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  • 水利論文:水工混凝土結構設計存在問題及對策



    步步高論文網 www.sijwf.live 更新時間:2016-12-16 17:04
      引言水工混凝土主要是由特定的鋼筋與混凝土組成,常用的混凝土結構主要分為3 種,分別為預應力混凝土結構、素混凝土結構及鋼筋混凝土結構。受到水文地質、氣象及地質條件等因素的影響,在設計的過程中,水工建筑常常會遇到一些問題,如果不對這些問題進行及時有效的處理,必定會影響工程的質量。因此,必須要足夠重視水工混凝土結構的優化設計工作,并針對水工混凝土結構設計存在的問題提出有效的對策。
      1、水工混凝土結構具有的特點因為所處的環境不一樣,水工混凝土的結構與其他的結構物也不一樣,它具有突出的特點。由于水工結構混凝土一般工作在靜水或流動水下,水的沖刷、深入、侵蝕、以及冰凍造成了水工結構物十分復雜的工作環境,也使混凝土結構的耐久性等問題突出表現出來。與其他的結構物相比,水工混凝土存在以下幾個特點。1.1 長期處在潮濕的環境。大多數的水工結構物面積會長期處在水中,失去的混凝土拌合水較少。雖然水泥的水化作用會失去使一部分的拌合水,但是通過水泥的空隙,外部的水仍然能夠來補充這部分水。因而,水下的水工混凝土會長期處在飽和水狀態。1.2 膠凝材料用量較少。為了降低水灰比和提高混凝土和易性,實現降低水熱化,減少水泥用量的目標,一般情況下,除去特殊部位之外,水工混凝土的膠凝材料用量都比較少(小于等于200kg/m3),同時會摻加相應的減水劑和摻合料。1.3 骨料顆粒徑較大。一般來說,水工混凝土不僅所占的比例很高,而且骨料顆粒徑還較大,大體積水工混凝土得最大骨料顆粒徑約為150mm。1.4 對壽命要求高。不同于其他的建筑物,水工建筑物不僅投資比較大,建設周期長,而且運行期也長。1.5 對強度等級的要求。針對大體積的特殊問題,我國專家們已經進行過有限元分析等方面的研究。由于一些部位的混凝土,例如高速水流過的水面,容易出現泥沙磨損和空蝕的現象,所以要求混凝土的強度等級應在C40(R400)以上。由于載荷效應不準確、溫度作用等因素對工程的質量有影響,所以目前有很多水工結構依然不能計算出來的影響因素。若是混凝土開裂后,無法保證其強度,少筋混凝土理論的效果就不能實現。2、水工混凝土結構設計中常見的問題2.1 框架梁結構放大配筋量問題在框架梁配筋時,為了保證結構更加安全放大配筋量,常常會造成超筋結構,威脅到整體結構的安全。2.2 原設計計算滿足要求的低強度鋼筋被高強度的鋼筋替換的問題根據國家相關規定的要求,原設計計算滿足要求的低強度鋼筋不能被高強度的鋼筋代替。使用的過程中,應注意以下幾個問題:第一,當裂縫撓度或寬度控制控制構件時,代換前后應驗算裂縫撓度和寬度;第二,為了確保框架的塑性鉸發生于梁內,對框架的結構設計,不能用強度高的鋼筋代替原設計中的鋼筋,如果一定要替換,要依據鋼筋抗拉力設計值相等的原則來代替;第三,鋼筋替換以后,應滿足混凝土結構設計規范中的間距、最小直徑、錨固長度、搭接長度等規定要求。2.3 裂縫寬度解決方式不滿足規范要求的問題根據要求,如果裂縫寬度控制不能滿足要求,可以減小鋼筋的間距,使用較小直徑的帶肋鋼筋等。這里需要注意的是,增多的鋼筋截面的面積最好不能超過承載力計算所需要的縱向鋼筋截面面積的30%。效果不明顯的話可以考慮使用其他方法。2.4 大直徑鋼筋的連接使用綁扎搭接問題如果使用綁扎來連接直徑較大的鋼筋,會使鋼筋的間距減小,混凝土保護層變薄,使搭接的鋼筋之間容易產生裂縫,所以直徑較大的鋼筋不適合使用綁扎搭接。不需要嚴格焊接的普通鋼筋可以使用綁扎搭接的方法,但是不適合采用這種方法對大直徑鋼筋來進行連接。3、預防對策運行期越長,水工混凝土的客觀老化現象越嚴重,故及時的修補和維護也是十分必要的。然而,許多混凝土的相關病害更多地與設計、施工以及運行管理有著密切的關系,不僅僅是一般的老化問題。因此,想要預防或減少混凝土病害,應該從以下這幾個方面實施預防對策。3.1 工程設計①必須嚴格按照國家現在實行的有關標準來設計水工混凝土的建筑物,必須要嚴格考慮正常使用過程中建筑物構件的預定維護和檢測,而且要在結構設計中給這項工作提供工作面及可能性。②不能一味地遵循按強度設計的模式來設計水工混凝土建筑物,要充分地考慮到建筑物長期使用過程中,因為環境作用而導致的結構材料性能劣化、腐蝕而導致結構適用性與安全性受到影響,盡量增長工程的壽命,避免資源的浪費。③在同一個建筑物中,不一樣的構件所處的工作環境可能會不同,它遭受病害的程度和可能性也不同,所以它們的耐久性也就不一樣,對于局部可能遭受的病害可能性亦不同。可更換的構件可以設計成可更換和拆裝型的,由此來增長建筑物的使用壽命。④有很多措施可以在建筑物的構造設計中使用。例如,設計有效的抗磨蝕、抗沖刷、排水和防滲措施;在有效的范圍內,增強混凝土鋼筋保護層,對混凝土表面進行涂膜或粉刷減少水質的侵蝕或延緩碳化,嚴格論證和限定混凝土裂縫最大寬度的允許值,設置有效合理的沉降縫、伸縮縫和施工縫,使結構能夠自由地變形,避免不均勻沉降和裂縫等。
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