鋼管混凝土柱論文精選(九篇)

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第1篇：鋼管混凝土柱論文范文

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

0 引言：

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

翼墻加固法具有加固效果非常的顯著、施工方便、造價低等優(yōu)點，本文在上述實驗的基礎(chǔ)上進一步考慮了影響鋼管混凝土翼墻加固柱受力性能的幾個參數(shù)。利用有限元軟件ABAQUS通過對比分析法，得出參數(shù)對加固柱受力性能的影響。

1試件設(shè)計和材料力學(xué)性能

1.1試件設(shè)計

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

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

1.2材料力學(xué)性能

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

2利用ABAQUS對加固柱進行模擬分析

2.1模型建立

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

2.2定義相互作用

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

2.3施加邊界條件與荷載

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

3管混凝土翼墻加固柱模擬結(jié)果分析

本文利用ABAQUS軟件對三組構(gòu)件，共6個有限元模型分別進行低周反復(fù)荷載作用下的模擬，這三組構(gòu)件分別采用了軸壓比不同其余變量相同和翼緣長度不同其余變量相同的原則進行對比分析，現(xiàn)選出其中幾組進行分析。

3.1軸壓比對構(gòu)件的影響

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

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

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

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

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

參考文獻

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[4] 景悅.方鋼管混凝土軸壓短柱非線性有限元分析[D].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)位論文，2008

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

作者簡介：

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

第2篇：鋼管混凝土柱論文范文

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

0 引言

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

1 產(chǎn)生鋼筋混凝土柱模板缺陷的原因

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

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

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

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

1.5 在柱模板安裝固定時，兩側(cè)模板固定的松緊程度不同，或者在進行模板設(shè)計時，對柱的夾箍和穿螺栓設(shè)計不重視。

1.6 模板上有舊的混凝土殘渣，在支模時未進行很好的清理，或拆模時間還早。

2 鋼筋混凝土柱模板缺陷的防治措施

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

2.2 在柱子支模前，要對各根柱子的鋼筋進行仔細校正，檢查鋼筋和鋼箍的品種、直徑、數(shù)量、形容、位置、間距、保護層、垂直度、標高、牢固度等，是否符合施工規(guī)范的要求，對于不符合者應(yīng)進行糾正。

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

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

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

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

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

2.8 在模板組裝前應(yīng)將模板上的殘渣剔除干凈，模板的拼縫應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定，側(cè)面模板要切實支撐牢靠。

2.9 柱子模板如用木料制作，拼縫處應(yīng)刨光拼嚴，門子板應(yīng)根據(jù)柱寬采用適當(dāng)厚度，確?；炷翝仓^程中不漏漿、不炸模、不產(chǎn)生局部外鼓。

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

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

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

參考文獻

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第3篇：鋼管混凝土柱論文范文

論文關(guān)鍵詞：清水混凝土　模板體系控制　施工技術(shù)

論文摘要：本文是結(jié)合作者多年的工作經(jīng)驗以及具體工作實例，主要介紹了清水混凝土的質(zhì)量標準、常見的質(zhì)量缺陷及其監(jiān)控對策．并重點闡述從模板體系的設(shè)計、制作、安裝到混凝土原材料選用、配合比設(shè)計、混凝土的澆筑、養(yǎng)護和表面缺陷修補全過程所采取的措施等相關(guān)問題作出了相應(yīng)的闡述和分析。僅供參考。

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

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

1　工程實例概況

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

整體質(zhì)量達到優(yōu)質(zhì)工程標準。要求所有結(jié)構(gòu)成型為清水混凝土，對模板設(shè)計和混凝土施工要求高。

2　清水混凝土質(zhì)量標準

目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一的清水混凝土質(zhì)量驗收規(guī)范，在普通結(jié)構(gòu)混凝土驗收標準的基礎(chǔ)上，形成如下質(zhì)量標準：

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

3　混凝土常見質(zhì)量缺陷

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

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

4　模板工程控制

4.1方案審查要點

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

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

(3)對模板的接縫和固定模板的螺栓等，則要求接縫嚴密，不允許漏漿；

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

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

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

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

4.2模板工程方案選擇

為實現(xiàn)清水混凝土的目標，初步模板體系確定為鋼木組合大模板。

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

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

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

采用12mm厚高強度覆膜竹膠板作面板，50mm×100mm方木作楞木兼拼口木，以48mm鋼管作為柱箍，柱截面尺寸≥700mm時，增加對拉螺栓拉結(jié)加固。±0.00以上混凝土柱模通用性、互換性較好，采用定制可調(diào)截面鋼大模支設(shè)。 ?、俳孛娉叽纭?50mm的柱采用雙管柱箍中間加設(shè)坡口木楔緊固，柱高3m以下范圍內(nèi)柱箍的間距≤400mm，柱高3m以上范圍內(nèi)柱箍的間距≤500mm。

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

5　混凝土施工全過程控制

5.1原材料、配合比控制要點

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

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

同時控制混凝土含氣量不超過1.7％，初凝時間不超過6h-8h。

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

5.2清水混凝土澆筑控制要點

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

5.3清水混凝土養(yǎng)護控制要點

為避免形成清水混凝土表面色差，減少表面因失水而出現(xiàn)微裂縫，影響外觀質(zhì)量和耐久性，抓好混凝土早期硬化期間的養(yǎng)護十分重要。

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

6　結(jié)語

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

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

參考文獻

第4篇：鋼管混凝土柱論文范文

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

中圖分類號：TP文獻標識碼： A 文章編號：

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

圖1-1 MIDAS空間板梁結(jié)構(gòu)整體模型

1.1有限元仿真

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

圖1-2(a)節(jié)點有限元模型 圖1-2(b)剛性骨架有限元模型

圖1-2(c)節(jié)點鋼筋有限元模型 圖1-2(d)節(jié)點內(nèi)部結(jié)構(gòu)細部圖

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

1.2模型分析

由于結(jié)構(gòu)的多線列車活載的特殊性，工程在結(jié)構(gòu)檢算時，采用荷載包絡(luò)設(shè)計的思路，簡化組合類型。結(jié)構(gòu)檢算主要是在主力包絡(luò)或主+附包絡(luò)狀態(tài)下進行。Midas提取荷載組合內(nèi)力見表1-1所示。

方便施加荷載描述，將荷載工況進行如下定義：

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

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

表1-1MIDAS單元內(nèi)力提取

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

1.3結(jié)論

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

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

根據(jù)計算分析結(jié)果，對結(jié)構(gòu)的安全性做出評價，主要結(jié)論如下：

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

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

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

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

參考文獻

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

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

第5篇：鋼管混凝土柱論文范文

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

中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A

前言

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

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

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

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

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

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

4）型鋼混凝土框架較鋼框架在耐久性、耐火度等方面均勝一籌。

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

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

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

在室外或有侵蝕性氣體環(huán)境中的稱重鋼結(jié)構(gòu)宜采用耐候鋼，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)混凝土強度等級按結(jié)構(gòu)設(shè)計說明，按最大骨料粒徑25mm。

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

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

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

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

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

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

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

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

3 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在橋梁工程中的應(yīng)用

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

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

4結(jié)語

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

參考文獻：

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

第6篇：鋼管混凝土柱論文范文

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

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

一、橋梁概況

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

二、頂升施工難點與重點

（一）該跨線橋?qū)俪鞘兄鞲傻溃斏て诰o，橋下交通量大，頂升時橋下不封閉交通，要求采取同步措施確保橋下行車安全。

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

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

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

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

（六）橋梁頂升后，墩、臺接高施工不同于常規(guī)施工，需解決作業(yè)空間狹小、鋼筋連接、原橋墩截斷震動、新老混凝土結(jié)合密實性等問題。

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

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

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

三、主要技術(shù)措施準備

（一）受力面處理

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

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

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

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

（二）鋼支撐托架體系安裝

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

（三）縱橫向限位施工

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

（四）引進PLC同步頂升系統(tǒng)

1.系統(tǒng)組成與性能特點

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

2.液壓系統(tǒng)布置

本次采用200T型千斤頂，頂身高395mm，底座Φ375mm，頂帽Φ258mm，行程140mm按照設(shè)計單位提供的數(shù)據(jù)，安全系數(shù)均按1.6考慮，每臺千斤頂配備液壓鎖和隨動裝置，防止任何形式的失壓保證負載的有效支撐。根據(jù)頂升精度控制需要，各墩柱千斤頂分兩組，每組中心位置與梁底板間設(shè)置一個監(jiān)控點，每點設(shè)置一把精度0.01mm，量程為1200mm光柵尺進行監(jiān)測，同步精度控制在±2mm內(nèi)，位移傳感器與中央控制器相連形成位移閉環(huán)控制。

（五）箱梁應(yīng)力模擬分析

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

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

（六）PLC頂升系統(tǒng)檢驗與調(diào)試

系統(tǒng)頂升前進行全面檢驗與調(diào)試，主要檢驗液壓系統(tǒng)在通過保壓試驗后，再以31.5MPa滿載試驗24小時后進行0～31.5MPa循環(huán)試驗其運行是否正常，所有管路連接是否正確可靠，液壓油清潔度、油箱液面是否符合規(guī)定；PLC控制系統(tǒng)對力閉環(huán)和位置閉環(huán)設(shè)定的執(zhí)行靈敏度、穩(wěn)定性，所有接線是否正確；支撐體系、限位裝置安裝是否牢固正確，影響頂升的設(shè)施、連接結(jié)構(gòu)是否拆除；監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備安裝、信號傳輸是否到位，主要為位移與應(yīng)變監(jiān)測兩方面，具體為：基礎(chǔ)沉降監(jiān)測、梁底面標高監(jiān)測、梁位移監(jiān)測、梁應(yīng)力監(jiān)測、支撐鋼管應(yīng)力監(jiān)測。

（七）稱重與試頂升

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

四、正式頂升工序

（一）頂升工藝流程

對上部梁體、墩帽分兩步驟頂升實現(xiàn)抬高目的，各墩柱處頂升數(shù)據(jù)（見表4.1），工序為：施工準備、部分區(qū)域封閉拆除伸縮縫等連接構(gòu)件支撐系統(tǒng)基礎(chǔ)施工安裝臨時支撐桿、分配梁安裝頂升系統(tǒng)、系統(tǒng)調(diào)試安裝限位裝置安裝監(jiān)控系統(tǒng)各節(jié)段分別試頂升循環(huán)接高千斤頂支撐鋼柱和臨時支撐頂升至設(shè)計標高橋墩截斷頂升墩柱鋼筋連接及砼澆筑、養(yǎng)護支座改造安裝落梁完善橋面系統(tǒng)。

（二）頂升控制技術(shù)

1.梁體頂升

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

2.縱坡調(diào)整

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

3.倒頂施工

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

4.墩柱施工

橋梁頂升到位后，采用新型無震動線鋸對原橋墩距承臺頂面50cm處位進行切割，在上部墩柱安裝鋼構(gòu)托盤進行頂升，以梁底頂升高度為準。頂升到位后，對上下截斷面各鑿除15cm左右高度的砼，使主筋露出6d長度，加高段采用與原立柱同規(guī)格等數(shù)量的豎向主筋和箍筋，主筋采用套筒冷擠壓機械連接法，選用緩凝微膨脹混凝土以30cm分層澆筑，嚴格控制模板圓順度和拼縫嚴密性，確保墩柱成型外觀質(zhì)量。

5.支座安裝

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

6.落梁

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

五、效果總結(jié)

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

參考文獻：

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第7篇：鋼管混凝土柱論文范文

關(guān)鍵詞：自密實混凝土；檢測；性能；核電站

中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：

1 引言

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

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

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

2 自密實混凝土拌合物性能檢測方法

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

填充性即自密實混凝土拌合物在無需振搗的情況下，能均勻密實成型的性能；間隙通過性即自密實混凝土拌合物均勻通過狹窄間隙的性能；抗離析性即自密實混凝土拌合物中各種組分保持均勻分散的性能。目前國內(nèi)外人員大多采用塌落擴展度試驗、V型漏斗試驗（或T50試驗）和U形箱試驗進行自密實混凝土工作性能檢測。填充性可以通過塌落擴展度試驗得到驗證；抗離析性可以選擇V型漏斗試驗、T50試驗中的一種來進行驗證；間隙通過性可以通過U形箱試驗檢測?！蹲悦軐嵒炷翍?yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T283-2012）根據(jù)不同試驗的檢驗指標將混凝土的自密實性能等級分為三級，其指標應(yīng)符合表1的要求。

表1自密實混凝土拌合物的密實性能及要求

3 硬化自密實混凝土性能

3.1勻質(zhì)性。對足尺量和柱的現(xiàn)場取芯、預(yù)埋件拔出試驗及回彈法試驗結(jié)果表明：對于梁而言，沿梁長無論是自密實混凝土還是普通振搗混凝土都表現(xiàn)出較好的均勻性；對于柱而言，沿柱高無論是自密實混凝土還是振搗混凝土，實測結(jié)果離散性都較大，相對而言，自密實混凝土離散性要較小一些，越靠近柱底，混凝土強度越高，而且混凝土強度等級越高，上、下端實測結(jié)果的離散性越大。

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

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

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

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

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

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

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

4 自密實混凝土結(jié)構(gòu)受力性能研究

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

5 自密實混凝土在核電站建設(shè)中的應(yīng)用

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

在自密實混凝土澆注過程中，選取具有代表性的CA20子模塊組件，進行同步同條件模擬試驗，用來驗證同條件澆筑下的流動性、見證混凝土初凝時間以決定施工縫處理時機，并觀察混凝土外觀質(zhì)量，結(jié)果表明自密實混凝土外觀密實、平整、粗細骨料分布均勻沒有發(fā)現(xiàn)蜂窩、麻面等質(zhì)量問題。（見圖2，圖3）

圖1 圖2

圖3

6結(jié)論

自密實混凝土經(jīng)過大量試驗以及在建筑業(yè)的廣泛應(yīng)用表明不僅可以保證其在結(jié)構(gòu)體中的密實度，還可以節(jié)省大量振搗所需的人工和機械費用，同時能加快施工進度，縮短工期，使工程早日投入使用，進而帶來良好的經(jīng)濟效益。核電站建設(shè)周期長，混凝土用量多并采取高密度配筋設(shè)計而這正是自密實混凝土充分發(fā)揮其所特有優(yōu)勢的良好場所，采用自密實混凝土能有效縮短核電站建設(shè)周期，使其早日投入運營發(fā)電創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益，所以自密實混凝土在核電站建設(shè)中的應(yīng)用勢在必行。

參考文獻

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