(yīng)用。可由易到難，先在遠(yuǎn)距離調(diào)水工程的倒虹吸、暗渠及橋面鋪裝等構(gòu)件上應(yīng)用。注意總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)積極準(zhǔn)備在其它構(gòu)件中試點(diǎn)應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土；檢測(cè)；加固
一、前言
目前，鋼筋混凝土材料已成為受力結(jié)構(gòu)的主要材料，在工程中已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，鋼筋混凝土因?yàn)榫哂心途眯愿摺⒄w性好、抗壓強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于土建、橋梁、港口以及特種結(jié)構(gòu)等工程領(lǐng)域。但是同時(shí)，鋼筋混凝土又具有自重大、抗裂性差、鋼筋銹蝕等缺點(diǎn)，往往造成建筑結(jié)構(gòu)安全等危害，經(jīng)濟(jì)損失也非常嚴(yán)重。因此，對(duì)鋼筋混凝土的檢測(cè)和加固就顯得尤為重要。建筑結(jié)構(gòu)狀況的檢測(cè)是對(duì)其結(jié)構(gòu)及部件的材料質(zhì)量和工作性能方面所存在的缺損狀況進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)、試驗(yàn)、判斷和評(píng)價(jià)的過(guò)程。而檢測(cè)技術(shù)是對(duì)建筑物鑒定所依賴的重要工程技術(shù)，它們的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用在相當(dāng)程度上決定著建筑物可靠性鑒定的水平。
二、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的檢測(cè)
1、構(gòu)件損傷的檢測(cè)
（1）裂縫。裂縫可能出現(xiàn)于施工階段，也可能出現(xiàn)于使用階段，通常按基本成因?qū)⑵鋭澐譃槭芰α芽p和非受力裂縫，其影響因素包括材料、施工、荷載、變形、環(huán)境等。由于混凝土構(gòu)件開(kāi)裂的原因比較復(fù)雜，而且實(shí)際的裂縫也往往不是由單一的因素造成的，因此在檢測(cè)和分析裂縫的過(guò)程中，必須結(jié)合具體情況，確定裂縫形成的主要原因。裂縫檢測(cè)包括對(duì)裂縫大小、走向、長(zhǎng)度、寬度、深度等的檢查和測(cè)量。在檢測(cè)裂縫的分布、走向時(shí)，應(yīng)側(cè)重于分析裂縫的性質(zhì)和成因，檢測(cè)裂縫長(zhǎng)度、寬度、深度時(shí)，則側(cè)重于判定構(gòu)件開(kāi)裂的程度以及裂縫對(duì)構(gòu)件性能的影響。裂縫長(zhǎng)度可用鋼尺測(cè)量，寬度宜用放大鏡或塞尺測(cè)量，深度可用超聲脈沖波測(cè)量。檢測(cè)中應(yīng)繪制裂縫分布圖，并標(biāo)注裂縫的長(zhǎng)度、寬度等。在特殊情況下，也可在裂縫處鉆取芯樣，直接觀察裂縫內(nèi)部的情況。（2）混凝土腐蝕。腐蝕主要原因是混凝土碳化。碳化指空氣中的二氧化碳?xì)怏w擴(kuò)散進(jìn)入混凝土內(nèi)部，與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土堿度下降和化學(xué)成分變化的物理化學(xué)過(guò)程。對(duì)于一般的建筑物而言，碳化成為導(dǎo)致混凝土耐久性降低的最常見(jiàn)的原因。檢測(cè)內(nèi)容主要包括混凝土材料的化學(xué)成分及構(gòu)成，混凝土的含水量和滲透性等物理量，腐蝕物的侵蝕程度。測(cè)試方法主要有化學(xué)分析、電學(xué)分析、紅外光譜分析、X 衍射分析、差熱分析、微波分析及電鏡分析等。
2、結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)和工作應(yīng)力測(cè)試
（1）結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)。結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)的重要手段是載荷試驗(yàn)，它可以更直觀地反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際性能，但是由于試驗(yàn)過(guò)程中被檢構(gòu)件可能出現(xiàn)永久性的損傷或遭受破壞，因此應(yīng)用的場(chǎng)合有限，一般多用于校準(zhǔn)其他的檢測(cè)方法。目前的檢驗(yàn)方法主要適用于預(yù)制構(gòu)件，對(duì)于鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件和允許出現(xiàn)裂縫的預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制構(gòu)件，可對(duì)其進(jìn)行承載力、撓度和裂縫寬度檢驗(yàn)；對(duì)于不允許出現(xiàn)裂縫的預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制構(gòu)件，可進(jìn)行承載力、撓度和抗裂檢驗(yàn)。（2）工作應(yīng)力的測(cè)試，混凝土結(jié)構(gòu)的工作應(yīng)力可采用刻槽法測(cè)定。主要方法是根據(jù)電阻應(yīng)變計(jì)的數(shù)值變化，并估計(jì)材料的彈性模量和泊松比，可計(jì)算出測(cè)區(qū)原先主應(yīng)力的數(shù)值及方向。這種方法一般只適用體積較大的混凝土構(gòu)件的測(cè)定。
3、施工缺陷的檢測(cè)
（1）外觀缺陷。混凝土構(gòu)件的缺陷包括露筋、蜂窩、孔洞、夾渣、缺棱掉角、麻面、起砂等現(xiàn)象。它們會(huì)使有害物質(zhì)容易侵入構(gòu)件內(nèi)部，導(dǎo)致鋼筋銹蝕和耐久性下降。當(dāng)孔洞、夾渣等出現(xiàn)在構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)、受力最大的位置時(shí)，還會(huì)影響構(gòu)件承載力，使構(gòu)件破壞。當(dāng)缺陷出現(xiàn)在防滲要求高的地下室圍墻及屋面時(shí)，易造成滲漏現(xiàn)象，影響建筑物的使用功能。導(dǎo)致混凝土構(gòu)件出現(xiàn)這些缺陷的原因是多方面的，主要包括：骨料級(jí)配、混凝土配合比不合理，和易性欠佳，攪拌不勻，澆筑離析，振搗不實(shí)，模板不善，鋼筋過(guò)密，鋼筋移位，雨水沖刷等。對(duì)外觀缺陷的檢測(cè)不宜采取抽樣檢測(cè)的方式，應(yīng)全數(shù)檢測(cè)。對(duì)于一般的外觀缺陷，可采取肉眼檢查的方式，需測(cè)量缺陷的大小、深度等，繪制缺陷分布圖，并根據(jù)其對(duì)結(jié)構(gòu)性能和使用功能的影響判定為嚴(yán)重缺陷或一般缺陷。（2）內(nèi)部缺陷。混凝土構(gòu)件的內(nèi)部缺陷可采用超聲脈沖或地下雷達(dá)檢測(cè)法。主要采用的是超聲波脈沖檢測(cè)法，其測(cè)試原理：超聲脈沖波的傳播速度與材料的密實(shí)度有直接的關(guān)系。對(duì)于原材料、配合比、齡期及測(cè)試距離一定的混疑土構(gòu)件來(lái)說(shuō)，混凝土密實(shí)，聲速則高；當(dāng)存在空洞或裂縫時(shí)，超聲脈沖波將繞過(guò)空洞或裂縫傳播，因此傳播的路程大，聲時(shí)長(zhǎng)，聲速低。同時(shí)，由于空氣的聲阻抗率遠(yuǎn)小于很凝土的聲阻抗率，脈沖波在缺陷的界面處會(huì)發(fā)生反射和散射，使聲能衰減，特別是高頻波，最終接受到的波幅、頻率都將明顯降低，并且由于反射和散射，波形還會(huì)出現(xiàn)畸變。因此，通過(guò)測(cè)試超聲波在混凝土中的聲時(shí)、聲速以及接收波的振幅、頻率等聲學(xué)參數(shù)，可判定混凝土中的缺陷。
二、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固措施
1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固注意的原則
（1）可能使加固措施發(fā)揮綜合效應(yīng)：如加固性能好，施工周期短，材料消耗少，工藝簡(jiǎn)單勞動(dòng)強(qiáng)度低等等。（2）盡可能保留和利用原結(jié)構(gòu)構(gòu)件，發(fā)揮原結(jié)構(gòu)的潛力，避免不要的拆除和更換。（3）盡可能減小對(duì)建筑物使用功能的影響。（4）避免或盡可能減小設(shè)計(jì)方案的負(fù)面效應(yīng)，充分考慮加固措施對(duì)結(jié)構(gòu)體系未加固構(gòu)件、地基等可能造成的不利影響。（5）應(yīng)采取可靠措施保證新舊材料的共同工作，盡可能通過(guò)合理安排新舊構(gòu)件的拆裝順序，通過(guò)臨時(shí)卸載、臨時(shí)支頂或采取預(yù)應(yīng)力加固的方法等，減小應(yīng)力滯后現(xiàn)象，充分發(fā)揮新增部分的作用。（6）應(yīng)對(duì)施工過(guò)程提出明確要求，避免拆除、安裝、加固的過(guò)程中對(duì)需保留的構(gòu)件和連接件造成不必要的損傷；同時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格禁止可能危及結(jié)構(gòu)安全或降低結(jié)構(gòu)性能的行為。
2、筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固措施
（1）加大截面加固法。加大截面加固法是采用同種材料即混凝土和鋼筋對(duì)水工程原結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)的一種施工技術(shù)。施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)；適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固，該方法適用于水工程中病險(xiǎn)的梁、板、柱、墻等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固。在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件受壓區(qū)加混凝土現(xiàn)澆層，可增加截面有效高度，擴(kuò)大截面面積，從而提高構(gòu)件正截面抗彎，起到加固補(bǔ)強(qiáng)的作用。（2）外包鋼加固法。外包鋼加固法分濕式與干式兩種情況。干式外包鋼施工較為簡(jiǎn)便，濕式外包鋼加固施工較為復(fù)雜。但承載力提高量、整體工作性能及受力特點(diǎn)干式外包鋼不如濕式外包鋼有效。如在鋼筋混凝土柱的四角，設(shè)置角鋼，并用綴板將角鋼連成一體，采取一些技術(shù)措施保證角鋼參與工作，這樣就起到了對(duì)柱子的加固作用。（3）粘貼鋼板加固法是混凝土構(gòu)件加固中采用較多的一種方法。主要有粘鋼加固法和纖維加固法兩種。粘鋼加固法是在構(gòu)件表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，以提高結(jié)構(gòu)件承載力的一種加固方法。這種加固方法具有施工方便、周期短、占用空間不大、對(duì)環(huán)境影響小，是一種適用面廣的先進(jìn)加固方法，不僅建筑，而且公路橋梁也普遍采用。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固法是把高性能的纖維織物，如玻璃纖維、碳纖維和阿拉米德纖維等，放置在環(huán)氧樹(shù)脂等基材上，經(jīng)膠合凝固后形成的，保證其形成整體均勻受力。（4）增設(shè)構(gòu)件加固法。設(shè)構(gòu)件加固法是在原有構(gòu)件之間增加新的構(gòu)件，如兩棍屋架間加設(shè)一副新屋架，在兩根梁之間增加一道新梁，在兩根柱子之間增加一個(gè)新柱等，以減少原有構(gòu)件的受荷面積，減少荷載效應(yīng)，達(dá)到結(jié)構(gòu)加固的目的。該方法對(duì)原有建筑的建筑功能可能會(huì)有影響。所以該方法一般適合于增加構(gòu)件后不影響使用要求的民用建筑梁柱等的加固。（5）卸載加固法。采用新型輕質(zhì)材料置換原有建筑分隔和裝飾材料，如用輕質(zhì)墻板置換原有磚隔墻等，通過(guò)減少荷載提高結(jié)構(gòu)的可靠性，達(dá)到結(jié)構(gòu)加固的目的。
參考文獻(xiàn)：
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［關(guān)鍵詞］西塬湖水庫(kù)；水庫(kù)工程；分洪工程；排水工程；運(yùn)城市
1工程概況
運(yùn)城市鹽池是我省重要的化工基地之一，西塬湖水庫(kù)是運(yùn)城市鹽池西部防汛的重要設(shè)施之一。西塬湖水庫(kù)位于運(yùn)城市西南20km處的鹽湖區(qū)解州鎮(zhèn)西北部，屬涑水河流域，庫(kù)區(qū)現(xiàn)狀為硝池灘，其東側(cè)緊鄰北門(mén)灘，南側(cè)為南同蒲鐵路。汛期緩洪、滯洪，非汛期調(diào)蓄城市排水，促進(jìn)周邊水生態(tài)環(huán)境恢復(fù)，與鹽城西端的北門(mén)灘、運(yùn)城市主城區(qū)的泄洪骨干工程之一常硝渠、三級(jí)排水泵站及排水渠構(gòu)成防洪系統(tǒng)。西塬湖水庫(kù)庫(kù)容6800m3，水位337.5m。工程由水庫(kù)工程、排水工程和分洪工程組成。
2工程存在的主要問(wèn)題
2.1水庫(kù)大壩為三類壩
西塬湖水庫(kù)大壩興建于50年代，沒(méi)有溢洪道和泄洪洞等泄洪設(shè)施，排水能力不足，長(zhǎng)期高水位運(yùn)行，防洪能力不足，堤壩年久失修，局部變形塌陷，壩體抗滑及抗震穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求，防浪墻破損嚴(yán)重，下游未設(shè)排水設(shè)施，部分壩段和壩基存在滲流安全隱患，泵站老化，機(jī)電設(shè)備與金屬結(jié)構(gòu)報(bào)廢。依據(jù)山西省水利廳的安全鑒定結(jié)論核查，綜合評(píng)價(jià)西塬湖水庫(kù)大壩為三類壩。
2.2現(xiàn)狀防洪安全形勢(shì)緊迫
水庫(kù)排水能力不足，高水位運(yùn)行，防洪能力不滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)實(shí)地工程勘察測(cè)量，西塬湖水庫(kù)現(xiàn)狀情況下維持336.7m的高水位運(yùn)行，對(duì)應(yīng)庫(kù)容5233萬(wàn)m3，最大庫(kù)容為6547萬(wàn)m3，現(xiàn)狀情況下汛期來(lái)臨時(shí)有效蓄洪庫(kù)容僅為1314萬(wàn)m3，無(wú)法容納50年一遇最大3日洪量2907萬(wàn)m3、100年一遇最大3日洪量3201萬(wàn)m3，不滿足防洪安全要求，到汛期有洪水進(jìn)入硝池灘時(shí)，將會(huì)形成洪澇災(zāi)害。
2.3泵站抽排能力不足
西塬湖水庫(kù)原為運(yùn)城市滯洪區(qū)，是一片封閉的洼地，現(xiàn)狀庫(kù)內(nèi)存水排泄分為兩種方式：一是通過(guò)三級(jí)排水泵站抽排至姚暹渠再經(jīng)涑水河、伍姓湖排入黃河；二是經(jīng)分洪閘向下游的北門(mén)灘、鹽池自流排泄。由于北門(mén)灘、鹽池容量有限，需要依靠排水泵站及渠道抽排，現(xiàn)狀最大排泄流量?jī)H為2.33m3/s，且各級(jí)排水泵站年久失修，三級(jí)排水渠道經(jīng)2013年應(yīng)急改造后渠道設(shè)計(jì)流量為8.0～9.3m3/s左右。依照現(xiàn)狀的泵站設(shè)計(jì)流量2.33m3/s，排空50年一遇最大3日洪量2907萬(wàn)m3需要288天，需要將近一年的時(shí)間，排空時(shí)間太長(zhǎng)，根本無(wú)法在汛期及時(shí)騰空庫(kù)容迎接連續(xù)發(fā)生的洪水。
3工程應(yīng)急加固改造設(shè)計(jì)
西塬湖水庫(kù)應(yīng)急加固改造工程由水庫(kù)工程、分洪工程和排水工程等組成。水庫(kù)工程包括水庫(kù)東側(cè)現(xiàn)有大壩段的加固改造、常硝渠調(diào)節(jié)閘和溢洪道。分洪工程包括北門(mén)灘連通閘、北門(mén)灘分洪閘以及長(zhǎng)約1.1km的分洪渠。排水工程包括三級(jí)排水泵站、引水渠（0.95km）以及沿線交叉建筑物等。引水渠在原渠道基礎(chǔ)上通過(guò)清淤、襯砌減糙等工程措施實(shí)現(xiàn)引水功能。三級(jí)泵站均在原址拆除重建。
3.1水庫(kù)工程設(shè)計(jì)
3.1.1大壩加固設(shè)計(jì)西塬湖水庫(kù)汛限水位334.60m，正常蓄水位335.40m，設(shè)計(jì)洪水位336.63m，校核洪水位336.73m。本次設(shè)計(jì)僅對(duì)現(xiàn)有大壩進(jìn)行加固改造，大壩總長(zhǎng)2.68km，其中與南同蒲鐵路平行段長(zhǎng)0.68km、臨北門(mén)灘段長(zhǎng)2.0km。現(xiàn)狀壩頂路面為泥結(jié)碎石路面，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，路面坑洼不平,本次改造為混凝土路面，與鐵路平行段路面寬4.0m、臨北門(mén)灘段路面寬6.0m。經(jīng)方案比較，大壩加固改造推薦格賓石籠護(hù)坡方案，即上游壩坡在335.0m以下碾壓拋石護(hù)坡護(hù)腳，高程335.0m以上堆放格賓石籠護(hù)坡，復(fù)合土工膜（兩布一膜）防滲，格賓石籠與復(fù)合土工膜之間設(shè)置砂礫料保護(hù)層,現(xiàn)有漿砌石護(hù)坡采用水泥砂漿抹面，防止損壞土工膜。格賓石籠堆放的平均坡比為1∶2.0。壩頂高程為338.80m～339.2m。壩頂上游側(cè)設(shè)置0.8～1.2m高漿砌石防浪墻，防浪墻頂高程340.0m，壩頂路面鋪為混凝土路面。下游壩坡坡比為1∶2，高程334.4m以下碾壓拋石，高程334.4m以上生態(tài)磚護(hù)坡。3.1.2常硝渠調(diào)節(jié)閘常硝渠調(diào)節(jié)閘退水閘位于庫(kù)區(qū)東北，承擔(dān)常硝渠入庫(kù)和水庫(kù)開(kāi)閘分洪的任務(wù)，其中心線垂直于壩軸線，位于大壩樁號(hào)2+306.00處。正常情況下水流由常硝渠流入水庫(kù)，超過(guò)50年一遇設(shè)計(jì)洪水需要分洪時(shí)，水流由水庫(kù)通過(guò)常硝閘溢洪道排入北門(mén)灘。常硝渠調(diào)節(jié)閘設(shè)置3孔平面鑄鐵閘門(mén)，閘門(mén)尺寸3.0m×3.0m。閘底板高程335.00m，閘室段長(zhǎng)10.6m，寬13.1m，閘墩頂高程（檢修平臺(tái)高程）339.00m，啟閉平臺(tái)高超343.40m。閘底板厚0.6m、閘墩厚1.0m、過(guò)壩段頂板厚0.6m，采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體澆筑。啟閉平臺(tái)至檢修平臺(tái)間為排架柱，設(shè)鋼梯連接。閘室段進(jìn)口設(shè)5m長(zhǎng)鋪蓋，采用C20素混凝土結(jié)構(gòu)；進(jìn)口兩側(cè)設(shè)八字形翼墻與大壩上游壩坡連接，平面擴(kuò)散角35°。3.1.3溢洪道溢洪道布置在常硝渠調(diào)節(jié)閘東南側(cè)，溢洪道（包括常硝渠調(diào)節(jié)閘）全長(zhǎng)65m，其中：樁號(hào)溢0-005.00～溢0+000.00為常硝渠調(diào)節(jié)閘鋪蓋；樁號(hào)溢0+000.00～溢0+010.60為常硝渠調(diào)節(jié)閘閘室段；樁號(hào)溢0+010.60～溢0+033.40為結(jié)合段；樁號(hào)溢0+033.40～溢0+039.40為溢洪道閘室段，采用C25鋼筋混凝土整體澆筑，2孔，每孔凈寬3.0m，閘室段長(zhǎng)6.0m，寬9.1m，底板高程335.00m，閘墩頂高程（檢修平臺(tái)高程）339.00m，啟閉平臺(tái)高程343.40m，底板厚0.8m、閘墩厚1.0m。啟閉平臺(tái)至檢修平臺(tái)間為排架柱，設(shè)鋼梯連接；樁號(hào)溢0+039.40～溢0+055.00為泄槽段，矩形斷面，底寬7m，縱坡1/100，兩側(cè)C25鋼筋混凝土邊墻，墻頂高程338.00m～337.044m，墻頂寬0.6m，C25混凝土澆筑；樁號(hào)溢0+055.00～溢0+060.00為防護(hù)段，設(shè)800mm厚格賓石籠防護(hù)。3.1.4大壩安全監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀大壩無(wú)觀測(cè)設(shè)施，除規(guī)范要求的巡視檢查外，本次設(shè)計(jì)布置大壩外部變形觀測(cè)和水位觀測(cè)。西塬湖水庫(kù)大壩外部變形觀測(cè)包括壩面豎向位移觀測(cè)和垂直壩軸線的水平位移觀測(cè)。大壩壩頂長(zhǎng)2680m，壩軸線不是一條直線，且臨北門(mén)灘段大壩上下游均有水，因此，外部變形觀測(cè)斷面布設(shè)6個(gè)，樁號(hào)分別為0+200、0+600、1+000、1+300.0、1+700和2+200。大壩變形觀測(cè)每個(gè)斷面布設(shè)2個(gè)點(diǎn)：壩頂上游側(cè)防浪墻頂部設(shè)1個(gè)、壩頂下游壩肩外2.0m設(shè)1個(gè)。在大壩兩側(cè)2～3km范圍內(nèi)布設(shè)2個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)。共設(shè)測(cè)點(diǎn)12個(gè)，水準(zhǔn)基點(diǎn)2個(gè)。另外，大壩樁號(hào)0+600.0、1+300.0、0+1700.0斷面分別設(shè)置一個(gè)水位標(biāo)尺，庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)現(xiàn)有北門(mén)灘抽水泵站、常硝渠調(diào)節(jié)閘和引水渠進(jìn)口處各設(shè)置一個(gè)水位標(biāo)尺。
3.2分洪工程設(shè)計(jì)
北門(mén)灘連通閘布置在西灘至中灘之間的S239公路中部，設(shè)計(jì)流量為9.0m3/s。設(shè)置1孔平面鑄鐵閘門(mén)，孔口尺寸3.0m×2.9m，閘底板高程332.00m，頂、底板厚0.8m、閘墩厚1.0m。北門(mén)灘分洪閘布置于北門(mén)灘東灘大壩東北端，后接分洪渠，由西向東將洪水排至運(yùn)城鹽池。分洪閘設(shè)計(jì)流量為9.0m3/s，設(shè)置為1孔平面鑄鐵閘門(mén)，孔口尺寸3.0m×3.4m，開(kāi)敞式結(jié)構(gòu)，閘底板高程331.50m，底板厚0.8m、頂板厚0.6m、閘墩厚1.0m。北門(mén)灘分洪渠長(zhǎng)1.137km，設(shè)計(jì)流量9.0m3/s，梯形斷面，底寬2.0m，渠深2.0m，邊坡1∶1，對(duì)現(xiàn)狀土渠進(jìn)行清淤，M7.5漿砌石襯砌，盡量不占用耕地。分洪渠沿線更新改造3座機(jī)耕橋。3.3排水工程設(shè)計(jì)現(xiàn)有排水泵站及排水渠建于上世紀(jì)60年代，為三級(jí)提排，排水渠東起水庫(kù)西側(cè)鹽湖區(qū)底張村，西至永濟(jì)市土橋村，長(zhǎng)13.11km，包括引水渠總長(zhǎng)0.95m和一、二、三級(jí)排水渠渠道長(zhǎng)12.16km。3.3.1引水渠引水渠渠道改造方式受占地范圍限制，改造方式為清淤、混凝土面板襯砌降糙，最大限度增加現(xiàn)有渠道過(guò)流能力，以滿足水庫(kù)排洪要求。引水渠設(shè)計(jì)流量為8.0m3/s，長(zhǎng)0.95km，設(shè)計(jì)縱坡1/5000，進(jìn)口底高程334.00m，出口底高程333.81m。根據(jù)渠道現(xiàn)狀，引水渠橫斷面型式為梯形，底寬4.0m，邊坡1∶1.5，設(shè)計(jì)水深1.42m，設(shè)計(jì)渠深2.20m。渠底及設(shè)計(jì)渠深范圍內(nèi)邊坡采用100mm厚C25混凝土襯砌，在混凝土襯砌層下鋪設(shè)復(fù)合土工膜加強(qiáng)渠道防滲，土工膜采用一布一膜。引水渠每8.0m設(shè)一道變形縫，縫寬20mm，采用瀝青砂漿勾縫。3.3.2排水泵站三級(jí)排水泵站均在原站址處拆除舊泵站重建，建筑物布局基本相同，各級(jí)泵站上游至下游均由進(jìn)水閘、進(jìn)水池、攔污柵、廠房、壓力管道、出水池等建筑物組成，泵站進(jìn)、出水均為正向，裝機(jī)流量均為10.0m3/s，布置5臺(tái)機(jī)組，單機(jī)設(shè)計(jì)流量均為2.0m3/s，各級(jí)泵站的結(jié)構(gòu)布置基本相同，僅在廠房層間高度、進(jìn)水池和出水池深度、特征水位等方面略有差別，故僅以一級(jí)排水泵站為例。進(jìn)水建筑物：排水泵站進(jìn)水建筑物包括進(jìn)水閘、進(jìn)水池和攔污柵。進(jìn)水閘布置于上游渠道末端，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，平板鑄鐵閘門(mén)。進(jìn)水閘設(shè)計(jì)流量8.0m3/s。閘室段長(zhǎng)4.0m，寬9.0m，檢修平臺(tái)與啟閉平臺(tái)高差為3.0m，其間設(shè)鋼梯連接。進(jìn)水閘上游均設(shè)8.0m長(zhǎng)漸變段與引水渠（或上一級(jí)排水渠）連接，由渠道的梯形斷面漸變到閘室的矩形斷面。進(jìn)水池頂部開(kāi)敞，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池底高程332.4m，池頂高程337.4m，底板厚0.6m。建筑物基礎(chǔ)均座落于低液限粘土上，地基設(shè)0.5m厚夯插片石和碎石墊層。主廠房設(shè)計(jì)：主廠房上部為單層框架結(jié)構(gòu)，平面軸線尺寸26.15×6.9m，安裝間高程為室內(nèi)地坪高程339.0m，安裝間地面至廠房主梁底面凈距8.0m，主梁高0.8m。廠房?jī)?nèi)布置5臺(tái)立式軸流泵，從右至左分別為1#～5#機(jī)組，機(jī)組間距分別為4.1m、4.2m、4.2m、4.1m。機(jī)組中心線至上、下游墻軸線距離均為3.45m。安裝間布置于主廠房左側(cè)，寬3.9m；主廠房大門(mén)位于左側(cè)邊墻中部，門(mén)寬3.6m，高4.2m。主廠房基礎(chǔ)座落于低液限粘土上，地基設(shè)1.0m厚夯插片石，碎石找平層。副廠房設(shè)計(jì)：副廠房位于主廠房下游側(cè)，平行于主廠房布置，單層磚混結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)26.15m，進(jìn)深6.0m，高4.9m，布置中控室、高壓開(kāi)關(guān)室、電容器室等。副廠房室內(nèi)地面高程與主廠房地面齊平。副廠房為普通磚混結(jié)構(gòu)，370mm磚墻，上下游側(cè)墻基礎(chǔ)為鋼筋混凝土（兼做鎮(zhèn)墩），其余采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，底部和頂部各設(shè)一道圈梁，屋面板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，厚150mm，梁、柱及屋面板混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C25。副廠房室內(nèi)地面采用C20素混凝土地面，屋面保溫、防水作法與主廠房相同。壓力管道：本工程各級(jí)泵站均為排水泵站，具有揚(yáng)程低、流量大、出水管道長(zhǎng)度短等特點(diǎn)，因此，本工程各泵站壓力出水管道均選用鋼管。根據(jù)各泵站水泵機(jī)組配置和管路損失計(jì)算結(jié)果，各級(jí)泵站均布置5根壓力出水管道，管道直徑為1.0m。出水池：出水池位于主廠房下游側(cè)，開(kāi)敞式梯形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上游池壁固定泵站壓力出水管道，下游與排水渠道連接。出水池總長(zhǎng)10.0m，凈寬由12m漸變?yōu)?.0m，漸變段底板縱坡1∶5。水池底板厚0.6m，邊墻頂厚0.5m，均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25，抗?jié)B等級(jí)W4，抗凍等級(jí)F50。出水池末端通過(guò)扭面與下游梯形渠道銜接。
4結(jié)語(yǔ)
［關(guān)鍵詞］ 鋼筋焊接網(wǎng) 水利工程 應(yīng)用
一、引言
鋼筋焊接網(wǎng)是通過(guò)專用設(shè)備在工廠加工，縱向鋼筋和橫向鋼筋分別以一定間距垂直疊交排列，全部交叉點(diǎn)均通過(guò)全自動(dòng)智能化的GWC型鋼筋焊接網(wǎng)生產(chǎn)線用電阻熔接法點(diǎn)焊（低電壓、高電流，焊接接觸時(shí)間一般不超過(guò)0.5s）在一起形成的鋼筋網(wǎng)片。是一種代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工制作、綁扎的新型、高效、優(yōu)質(zhì)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑鋼筋。鋼筋焊接網(wǎng)是建設(shè)部重點(diǎn)推廣應(yīng)用的新技術(shù)之一。
鋼筋焊接網(wǎng)即可用于制作鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件，也可用于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，大量用于工業(yè)與民用建筑的墻板、樓板、屋面板等。在市政、水利工程領(lǐng)域如:混凝土路面、橋面鋪裝、橋涵擋墻和基礎(chǔ)混凝土以及污水處理池、水庫(kù)等工程中也有廣泛用途。焊接網(wǎng)也可利用彎網(wǎng)機(jī)彎成各種不同的形狀來(lái)適應(yīng)不同構(gòu)件的需要。目前，焊接網(wǎng)的應(yīng)用范圍已從板類構(gòu)件為主擴(kuò)大到包括梁、柱類構(gòu)件的多種類型結(jié)構(gòu)。
二、鋼筋焊接網(wǎng)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用與發(fā)展
鋼筋焊接網(wǎng)是20世紀(jì)初在歐洲產(chǎn)生的,德國(guó)、美國(guó)、意大利、奧地利、法國(guó)等歐美國(guó)家20世紀(jì)初，就對(duì)鋼筋焊接網(wǎng)混凝土構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了較多的試驗(yàn)研究，并相繼制定了鋼筋焊接網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、圖集、規(guī)程、使用手冊(cè)。經(jīng)近百年的應(yīng)用與發(fā)展,在國(guó)外已被建筑界廣泛采用。目前德國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋焊接網(wǎng)的用量己占鋼筋總用量的50~65%以上，并且還在繼續(xù)增長(zhǎng)。
在亞太地區(qū)鋼筋焊接網(wǎng)的應(yīng)用也得到一定發(fā)展。日本、澳大利亞、新加坡等國(guó)的焊接網(wǎng)應(yīng)用較早，在上世紀(jì)50年代就制訂了焊接網(wǎng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，并在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊(cè)中對(duì)焊接網(wǎng)的構(gòu)造要求等作了專門(mén)規(guī)定。焊接網(wǎng)已大量用在現(xiàn)澆混凝土板類構(gòu)件和構(gòu)筑物中，目前焊接網(wǎng)的產(chǎn)量大約占35%以上。
鋼筋焊接網(wǎng)技術(shù)是20世紀(jì)八十年代末九十年代初引入我國(guó)的，10年多來(lái)，特別是近幾年，得到迅速發(fā)展，成為建設(shè)部重點(diǎn)推廣的新鋼種。冷軋帶肋鋼筋的迅速發(fā)展，為焊接網(wǎng)的發(fā)展提供良好條件。我國(guó)焊接網(wǎng)產(chǎn)品首部標(biāo)準(zhǔn)已于1995年12月起實(shí)施，對(duì)于指導(dǎo)生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的意義。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2000年10月，國(guó)內(nèi)應(yīng)用焊接網(wǎng)的民用與工業(yè)房屋建筑工程有500多項(xiàng)。主要用在高層及多層住宅、辦公樓、賓館、醫(yī)院、學(xué)校、倉(cāng)庫(kù)、廠房等建筑的樓板、屋面板、墻體、地坪、地下室墻壁、基礎(chǔ)以及游泳池的池壁、池底等部位。工程主要分布在珠江三角洲、上海市、江蘇省、北京及兩湖地區(qū)。同期，國(guó)內(nèi)鋼筋焊接網(wǎng)在道路、橋梁中的應(yīng)用也達(dá)180多項(xiàng)。
三、鋼筋焊接網(wǎng)的特點(diǎn)
1.改善混凝土結(jié)構(gòu)性能、提高鋼筋工程質(zhì)量
鋼筋焊接網(wǎng)片是在工廠加工而成，網(wǎng)格間距尺寸、鋼筋數(shù)量準(zhǔn)確，克服了傳統(tǒng)人工綁扎時(shí)由人工擺放鋼筋造成間距尺寸誤差大、綁扎質(zhì)量出現(xiàn)漏扎、缺扣的現(xiàn)象。焊接網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸非常規(guī)整，遠(yuǎn)超過(guò)手工綁扎網(wǎng)。網(wǎng)片剛度大，彈性好，澆注混凝土?xí)r鋼筋不易局部彎折、不產(chǎn)生變位，混凝土保護(hù)層厚度均勻、易于控制，明顯提高鋼筋工程質(zhì)量。由于采用縱、橫鋼筋點(diǎn)焊成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，達(dá)到共同均勻受力起粘結(jié)錨的目的，加上鋼筋斷面的橫肋變形、增強(qiáng)了與混凝土的握裹力，使得所形成的混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能得到改善，有效地防止了混凝土裂縫的產(chǎn)生，提高了鋼筋混凝土的內(nèi)在質(zhì)量。試驗(yàn)研究分析表明：在混凝土路面內(nèi)配置焊接網(wǎng)鋪裝層時(shí)，可有效減少70％左右的由于荷載或濕度引起的混凝土表面龜裂。對(duì)于混凝土受彎板類構(gòu)件，使用焊接網(wǎng)可以提高板剛度50％左右，提高抗裂性能約30％，有效減少裂縫寬度約50％。
2.提高生產(chǎn)效率、加快施工進(jìn)度
鋼筋焊接網(wǎng)將原來(lái)現(xiàn)場(chǎng)制作的全部工序及90％以上的綁扎成型工序全部進(jìn)行了工廠化生產(chǎn)，除保證鋼筋制作、綁扎的質(zhì)量外，還可大量降低鋼筋安裝工時(shí)，減少用工數(shù)量。從使用焊接網(wǎng)與采用普通綁扎網(wǎng)的比較看，使用焊接網(wǎng)比綁扎網(wǎng)少用人工60％左右，提高鋼筋制作安裝速度50％左右，大大縮短了工程的施工周期，節(jié)約了施工排水費(fèi)用。并且在工程施工中的排水問(wèn)題也是工程施工的難點(diǎn)，鋼筋焊接網(wǎng)的使用，將會(huì)給工程的順利進(jìn)展創(chuàng)造良好的條件。
3.節(jié)約鋼材、凈化施工環(huán)境
由于焊接鋼筋是一種規(guī)模化連續(xù)生產(chǎn)方式，可以最大限度減少對(duì)鋼筋加工過(guò)程的損耗，據(jù)統(tǒng)計(jì)，扣除單元搭接所增加的用鋼量后還可以節(jié)省鋼材2％左右。由于采用工廠化專業(yè)化生產(chǎn)，按施工進(jìn)度運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后即吊運(yùn)至作業(yè)面，現(xiàn)場(chǎng)不必設(shè)鋼筋加工場(chǎng)地，即節(jié)約了場(chǎng)地又提高了現(xiàn)場(chǎng)管理水平。同時(shí)，還可以解決調(diào)直鋼筋時(shí)所產(chǎn)生的噪音污染等問(wèn)題，促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)文明施工。
4.方便質(zhì)量控制和工程驗(yàn)收
采用按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的合格焊接網(wǎng)，在安裝和驗(yàn)收過(guò)程中，只要嚴(yán)格控制和檢查網(wǎng)片的搭接長(zhǎng)度和錨固長(zhǎng)度就可以保證安裝質(zhì)量。安裝簡(jiǎn)單，檢查方便。可以有效避免因人為影響而造成的鋼筋根數(shù)誤差和規(guī)格錯(cuò)誤。免去了驗(yàn)收時(shí)檢查鋼筋規(guī)格、間距、鋼筋漏扎、綁扎不牢固和錯(cuò)扎等大量的繁瑣工作。
四、在水利工程中推廣使用尚需合理解決的問(wèn)題
鋼筋焊接網(wǎng)作為鋼筋工程的技術(shù)進(jìn)步的確有許多優(yōu)點(diǎn)，鋼筋施工走焊接網(wǎng)道路是世界鋼筋工業(yè)發(fā)展的潮流。焊接網(wǎng)既是一種新型、高性能結(jié)構(gòu)材料，也是一種高效施工技術(shù)，是鋼筋施工由手工操作向工廠化、商品化的根本轉(zhuǎn)變。目前，該技術(shù)在建筑、道路等領(lǐng)域中的應(yīng)用，已趨于成熟。在水利工程中推廣使用時(shí)，尚需處理好以下幾點(diǎn)：
1.深入了解鋼筋焊接網(wǎng)的性能特點(diǎn)，選擇能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的工程進(jìn)行合理應(yīng)用。可由易到難，先在遠(yuǎn)距離調(diào)水工程的倒虹吸、暗渠及橋面鋪裝等構(gòu)件上應(yīng)用。注意總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)積極準(zhǔn)備在其它構(gòu)件中試點(diǎn)應(yīng)用。
2.做好合理的設(shè)計(jì)，目前，水工專業(yè)還沒(méi)有使用焊接網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可參照《鋼筋焊接網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，選擇合理的鋼筋焊接網(wǎng)規(guī)格和鋪設(shè)方向，解決好焊接網(wǎng)片的搭接處理。由于焊接網(wǎng)生產(chǎn)企業(yè)企業(yè)加工裝備原因，目前還難以做到任意定制規(guī)模尺寸的鋼筋焊接網(wǎng)，仍存在最經(jīng)濟(jì)規(guī)格尺寸的問(wèn)題。
