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ABAQUS是一套功能強大的工程模擬有限元軟件,其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線性問題。被廣泛用于土木工程專業(yè)領域的科學研究和工程設計。許多高等院校也爭相開設ABAQUS有限元課程,一些學者也將ABAQUS有限元軟件用于教學研究工作,得出了很多有益的成果[1-4]。將有限元ABAQUS軟件用于《混凝土結構基本原理》課程的教學具有以下優(yōu)勢:
1)直觀化教學,有利于學生對混凝土結構基本理論知識的理解。比如在講授混凝土材料的抗壓強度時,學生很難理解為什么混凝土抗壓強度遠低于砂漿和骨料任一單一材料的強度。其原因可從混凝土受壓破壞的機理來分析。由于水泥、水、骨料組成的混凝土,在硬化過程中水泥和水形成的水泥石與骨料粘結在一起。凝結初期由于水泥石收縮、骨料下沉等原因,在水泥石和骨料之間的交界面上形成微裂縫。在外力作用下,微裂縫將有一個發(fā)展過程,混凝土的破壞過程就是裂縫不斷產生、擴展和失穩(wěn)的過程。這些過程無法直觀觀測到,只能通過超聲波、X光、電子顯微鏡進行直接或間接觀測。引入有限元軟件后,這些問題就能得到解決。圖1就是通過有限元軟件數值模擬了混凝土材料內部微裂縫在荷載作用下擴展、貫通破壞的全過程,形象直觀,有利于學生們對混凝土結構抗壓強度概念的理解,也增強了學生的學習興趣[5,6],通過指導學生建立混凝土有限元模型和對模型進行數值模擬實驗,能夠提高學生的動手能力,學習掌握有限元基本概念和軟件操作,為學生今后從事混凝土領域的科學研究工作打下基礎。
2)部分替代混凝土構件承載力實驗,具有一定的經濟效益?!痘炷两Y構基本原理》課程中軸心受力構件承載力方程、受彎構件正截面承載力方程、受彎構件斜截面承載力方程等均是通過對鋼筋混凝土構件的承載力實驗破壞現象、特征規(guī)律和材料的破壞程度等進行一定的理論分析得到,因此《混凝土結構基本原理》課程的教學離不開鋼筋混凝土構件的承載力實驗。通過實驗過程中鋼筋混凝土構件的設計、制作和受力全過程的實驗,對構件承載力、剛度和裂縫進行測定,并對破壞形態(tài)進行觀測等工作,進一步加強了學生對鋼筋混凝土構件受力性能、承載力計算理論、裂縫及變形性能的理解,初步掌握結構實驗測量數據的整理和分析,提高了實驗分析報告的撰寫能力。根據筆者對多個大專院校《混凝土結構基本原理》課程教學的調查分析,鑒于實驗條件和學時限制,大多數院校所開設的實驗項目較少,僅開展了鋼筋混凝土適筋梁正截面破壞的受力全過程實驗、鋼筋混凝土梁斜截面剪壓破壞的受力全過程實驗和大偏心受壓構件正截面破壞的受力全過程實驗。對于鋼筋混凝土少筋梁、超筋梁正截面破壞的受力全過程實驗;鋼筋混凝土梁斜截面斜壓破壞、斜拉破壞的受力全過程實驗以及小偏心受壓構件正截面破壞的受力全過程實驗并未開設。個別院校未開設任何混凝土構件承載力破壞實驗,僅通過觀看實驗錄像了解混凝土承載力破壞現象。由于缺乏混凝土構件承載力破壞實驗,學生對混凝土構件的承載力基本原理與鋼筋設計計算方法理解不透徹,教師在授課時也感覺底氣不足。然而如果大面積開展混凝土構件承載力實驗又是不現實的。首先經濟投入大,成本高。混凝土構件承載力破壞實驗需要有加載裝置、測試儀器及制作構件等費用,需要幾十萬的經費投入,同時要有相關的場地及人工成本。另一方面,《混凝土結構基本原理》課程的學時有限,目前課程普遍為64學時,如果在混凝土結構實驗方面投入太多學時,就會出現《混凝土結構基本原理》理論知識學時不夠的難處。因此采用有限元軟件對混凝土構件破壞發(fā)展過程進行數值模擬實驗,并且可以重復性觀看,使學生獲得更多的混凝土知識,取得較好的經濟效益。數值模擬實驗研究,在某些方面可以取代或優(yōu)于實驗室實驗研究[7,8]。
2ABAQUS有限元軟件在《混凝土結構基本原理》課程教學中的應用案例
混凝土材料的強度尺寸效應是指混凝土強度隨著結構體積的增大而降低的現象。該理論是《混凝土結構基本原理》課程教學中的難點,學生往往很難理解混凝土材料的強度尺寸效應現象。如果采用試驗教學,經濟投入高且占用學時。為此我們在《混凝土結構基本原理》課程中引入新的教學手段。借助于ABAQUS有限元軟件,建立不同體積的混凝土立方體、棱柱體有限元仿真模型,開展了直接拉伸和壓縮荷載作用下的混凝土強度尺寸效應的數值模擬。圖2為邊長150mm,250mm,350mm和450mm的立方體混凝土細觀力學模型,開展立方體單軸拉伸數值實驗,測得了不同體積混凝土試件模型的抗拉強度,如表1所示。
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00015英語(二)
03709基本原理概論
計算機網絡
080709 02331數據結構
00023高等數學(工本)
04735數據庫系統(tǒng)原理
03708中國近現代史綱要
00015英語(二)
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機電一體化
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03709基本原理概論00015英語(二)
建筑工程
080806 0446建筑設備
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03709基本原理概論
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03708中國近現代史綱要
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03709基本原理概論
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00830現代語言學 03708中國近現代史綱要
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03709基本原理概論
會計
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03708中國近現代史綱要
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03709基本原理概論
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工商企業(yè)管理
020202 00067財務管理學
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04184線性代數(經管類)
03708中國近現代史綱要
00071社會保障概論
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03709基本原理概論
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金融
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04184線性代數(經管類)
03708中國近現代史綱要
00071社會保障概論
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03709基本原理概論
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市場營銷
020208 00186國際商務談判 00149國際貿易理論與實務
04184線性代數(經管類)
03708中國近現代史綱要
00071社會保障概論
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00321中國文化概論
03708中國近現代史綱要
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3708中國近現代史綱要 0228環(huán)境與資源保護法學
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0015英語(二)
3709基本原理概論
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教育管理
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03708中國近現代史綱要 00071社會保障概論
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03709基本原理概
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漢語言文學教育
050113 00037美學
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00024普通邏輯
英語教育
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地理教育
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03708中國近現代史綱要
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03709基本原理概論
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03709基本原理概論
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3709基本原理概論
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3709基本原理概論
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04184線性代數(經管類) 03709基本原理概論00015英語(二)
04183概率論與數理統(tǒng)計(經管類)
00043經濟法概論(財經類)
關鍵詞:鋼結構基本原理課程;教學實驗;土木工程;教學研究
中圖分類號:G642423;TU391 文獻標志碼:A 文章編號:10052909(2017)02012403
鋼結構基本原理課程是土木工程專業(yè)的一門核心主干課程,其主要目的是使學生全面掌握鋼結構材料、構件和連接的基礎知識及計算方法,為進一步學習鋼結構的設計、制作和建造等奠定基礎[1]。近年來,鋼結構在土木建筑領域的應用越來越廣泛,鋼結構蓬勃發(fā)展的態(tài)勢使鋼結構基本原理課程的重要性日益凸顯,對鋼結構基本原理課程教學及人才培養(yǎng)提出了更高的要求[2- 3]。
鋼結構基本原理課程特點是知識點多、計算公式復雜、概念抽象,需要很強的空間想象能力。而學生大多沒有接觸過實際工程,對構件和連接節(jié)點的形式及破壞模式等內容缺乏感性認識,這些知識僅通過課堂講解顯得非常抽象,容易降低學生的學習興趣,因此采用單一的課堂教學方式難以收到良好的教學效果[4-5]。教學實驗作為鋼結構基本原理課程的重要組成部分,可實現抽象的理論知識與具體的實驗現象的融合,給學生更為立體的感性認識,具有其他教學環(huán)節(jié)不可替代的重要作用。因此,若對鋼結構基本原理課程中生澀難懂的理論知識,輔助以相應的教學實驗,也即將理論教學和實驗教學有機結合起來,使學生通過接觸實際,增強理論學習的直觀性,既可加深學生對鋼結構基本原理的理解,又可培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新意識,從而有效提高課程教學質量[6-7]。
鑒于此,本文就在鋼結構基本原理課程中如何開展配套教學實驗進行探索,對具體教學實驗的途徑和步驟,以及教學方式和實驗管理提出相關建議。
一、傳統(tǒng)教學存在的問題
一是,傳統(tǒng)的鋼結構基本原理課程教學一般以課堂理論講解為主,輔助以習題練習。鋼結構基本原理課程要求學習鋼結構基本構件(包括軸心受力構件、受彎構件以及偏心受力構件)的強度、剛度及穩(wěn)定的計算與設計,鋼結構連接(包括焊縫連接和螺栓連接)的計算及設計等內容。不論是基本構件還是連接,學生在日常學習和實際生活中接觸都很少,對于學生來說確實比較抽象。尤其是對貫穿整個課程教學的鋼結構整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定問題,概念抽象,公式復雜,僅靠課堂理論教學難以使學生建立圖像概念,對教師和學生而言均是難點。
二是,大部分高校開設有土木工程專業(yè)技術課程建筑結構實驗,但該實驗課程與鋼結構基本原理課程理論教學不匹配。主要體現在:第一,教學重點不一致,傳統(tǒng)實驗課程在闡明建筑結構試驗基本原理的基礎上,重點在于學習傳統(tǒng)實驗方法及手段,包括訓練學生應變片粘貼、電橋連接、儀器標定等技能,有的會開展混凝土簡支梁的靜載試驗;第二,很少涉及鋼結構構件和節(jié)點性能試驗[8];第三,開設時間不合理,建筑結構實驗課程是在鋼結構基本原理課程結束后才開設,不利于學生對于理論知識的及時強化與鞏固。
因此,開展和鋼結構基本原理課程相配套的實驗課程,已成為當前土木工程專業(yè)教學改革的重點和當務之急。
二、課程實驗教學的實踐
(一)實驗選題
要提高課堂教學質量,應依據鋼結構基本原理課程內容的核心理論(包括焊縫和螺栓的設計,鋼構件的強度、穩(wěn)定和剛度等)組織開展相應的教學實驗,形成“課堂教學+配套教學實驗”的多元化教學模式。
在鋼結構基本原理課程教學中,鋼構件的穩(wěn)定問題是重點,也是難點。相較于強度問題,鋼構件的穩(wěn)定問題概念更加抽象,公式更加復雜。僅通過有限的課堂理論教學,學生很難對穩(wěn)定問題有深刻的理解,到最后往往只能讓學生強記設計公式,以驗算作為教學目標。軸心受壓鋼構件整體穩(wěn)定問題是學生最早接觸到的鋼結構穩(wěn)定問題,是教學的重中之重。因此,本文以軸心受壓鋼構件穩(wěn)定教學實驗作為案例講述配套教學實驗的過程。
(二)實踐過程
1.確定實驗方案
通過試驗機對工字型柱施加S向壓力,監(jiān)測試件的軸向壓縮變形,及跨中側向變形與軸力的關系,從而得到軸壓柱整體穩(wěn)定的性能。為考察不同長細比對軸壓承載力的影響,每組試驗設計了兩種相同截面、不同長度的工字形柱,如圖1所示。
2.理論講解
該實驗安排在課堂教學過半的教學周中,正值軸心受力構件的課堂學習基本結束,此時進行教學實驗,可有效鞏固并強化學生對軸心受壓構件整體失穩(wěn)的理解。在正式加載前,教師應針對實驗相關事宜進行講解。講解內容包括以下三方面:第一,回顧軸心受壓構件整體穩(wěn)定的理論知識;第二,講述實驗原理、試件及實驗步驟;第三,介紹加載裝置及數據信號的采集和分析。在講解過程中要交代清楚實驗過程中需重點關注的內容,有助于基礎較差的學生跟上實驗進程。
3.實驗加載和測試
實驗開始前,通過刀口支座將試件固定于實驗機中,標定傳感器,調試加載系統(tǒng)和測試裝置能否正常工作。對試件不斷施加軸向壓力,直至試件發(fā)生整體失穩(wěn),其間需記錄各項測試數據。
4.實驗結果分析
從實驗現象、實驗數據及應變分布等方面對鋼構件的整體穩(wěn)定性能進行分析,歸納總結構件整體失穩(wěn)的影響規(guī)律。通過與實驗結果的對比,驗證理論計算公式的正確性,分析兩者差異的原因,整理分析結果,撰寫實驗報告。
5.分組討論
實驗結束后,增加一節(jié)課,結合理論、實驗及工程實際,組織學生開展綜合討論。要求學生分組討論,或由學生登臺講解,鼓勵不同意見的碰撞,讓學生在討論中進一步加深對知識的理解。
(三)教學效果
鋼柱的整體穩(wěn)定實驗是一個觀賞性較強的實驗,其能充分調動學生的學習積極性,幫助學生了解H型截面軸心受壓構件發(fā)生整體彎曲失穩(wěn)的過程和破壞模式,認識軸心受力構件整體穩(wěn)定承載力的影響因素,并掌握其計算方法,同時還能鍛煉學生的動手能力及創(chuàng)新能力。通過增加教學實驗,提高了鋼結構基本原理課程教學效果,教學評價達到了99.85%的認可度,充分體現了學生對教學實驗的肯定。
三、結語
將與鋼結構基本原理課程核心內容相配套的實驗融入課程教學,是對課堂教學多元化的有益嘗試。實踐證明,該方式開闊了學生的視野,讓學生體驗到了學習的樂趣,對學生從書本走向實踐和科學研究產生了積極的影響。教學實驗是人才培養(yǎng)的關鍵環(huán)節(jié),而課程配套教學實驗更有其無可替代的作用,值得在土木工程各專業(yè)課程教學中推廣。受資助經費和實驗條件所限,目前學校僅開展了有限的試點實驗。今后應建立內容更為廣泛、形式更為靈活的備選實驗,形成系統(tǒng)合理的配套教學實驗系統(tǒng),建立教學實驗網絡信息平臺,以進一步提高教學實驗效果。
參考文獻:
[1]白正仙, 劉學春. 面向卓越工程師培養(yǎng)計劃的本科鋼結構課程教學改革探討[J]. 教育教學論壇, 2013(34):231-233.
[2]任志福. 基于人才培養(yǎng)模式的鋼結構課程教學改革探討[J]. 高等建筑教育, 2007(02):76-78.
[3]賈玉琢, 曾聰, 龔靖, 等. 鋼結構精品課程的教學改革與實踐[J]. 教育教學論壇, 2014(29):206-207.
[4]黃玲, 謝洪陽. 鋼結構設計原理課程教學改革探討[J]. 高等建筑教育, 2010(4):68-70.
[5]鄧海. 針對鋼結構教學具體問題的探討與實踐[J]. 高等建筑教育, 2015(1):72-74.
[6]郭小農, 王偉, 蔣首超, 等. 鋼結構基本原理實驗教學探索[J]. 高等建筑教育, 2011(1):149-154.
[7]郭小農, 羅永峰, 蔣首超, 等. 鋼結構穩(wěn)定教學研究[J]. 高等建筑教育, 2011(2):46-48.
[8]王偉, 趙憲忠, 郭小農, 等. 鋼結構多功能教學實驗平臺的研制與實踐[J]. 高等建筑教育, 2009(2):102-104.
Abstract:Owing to abstract concepts, complex formulas as well as incompatible traditional teaching experiments, it is urgent to establish an experimental teaching system matching the course of basic principles of steel structure. In accordance with the case of axial compression experiment for steel member, the method for teaching experiments was discussed and relevant suggestions for schedules, progress steps and attentions were proposed. By introducing the specific experimental teaching into the abstract and difficult theoretical knowledge, the teaching efficiency can be greatly improved by attracting the student’s attention. Finally, the diversified teaching method is worthy of further promotion.
(一)建筑制圖是一門既有理論又有實踐的技術基礎課。它培養(yǎng)學生的讀圖、制圖技能,空間想象能力和空間構思能力,能為學生學習后續(xù)課程和完成課程設計、畢業(yè)設計打下必要的基礎。通過該課程的學習,學生應掌握各種投影法的基本理論和制圖方法;能正確應用投影作圖方法解決空間度量問題和定位問題,應具有圖解空間幾何問題的基本技能;能正確地使用繪圖工具和儀器,掌握用儀器作圖和徒手作圖的方法和技能;能正確地閱讀和繪制一般的建筑工程圖;掌握計算機繪圖的基本內容,并能上機繪制簡單的圖形。
(二)建筑材料是一門專業(yè)基礎課,為建筑施工和建筑工程造價與管理等專業(yè)課程提供建筑材料方面的基礎知識,并為今后從事專業(yè)技術工作時,合理選擇和使用各類建筑材料打下基礎。課程的任務是使學生獲得有關建筑材料的技術性質及應用的基礎知識和基礎理論,并獲得主要建筑材料的試驗方法的基本技能訓練。學生在學習本課程后,應能夠掌握常用建筑材料的成分、結構、構造與技術性質關系,外界因素對材料性質的影響及各主要技術性質的內容及相互關系,同時學會常用建筑材料的質量鑒定方法,并在此基礎上初步培養(yǎng)學生根據工程特點合理地選用材料,能正確使用及運輸、保管材料,此外對相應的國家標準和技術規(guī)范也應有一定的了解。
(三)建筑力學是一門專業(yè)基礎課。通過建筑力學的學習,要求學生掌握三個部分的內容:第一部分,掌握質點、質點系和剛體機械運動的基本規(guī)律,為學習下一步的內容準備必要的基礎;第二部分,要求學生對桿件的強度、剛度和穩(wěn)定性問題有明確的基本概念,必要的基礎知識和一定的計算能力;第三部分,使學生了解桿系結構的組成規(guī)律、靜定結構的內力與位移的計算方法和原理。學習本課程的基本要求是學生對建筑力學的基本概念和基本分析方法有明確的認識,能分析桿件的應力、位移,進行強度和剛度計算,同時能選擇桿系結構的計算簡圖,并能分析其幾何組成,了解力法、位移法的基本原理,能分析簡單壓桿的臨界荷載,并進行穩(wěn)定性校核。
(四)在測量學教學中,理論與實踐并重是本課程的突出特點,該課程的主要任務是培養(yǎng)學生的實際測量能力,掌握簡單的繪圖技巧,具備一定的繪圖能力,使學生具備解決實際工程測量問題的能力。該課程通過課堂講授、課間實習、教學實習等教學環(huán)節(jié),使學生掌握測量學的基本知識、基本概念、基本理論、基本技術和基本方法,能正確使用常規(guī)測量儀器,并對測量學的新理論、新技術、新儀器和新方法有所了解,從而能勝任施工建設、運營管理諸階段的工程測量工作,并能運用已掌握的知識解決生產實踐中相關的工程測量問題。
(五)鋼筋混凝土結構,這門課程所講述的是鋼筋混凝土及預應力混凝土拉、壓、彎、扭各類構件的理論,這些構件幾乎可以應用于目前工業(yè)與民用建筑所廣泛采用的各類結構中。所有建筑工程類專業(yè)的畢業(yè)生,無論他將來從事設計、科研或施工工作,還是從事工程管理工作,都將時刻與之接觸,因此,它是一門非常重要課程。通過本課程的學習,學生應熟悉鋼筋及混凝土的力學性能,能夠分析在靜力荷載所引起的不同內力作用下,拉、壓、彎、扭各類構件的性能,能對簡單結構進行設計和計算,了解各類結構變形及裂縫的基本理論。
(六)鋼結構這門課程的學習,主要是學生理解、掌握鋼結構基本構件的結構原理。對學生提出的要求是弄懂鋼結構設計的基本原則,了解鋼材的力學性能、相應指標、影響因素及如何地使用鋼材,正確理解疲勞問題的基本概念,懂得焊接和螺栓連接的構造,了解鋼結構構件的設計計算。
(七)土力學與地基基礎是一門技術基礎課,這門課程的任務在于使學生掌握建筑工程專業(yè)范圍內所必需的土力學基本理論,基本知識及基本技能。在學習本課程之前,學生應先學習工程地質、建筑力學等基礎課;同時,本課程又為后續(xù)的專業(yè)課服務。學習該課程的基本要求是,掌握土的各種力學性質的變化規(guī)律及其指標的實驗確定方法,土中應力分布、土體最終變形量、地基沉降過程的計算方法以及填土壓實原理,此外還需掌握土體各類強度問題的分析方法和土體加固措施,這里包括土壓力理論、土坡穩(wěn)定性分析、天然地基承載力以及擋土墻與滑坡整治等內容。
(八)建筑施工與施工組織是一門專業(yè)課,其內容龐雜,理論面廣、實踐性強,屬于綜合應用科學。本課程的任務是研究一般的工業(yè)與民用建筑工程各主要組成部分、分項工程的施工技術的基本規(guī)律,研究施工組織的基本原理、基本方法和基本規(guī)律。學習本課程應熟練掌握土方工程、鋼筋混凝土工程、結構安裝工程的施工工藝、施工方法和施工要求,并以此掌握建筑施工的基本規(guī)律和基本原理。熟悉各常見分項工程的施工機械的選擇和使用、施工方法的具體操作內容和要求。掌握施工組織設計的內容和編制方法,掌握施工進度計劃的編制方法,熟練掌握流水作業(yè)的基本原理和組織方式。通過該課程的學習,要求學生具備一定綜合應用能力,能結合具體單位工程進行施工方案的選定和施工組織設計的編制,掌握組織生產及科學管理的基本方法。
關鍵詞:混凝土裂縫;后澆帶;膨脹加強帶;施工工藝
Abstract: with the beijing-shanghai high iron nanjing south north square engineering as an example, the expansion strengthening belt instead of the pouring belt of the basic principle and construction technique for this paper, and expounds the overlong concrete structure used in place of the traditional expansion strengthening belt of the pouring belt is an effective speed up the progress of the projects and reduce the construction cost of the technical measures.
Keywords: concrete crack; Of the pouring belt; Expansion strengthening belt; Construction technology
中圖分類號: TU755.6+7文獻標識碼:B文章編號:T2012-02(03)8044
0引言
鋼筋混凝土結構長度超過規(guī)范規(guī)定的伸縮縫最大間距時,為防止混凝土受溫度應力和干縮應力作用而引起開裂,通常采用設置后澆帶的方法處理,在兩側混凝土澆筑完畢2個月后,采用高一強度等級、膨脹混凝土進行二次澆筑。這種傳統(tǒng)后澆帶施工工期長,施工成本高,且后澆帶清理十分麻煩,填縫不好還會留下滲漏隱患。
混凝土膨脹加強帶是一種采用比正常部位混凝土高一強度等級的膨脹混凝土,設置在建筑物混凝土收縮應力最大部位的超長混凝土整澆澆筑技術。具有增強了混凝土結構的整體性,有效地提高混凝土結構的抗裂性,加速工程進度,縮短工期,減少質量缺陷的優(yōu)點。
京滬高鐵南京南站北廣場工程為一層地下混凝土超長結構,呈扇形,東西向長395.6m,南北向135m,總建筑面積約40515m2,設計有多條后澆帶,將整個地下室分為18個區(qū)塊。工程自2011年3月10日初開工,為確保京滬高鐵南京南站2011年6月30日開通,主體結構必須于6月10日前完成,工期僅91d,如果按常規(guī)后澆帶組織施工,將無法滿足工期要求。為此,有必要采用膨脹加強帶代替后澆帶進行施工。
1膨脹加強帶代替后澆帶的基本原理
1.1補償收縮混凝土裂縫控制的基本原理
使用普通混凝土現澆地下室墻壁等結構時,鋼筋混凝土結構伸縮縫最大間距僅為20~30m。而使用補償收縮混凝土可延長澆筑長度,依據《補償收縮混凝土應用技術規(guī)范》規(guī)定,其澆筑長度可延長到60m以上。
補償收縮混凝土的工作原理如圖1所示。當混凝土膨脹時,混凝土中的鋼筋對它的膨脹產生限制作用,鋼筋本身也因與混凝土一起膨脹而產生拉應力σs,同時混凝土中產生相應的壓應力σc。
圖1 混凝土受力示意圖 (圖在文章最后)
當鋼筋拉應力與混凝土壓應力平衡時,則
Ac•σc=As•σs=As•Es•ε2
設 μ=As/Ac 則σc=μ•Es•ε2
式中σc――混凝土預壓應力,MPa;
As――鋼筋截面積;
Μ――配筋率,%;
Ac――混凝土截面積;
Es――鋼筋彈性模量,MPa;
ε2――混凝土的限制膨脹率(也即鋼筋伸長率)%。
由上式可見,σc與ε2成正比例關系,而限制膨脹率隨膨脹劑摻量的增加而增加,所以,可以通過調整膨脹劑的摻量,使混凝土獲得不同的預壓應力。
補償收縮混凝土在養(yǎng)護期間的膨脹可補償部分后期的收縮,其收縮落差比普通混凝土少30%左右,一般小于極限拉伸變形Sp,若大于Sp開裂。由于補償混凝土干縮開始時間往后推遲,此期間混凝土的抗拉強度得到長足的增長,抵抗混凝土干縮所產生的拉應力,故可以避免有害裂縫。
1.2膨脹加強帶設計基本原理
圖2為混凝土膨脹加強帶模型示意圖。圖3為補償收縮混凝土無縫設計原理圖.從圖2中可以看出,超長混凝土結構使用普通混凝土的溫度收縮應力曲線為ABCDE,其中 從兩邊向中間增長到B、D兩點時, (混凝土抗拉強度),開始發(fā)生開裂,釋放能量;僅采用小摻量膨脹劑的膨脹混凝土進行澆筑的超長混凝土結構,能夠抵消部分溫度收縮應力,其收縮應力曲線為AFGHE,應力從兩邊向中間隨結構長度的延伸而增長,達到F、H兩點時, ,開始產生開裂,當采用小摻量膨脹劑的膨脹混凝土,并在適當部位局部加大膨脹劑摻量形成膨脹加強帶,對超過長混凝土結構進行疊加式重復補償時,其溫度應力曲線為AIJKE,可以看出沒有達到混凝土抗拉強度所以不會開裂。
圖2 混凝土膨脹加強帶模型示意圖
圖3 補償收縮混凝土無縫設計原理圖
2膨脹加強帶的設計和技術要求
2.1補償收縮混凝土設計
補償收縮混凝土設計的重點是確定膨脹劑的參量,以獲得合適的限制膨脹率,在結構中建立一定的預壓應力,這一預壓應力可補償混凝土在硬化過程中產生的溫差和干縮的拉應力,防止混凝土開裂。根據《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》GB-50119、《補償收縮混凝土應用技術規(guī)程》JGJ/T178等相關規(guī)范的要求,在征求相關專家、設計人員意見的的基礎上,確定混凝土設計限制膨脹率如表1所示,結合南京原材料情況及不同結構部位,根據攪拌站試配,最終確定配合比如表2所示。
表1 混凝土限制膨脹率(×10-4)
表2 攪拌站提供配合比(kg/m3)
2.2混凝土實測限制膨脹率
在實際施工過程中,我們現場取樣送檢26批次,各規(guī)格混凝土的限制膨脹率均滿足規(guī)范和設計要求,具體數據如表3所示。
表3各批次混凝土水養(yǎng)14d限制膨脹率技術要求對比
圖4為一組補償收縮混凝土與膨脹加強帶混凝土實測限制膨脹率數據??梢娀炷猎阡摻钕拗谱饔孟乱琅f可以發(fā)揮有效的膨脹作用,并且將膨脹能儲存在鋼筋中。在水養(yǎng)14d后開始干燥,雖然此時混凝土開始收縮,但是,在水養(yǎng)階段儲存起來的膨脹能開始發(fā)揮作用以抵消后期干燥的收縮作用。在42d齡期時混凝土也未發(fā)生明顯收縮作用,這為混凝土結構良好的抗裂性提供了有力保障。
圖4現場取樣限制膨脹率(C40為膨脹加強帶)
2.3 膨脹加強帶構造
膨脹加強帶設置位置與原設計后澆帶位置相同,寬度2m,先澆筑一側參照施工縫做法設鋼板止水帶;加強帶兩側用密目鋼絲網分割并用鋼筋固定牢固,以防普通混凝土流入加強帶。加強帶的構造如圖5所示。混凝土澆筑時先澆筑加強帶預留鋼板止水帶一側,再次澆筑時先澆筑加強帶,在澆筑另一側混凝土。
圖5加強帶的構造圖
2.4 原材料技術要求
2.4.1 水泥
必須采用滿足《通用硅酸鹽水泥》(GB-175)要求的42.5P.O或42.5P.II水泥。堿含量在0.6%以內;Cl-含量≯0.02%;燒失量<3%;標準稠度用水量≯27%;C3A≤6%。建議選用早期水化熱較低,比表面積較低(<350m2/kg)的水泥。
2.4.2 粉煤灰
建議使用滿足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596)II級以上的粉煤灰。粉煤灰應品質穩(wěn)定、燒失量低。
2.4.3 礦粉
各項指標應滿足《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》(GB/T 18046)。建議使用S95級以上礦粉。
2.4.4 骨料
砂、石各項指標應滿足國家現行標準《普通混凝土用砂、石質量標準及檢測方法》(JGJ52)。砂應采用級配良好的潔凈中、粗河砂、江砂,細度模數≥2.4。石子應采用5~25連續(xù)級配碎石。控制石子和砂子的含泥量分別不超過1%和3%,泥塊含量分別不超過0.5%和1%,砂云母含量≯1%。
2.4.5 膨脹劑
為了有效補償混凝土的收縮,應采用滿足GB23439-2009《混凝土膨脹劑》中Ⅰ型要求限制膨脹率>2.5×10-4、質量穩(wěn)定的膨脹劑,本工程使用了江蘇蘇博特新材料有限公司的SBT-HME(III)低堿型混凝土膨脹劑。
2.4.6 減水劑
減水劑應滿足《混凝土外加劑》(GB 8076) 要求。為了進一步降低混凝土的收縮,建議采用收縮率低的新一代聚羧酸系高性能減水劑,如 PCA®聚羧酸高性能減水劑。
2.4.7 水
應盡量采用潔凈的地下水,水的性能指標應符合《混凝土用水標準》(JGJ 63)的規(guī)定。
3 施工技術及質量保障措施
3.1膨脹加強帶施工
(1)膨脹加強帶的兩側需用密孔鋼絲網攔隔,并用鋼筋固定牢固,一般每隔300設一根豎向Φ12鋼筋;底板>600時,還應在中間設置水平鋼筋,確保密目鋼絲網不被混凝土沖開,以防止普通補償收縮混凝土混入加強帶。
(2)鋼絲網接頭必須搭接牢固,下口50mm保護層范圍必須封閉,可將密目鋼絲網下口增加80mm翻邊,遇底層鋼筋處剪開,用鋼釘固定在墊層上。
3.2 混凝土質量保證
(1)超長混凝土結構無縫施工關鍵技術在于保障混凝土質量,以達到設計要求的限制膨脹率。要求混凝土配合比計量準確,攪拌均勻,各種原材料必須滿足相關技術要求。
(2)嚴格控制混凝土入模坍落度,施工中嚴禁隨意加水。
(3)要組織好混凝土的供應,加強施工現場的指揮和調度,確?;炷吝B續(xù)澆筑,防止?jié)仓r把普通混凝土與膨脹加強帶混凝土相混淆。
3.3混凝土的澆筑
(1)應根據結構特點和攪拌系統(tǒng)的生產率及具體環(huán)境特點以及混凝土的凝結時間,選擇合適的澆筑方法。
(2)應控制混凝土入模坍落度不宜過大,宜控制在14~18cm,澆筑時應注意落差不能過大,防止混凝土離析,防止石子下沉造成混凝土不均勻引起沉縮裂縫。
(3)注意嚴防普通混凝土進入膨脹加強帶內,以免影響設置效果,同時,嚴禁混凝土散落在尚未澆筑的部位,以免形成潛在的冷縫或薄弱點。
(4)在混凝土澆筑至膨脹加強帶附近時,應注意使振動棒插搗點與密目鋼絲網保持距離≮30cm,并不得過振。另外在混凝土澆筑、振搗過程中應掌握時間,在接近混凝土初凝前進行二次振搗,二次壓抹,使混凝土中的成分重新組合,排除混凝土中的孔隙和多余水分,使混凝土更加密實,以達到減少混凝土收縮裂縫的目的。
(5)膨脹加強帶澆筑前,應將先期澆筑的混凝土表面按施工縫的要求清理干凈,充分濕潤。尤其是外貼式橡膠止水帶表面必須清理干凈。
(6)混凝土振搗應及時、充分,振搗要密實,不應欠振或過振,澆筑時注意振搗到位使混凝土充滿端頭角落?;炷琳駝影粢苿娱g距400mm左右,時間應根據混凝土流動性而定,以15~25s/次為宜,振搗時間過長,骨料下沉,混凝土表面砂漿層富集,容易產生裂紋。
(7)在表面水基本收干前后,初步用長刮尺刮平,用木抹子磨平搓毛2~3遍,拍打液化混凝土,愈合裂紋;在混凝土終凝前用機械磨光機打磨,進一步減少混凝土表面細紋。
3.4 混凝土的養(yǎng)護
(1)混凝土澆筑后必須進行充分養(yǎng)護;在硬化中須加以保護。
(2)為了避免大面積板式結構混凝土塑性開裂,應在抹面之后混凝土表面開始變干時即開始采取覆蓋薄膜措施進行養(yǎng)護。若施工期間溫度較高、風速較大混凝土容易在抹面之前即發(fā)生塑性開裂,此時可以在澆筑完畢抹面之前在混凝土表面噴灑水分蒸發(fā)抑制劑以降低水分蒸發(fā)抑制塑性開裂。
(3)底板、頂板混凝土宜采取澆水并薄膜覆蓋養(yǎng)護,同時應保持混凝土表面濕潤;在膨脹加強帶澆筑完畢且凝結抹面之后,采取覆蓋麻袋澆水的方法進行養(yǎng)護,且養(yǎng)護總齡期不應少于14d。
(4)墻體補償混凝土澆筑完成后,可以帶模養(yǎng)護。膨脹加強帶澆筑完畢后,應在頂端設多孔淋水管。達到脫模強度后,可松動對拉螺栓,使墻體外側與模板之間有2~3mm的縫隙,確保上部淋水進入模板與墻壁間。直至養(yǎng)護14d后再拆模。
(5)頂板膨脹加強帶處模板及其支撐,須在混凝土強度達到100%后方可拆除。
(6)組織專門人員負責混凝土的養(yǎng)護工作,并對薄膜完整性及保濕養(yǎng)護情況進行檢查,發(fā)現問題及時處理。
4 實施效果
4.1 工程質量
嚴格按照施工前編制的施工技術方案、施工交底組織施工,主體結構完成至今未發(fā)現明顯裂縫和滲漏現象。實踐證明采用膨脹混凝土無縫施工技術,既達到了結構一體化的初衷,又避免了裂縫出現,同時簡化了施工過程,是一種可行的結構施工方法。
4.2 經濟效益
取消了后澆帶,省去了為保護后澆帶而砌筑的磚墻及預制混凝土蓋板,同時也省去了后澆帶清理的人工開支,減少了模板和支架的占用時間,簡化施工過程、降低了施工成本。
4.3 工期對比
后澆帶一般應在其兩側混凝土澆筑完畢2個月后才能封閉,而采用膨脹加強帶可實現混凝土連續(xù)澆筑,施工工期大為縮短。
參考文獻
[1]王鐵夢. 工程結構裂縫控制. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997
[2]江正榮,朱國梁.簡明施工計算手冊. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005
[3]王慶春,柳春圃.建筑施工常用數據手冊. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,1994
[4]建筑施工手冊(第4版).北京:中國建筑工業(yè)出版社.2003
作者簡介:卜偉(1970年― ),男,高級工程師,注冊監(jiān)理工程師。畢業(yè)于東南大學建筑工程專業(yè),現任江蘇建科建設監(jiān)理有限公司總監(jiān)理工程師,主要從事工程監(jiān)理工作。
【關鍵詞】 廢舊樓房;拆除爆破;設計與施工
【中圖分類號】 TU722 【文獻標識碼】 B 【文章編號】 1727-5123(2013)05-080-01
建筑結構的分類,按照所用材料的不同可分為:鋼筋混凝土結構、砌體結構、木結構、鋼結構等;按照其受力性能的不同可分為:有框架結構、剪力墻結構、殼體結構等。而在經濟全球化迅速發(fā)展和人們生活水平日益提高的今天,卻面臨著快速拆除各種廢舊樓房的煩惱和來自一些危險建筑物的不安全感,因此,如何快速處理這類建筑物成了我們城市化過程中的苦惱。本文將重點介紹建筑物的爆破拆除及其原理,為我們在城市化建設中掃除障礙。在拆除爆破中,經常會遇到以下幾種形式的建筑物結構:砌體結構,即由磚、砌塊及石料等體塊材料通過砂漿砌筑而成的結構;磚混結構,石砌體結構的一種,主要指建筑物中豎向承重結構的墻、附壁柱等采用磚或砌塊砌筑,柱、梁、樓板、屋面板、桁架等采用鋼筋混凝土結構;排架結構,即由屋頂、鋼筋混凝土梁和柱作為主要承重構件,屋頂和柱頂之間是鉸接的建筑結構;框架結構:即由現澆的鋼筋混凝土梁、柱、板作為主要承重構件,梁和柱之間是剛性連接,構成了一個整體鋼架。
1 樓房類建筑物拆除方法
樓房類建筑物的拆除方法主要有:人工法;機械法(吊車錘拆除法、吊車拆卸法、挖掘機拆除法;裝載機拆除法);爆破拆除法(鉆孔爆破法;水壓爆破法;水孔爆破法;糊炮爆破法);綜合拆除法等。在諸多的拆除方法中,應用最多、最廣的便是爆破拆除法。
2 樓房拆除爆破的基本原理
在進行樓房爆破的設計與施工過程中,需根據爆破對象的介質特性、結構尺寸和邊界條件,爆區(qū)環(huán)境,安全要求等條件進行設計。與普通工程爆破相比,城市樓房拆除爆破有其特殊性,在設計和施工中應遵循以下四個基本原理:微分原理、等能原理、失穩(wěn)原理、緩沖原理。
微分原理:合理地確定孔網參數、用藥量以及裝藥結構,使炸藥均勻地分布到被爆破介質中,形成多點分散的布藥形式,防止能量過于集中,這一設計原理稱為微分原理。有人也稱之為多打孔,少裝藥的設計方法。
等能原理:根據被爆破物狀況、環(huán)境條件及工程要求,優(yōu)選爆破參數,以期使每個炮孔內炸藥爆炸釋放出的能量與該孔周圍介質達到預期爆破效果所需的能量相等,這一原理稱為等能原理。
失穩(wěn)原理:爆破拆除樓房等建筑物的爆破設計指導思想是:分析被拆除物的受力狀態(tài),然后爆除結構物的某些關鍵承重部位,使之失去承載力,結構物整體失去穩(wěn)定性,在其自重作用小坍塌或傾倒,這一設計思路為失穩(wěn)原理。
緩沖原理:選擇合理的裝藥結構或適宜的炸藥品種,緩和爆轟波峰值壓力對介質的沖擊左右,使爆炸能量得到合理的分配和利用,以期達到減少爆破危害、改善爆破效果的目的,這一原理稱為緩沖原理。
3 樓房類建筑物的爆破拆除方案
樓房類建筑物爆破拆除,主要應用失穩(wěn)原理確定布孔范圍,應用微分原理確定孔網參數,應用等能原理確定單孔裝藥量,并設計可靠合理的爆破網路,使埋設在爆破缺口范圍內各承重構件上的炸藥按設計要求順序起爆,迫使被拆除建筑物傾倒坍塌。在樓房拆除爆破中造成建筑物結構失穩(wěn)的方法有三種:不同爆高法,不同時差法,重心移出法。
樓房拆除爆破的基本方案有:單向傾倒、單向折疊傾倒、雙向折疊傾倒、內向折疊坍塌、原地坍塌等五種。
單向傾倒爆破:在擬拆除建筑物的底部布置一個三角形或梯形爆破缺口,缺破后,建筑物上部結構在重力作用下產生傾覆力矩,繞某個軸線轉動,向預定方向傾倒、坍塌觸地撞擊解體破碎。
單向折疊傾倒爆破:在擬拆除的樓房內,布置兩個或兩個以上的同向爆破缺口,將大樓在豎向上分成幾段,各缺口分次微差起爆或同時起爆,使建筑物失穩(wěn),各分段樓體在自重作用下向同一方向傾倒。
雙向折疊傾倒爆破:在擬拆除的樓房內,布置兩個或兩個以上的反向爆破缺口,將大樓在豎向上分成幾段,各缺口分次微差起爆或同時起爆,使各分段在自重作用下向不同方向坍塌傾倒。
內向折疊坍塌爆破:對于寬高比基本相等或平面尺寸的長度、寬度大于高度的建筑物,在被拆除建筑物內布置一個或多個內高外低的梯形爆破缺口。每個爆破缺口先爆中間、后爆兩側部位;有數個爆破缺口時,先爆上部缺口,后爆下部缺口,迫使建筑物向內傾倒坍塌。這種拆除爆破方案適用于被拆除建筑物四周場地較小,建筑物寬高比不大于一的框架結構樓房,磚混結構樓房等建筑物的爆破拆除。
原地坍塌爆破:根據被拆除建筑物的高度不同,布置一定高度的一個或多個爆破缺口,將缺口內的承重墻,承重立柱及部分橫梁鉆鑿爆破孔,從上到下依次爆破各個缺口。建筑物在自重作用下坍塌觸地并相互碰撞而解體。
4 影響樓房爆破拆除方案選擇的主要因素
除選擇合理的爆破方案外,主要影響因素便是被拆除樓房周圍環(huán)境、樓房結構形式和尺寸。樓房一側有不小于樓房高度的開闊場地,可優(yōu)先采用工程量少的定向傾倒爆破方案;倒向側場地大于樓房高度一半而小于樓房高度,且樓房寬高比較大,可考慮采用單向折疊坍塌爆破方案;樓房四周場地均不足樓房的高度,且樓房寬高比較大,可考慮采用雙向折疊傾倒爆破方案;樓房四周場地均不足樓房的高度,若樓房寬高比較小,要考慮原地坍塌或內向坍塌爆破方案。
另外,考慮到冬季室內保溫的需要,北方地區(qū)的樓房墻體較厚,南方地區(qū)的樓房墻體則較薄,地震多發(fā)地區(qū)樓房抗震性能較好,而有些地區(qū)則對房屋的抗震性能要求較低,這些因素在樓房爆破拆除設計中均應該充分考慮。
參考文獻
1 馮叔瑜等.城市控制爆破.北京:中國鐵道出版社,1987
2 楊人光等.建筑物爆破拆除.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1985
3 金驥良等.拆除爆破設計與施工.北京:中國鐵道出版社,2004
關鍵詞:橋梁;結構計算;教與學
中圖分類號:G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)18-0065-03
同濟大學土木工程本科專業(yè)自1998年開始實施寬口徑人才培養(yǎng)模式。按個人興趣和擇優(yōu)錄取的原則,部分學生在第三學年進入橋梁工程課群組。這些學生在前兩年的公共基礎課和專業(yè)基礎課學習階段中,已經學習了《理論力學》、《材料力學》、《結構力學》、《混凝土結構基本原理》、《鋼結構基本原理》、《荷載與結構設計原則》等基礎課程。經過這些課程的訓練,學生已經儲備了各種橋型結構計算的一些基礎知識。但學生在各門專業(yè)課程中學到的計算方面的知識和方法仍然是分散的,而針對一座橋梁的系統(tǒng)的、全面的結構計算直到畢業(yè)設計階段才得到鍛煉,導致在有限的畢業(yè)設計時間內不能取得良好的效果。為此,同濟大學橋梁工程系配合“卓越工程師”培養(yǎng)計劃進行了課程設置改革,將橋梁課群組培養(yǎng)計劃中涉及到的橋梁結構計算方面的內容整合成一門獨立的《橋梁結構計算》課程,成為基礎知識與實踐能力間的重要紐帶。本文著重介紹《橋梁結構計算》課程的教學目的和課程設置,并就教學特色談談作者的體會。
一、課程設置
橋梁結構計算是指:通過橋梁設計資料的匯集提煉出計算條件后,運用結構分析理論和方法,計算得到結構的位移、內力、應力、約束反力等效應,再對計算結果進行判斷、審核,在決定取舍后將結果轉換成有用的設計數據,作為評估橋梁性能和進行結構優(yōu)化的直接依據提供給設計者的全過程?!稑蛄航Y構計算》必須解決的問題是在學生學習完直到《橋梁工程》等階段的專業(yè)課程后,通過本課程的教學,使學生掌握橋梁工程設計及科研中常用的一些橋梁結構分析基礎理論、方法,并初步具備使用橋梁結構計算程序進行結構分析的能力,為后續(xù)專業(yè)課程及畢業(yè)設計中遇到的結構計算奠定必要的基礎。《橋梁結構計算》課程主要設置以下內容:
1.橋梁結構分析的準備工作。荷載橫向分布計算是得到廣泛應用的橋梁結構空間內力計算的一種實用近似方法,對簡化計算步驟,提高計算效率具有十分重要的作用。而在采用有限元程序計算結構內力和變位,乃至計算橋梁橫向分布以及對橋梁構件進行承載力和應力驗算時,作為結構有限元分析求解中的重要數據,我們都會遇到斷面幾何特性的計算。課程中介紹了梯形分塊法、三角形分塊法、矩形條法、分艙板法等常用的截面特性計算方法,以及杠桿法、剛性橫梁法、鉸接板法、鉸接梁法、剛接梁法、比擬正交異性板法(G-M法)等常用的荷載橫向分布方法,通過手算及電算掌握其原理和計算方法。
2.橋梁結構分析的基本理論和橋梁結構計算程序的編寫原理。有限單元法作為一種數值分析方法在當今工程分析界中獲得了最廣泛的應用,其基本理論是在開發(fā)或使用以有限元為基礎的橋梁結構分析程序之前所必須基本掌握的。課程中基于結構力學中位移法的基礎知識,介紹桿系結構有限單元法分析原理和靜力分析程序的編制原理,包括桿系結構的單元剛度矩陣、坐標轉換矩陣、總體剛度矩陣及荷載列陣的集成、邊界條件處理、方程求解得到節(jié)點位移、單元內力及支承反力計算等內容。圖1給出了桿系結構靜力分析程序的流程圖。
3.橋梁結構殊問題的分析理論和方法,以及將一般桿系分析程序擴充為具有施工仿真分析功能程序的原理和技巧。實際橋梁工程中的一些結構特性往往超越了普通桿系結構有限單元法的適用范圍,橋梁結構計算必須能夠明確橋梁結構殊問題的分析方法,并能對一般的有限元程序進行改造,實現橋梁結構的特殊分析。橋梁在施工過程中后期結構的受力狀態(tài)與前期結構的受力狀態(tài)密切相關,因此進行施工分析程序是必要的。課程中介紹帶剛臂單元、等效節(jié)點荷載、節(jié)點同位移約束、單元端點自由度釋放、支座強迫變位等一些特殊問題的分析理論與方法,介紹橋梁結構施工分析程序編制原理,另外將較為復雜的預應力效應分析、徐變效應分析、活載效應分析和索力調值
計算等內容作專題進行介紹。圖2給出了橋梁施工分析程序流程圖。
4.初步應用橋梁專用程序系統(tǒng)進行各橋型的結構分析。利用橋梁結構計算原理與程序進行實橋的結構分析是橋梁結構計算的直接目的。課程中介紹梁橋的結構計算,主要涉及一次落架法與懸臂澆筑法兩種典型結構施工方法,并重點關注結構撓度計算和預拱度設置、掛籃模擬、連續(xù)剛構橋群樁基礎的簡化模擬等內容;介紹拱橋結構計算,包括拱橋的結構體系、施工方法概述、拱橋的穩(wěn)定分析、拱橋的動力分析、上承式混凝土拱橋計算、中承式梁拱組合體系橋計算、斜拉扣掛法施工中承式桁架鋼拱橋計算等;介紹斜拉橋結構計算,包括斜拉橋的結構體系與施工方法概述、斜拉橋合理成橋狀態(tài)及合理施工狀態(tài)確定方法、斜拉橋幾何非線性分析方法介紹。由于懸索橋結構計算涉及到較為復雜的幾何非線性分析,超出本科生教學要求和接受能力,因此本課程暫未講授相關內容。課程中還給出了各橋型橋梁分析的一般流程,其中具有代表性的梁式橋的結構分析流程如圖3所示。
二、橋梁結構計算教學特色
同濟大學橋梁工程系在國內土木工程專業(yè)較早開展了《橋梁結構計算》課程,作為橋梁工程教學改革的一部分,這門課嘗試了一些新的教學方法,具有以下幾個方面的特點:
1.強調手算能力向電算能力的過渡與銜接。不斷推出的國內外結構分析通用程序和橋梁分析專用程序,為橋梁工作者提供了有效的分析工具,也成為土木工程專業(yè)橋梁工程課群組本科畢業(yè)生必須初步掌握的內容。橋梁課群組學生通過《結構力學》、《結構設計原理》等課程學習到了計算原理,并通過課程作業(yè)及配套的課程設計鍛煉了手算能力。同濟大學橋梁工程系不僅在實踐教學環(huán)節(jié)開設了專門講授常用橋梁結構計算程序使用方法的《工程軟件應用》課程,更重要的是,作為手算和電算方法的過渡,開設《橋梁結構計算》課程作為基礎課程和畢業(yè)設計綜合應用鍛煉之間的重要紐帶,加強學生實踐能力培養(yǎng)。
2.強調課程內容的循序漸進、由簡入繁。課程內容考慮到學生群體多為初涉橋梁工程的中高年級本科生的現狀,從橋梁結構計算的基本原理入手,再有層次地引入相關程序功能的介紹,最后實現對實橋的結構計算。這樣的教學思路不僅強化了學生的基本概念,同時也符合思維認知的一般過程,降低了學生掌握課程內容的難度。
3.強調橋梁結構計算實現方法的非唯一性。橋梁結構計算實現方法的非唯一性體現在兩個層面:通過對不同橋梁結構計算軟件的比較,可以發(fā)現各軟件的程序編制原理存在著不同,這一點在預應力、徐變等模塊上體現得尤為明顯;使用人員對同一計算需求采用的不同計算方案,也會導致結果不同。學生在學習完課程后,能夠了解橋梁結構計算的基本原理,對于特定的結構能夠進行準確的模擬與合理的簡化,選擇適合該結構的計算軟件與相應的實現方法。
4.強調計算分析人員對程序結果的把握。程序終究只是結構計算分析人員的工具,無法替代工程師在結構計算分析中的主導性。學生要理解輸入數據的計算方法(比如預應力線形輸入的導線法),以及如果輸入了不同數據可能造成什么后果;要具有定性判斷程序計算是否合理的能力。課程特別關注了學生對程序輸入模塊中各輸入對象的理解,例如在預應力線形的輸入中,課程利用導線法示意圖扼要地講解了其原理,學生在理解了基本原理后,也就自然掌握了預應力線形的輸入方法。
5.強調學生實踐能力的培養(yǎng)。通過布置荷載橫向分布電算與簡支梁結構電算作業(yè),鍛煉學生的動手能力。課程本身較強的實踐性成為較為偏重理論的《橋梁工程》課程的有益補充,同時配合學生之前先修的預應力混凝土簡支梁課程設計(手算)以及之后需要修習的大跨度橋梁課程設計(電算)等實踐課程,為學生架起了從手算到電算之間的橋梁,便于學生把握手算與電算的異同,切實提升學生的設計能力。
6.注重和先修主干課程的有機聯系。在第5點中已經可以看出,作為一門整合學生已有知識,培養(yǎng)學生結構計算能力的重要課程,《橋梁結構計算》十分重視和其他課程的有機聯系。這樣的聯系不僅體現在實踐環(huán)節(jié)的課程上,也體現在《混凝土結構基本原理》、《鋼結構基本原理》等專業(yè)主干課程上。例如在講解受彎構件承載力計算部分的內容時,課程給出了脈絡清晰的計算程序框圖(圖4)。
7.介紹了多種橋梁結構計算分析軟件。對當今國內主流的橋梁結構計算程序橋梁博士、Midas Civil等都有簡要的介紹。多種軟件的介紹不僅使得學生在之后的課程設計及畢業(yè)設計中能夠較快上手,勝任結構計算的工作,更能夠極大地鍛煉學生的思辨能力,從而增進對橋梁結構計算基本理論的理解與對相同結構在不同軟件下電算結果的把握。
三、學生反應
本文的第二作者是曾選修過《橋梁結構計算》的學生,也切實地感受到《橋梁結構計算》對于提高學生能力的重要作用,給學生印象最深刻的是《橋梁結構計算》課程在橋梁工程課群組中的紐帶作用。譬如在《橋梁工程》中對荷載橫向分布也有介紹,但限于課程目標與課時限制,對常用的荷載橫向分布方法只有原理性的介紹。而《橋梁結構計算》則通過剛性橫梁法的手算聯系加深了對橫向分布理論的認知,同時讓學生通過軟件采用其他多種方法計算結構的荷載橫向分布效應,節(jié)省了計算機時代前繁復而意義不大的手工計算,高效地促進了學生對各種荷載橫向分布方法理論的認知。又如課程中的實橋結構計算部分,老師提供一個完整的與給定結構相關聯的“橋梁博士”計算模型,學生在此基礎上進行修改與擴充,并通過對結構分析基本理論的理解采用Midas Civil軟件進行復核,解決了學生對于一個實橋結構難以直接上手的問題,有機地串聯了課程的大部分內容,讓學生在利用兩種軟件分別建模的過程中體會橋梁結構計算實現方法的非唯一性以及各軟件在不同模塊上表現的差異,對兩個模型結果進行比較來相互驗證,從而確保計算結果的準確性。
同濟大學橋梁工程系在課程改革中開設《橋梁結構計算》這門課程,希望能夠引導學生把握橋梁結構計算分析發(fā)展的時代步伐,在牢固掌握基本理論的同時注重加強程序應用實踐的意識。我們有理由相信,作為未來橋梁設計中堅的他們,一定能夠使我國早日實現從橋梁大國到橋梁強國的跨越。
參考文獻:
[1]肖汝誠.橋梁結構分析及程序系統(tǒng)[M].北京:人民交通出版社,2002.
【關鍵詞】無損檢測;混凝土缺陷;PSD判據法
混凝土是我國建筑結構工程最為重要的材料之一,它的質量直接關系到結構的安全。多年來,結構混凝土質量的傳統(tǒng)檢測方法是以按規(guī)定的取樣方法,制作的立方體試件,在規(guī)定的溫、濕度環(huán)境下,養(yǎng)護28d時按標準實驗方法測得的試件抗壓強度來評定結構構件的混凝土強度。用試件實驗測得的混凝土性能指標,往往是與結構物中的混凝土的性能有一定差別。因此,直接在結構物上檢測混凝土質量的現場檢測技術,已成為混凝土質管理的重要手段,這一檢測技術已引起各國建筑工程界的重視和承認。
1 超聲無損檢測的基本原理
1.1 無損檢測
所謂混凝土“無損檢測”技術,就是要在不破壞結構構件的情況下,利用測試儀器獲取有關混凝土質量等受力功能的物理量,因該物理量與混凝土質量(強度、混凝土缺陷)之間有較好的相關關系,可采用獲取的物理量去推定混凝土質量(強度、混凝土缺陷)?;炷脸暀z測是用超聲波探頭中的壓電陶瓷或其他類型的壓電晶體加載某頻率的交流電壓后激發(fā)出固定頻率的彈性波,在材料或結構內部傳播后再由超聲波換能器接收,即壓電逆效應,通過對采集的超聲波信號的聲速、振幅、頻率以及波形等聲學參數進行分析,以此推斷混凝土結構的力學特性、內部結構及其組成情況。超聲波檢測可用于混凝土結構的測厚、探傷,混凝土的彈性模量測定以及混凝土力學強度評定等方面。
1.2 PSD判據法(斜率法)
針對不同的混凝土構件進行評判,評判的方法主要有超聲參數直觀評判法、概率評判法和PSD法(即斜率法),本文結合混凝土孔灌注樁利用直觀評判法和PSD判據法對混凝土構件缺陷進行評判和對比分析。PSD(Product of Slo-peand Difference)判據法即用“聲參數一深度曲線相鄰兩點之間的斜率(Si)與差值(ti-ti-1)之積”作為判據,簡稱PSD判據。
2 缺陷類型的評判
2.1 根據超聲參數綜合評判法,很快發(fā)現盡管我們能相互比較聲時的長短和幅值衰減的大小,但卻無法具體說明這些可疑缺陷的類型,這是由于只是根據缺陷的類型分析比較了T和A值的相對大小,但反之卻不能成立。
2.2 根據PSD判據法,求出相應的夾層斷樁時的臨界判據值KcD,以判斷可疑區(qū)缺陷的嚴重程度。取該樁非可疑區(qū)段聲速的平均值,本例中Vl=0?455 cm /μs; 為夾層中夾雜物的聲速,根據地質條件及成因分析,若在該深度存在夾層,很可能是砂、石、泥的混合物,本例中V2=0?32 cm /μs;該樁檢測管間距L=82 cm;在K值最大點的測點間距已加密, AH=10 cm,所以KcD為:KcD=[822×(0?455-0?32)2] /0?4552×0?322×10=578?03μs2/cm將可疑點的判據值Ki與斷樁臨界判據值KcD比較,若K>KcD者為斷樁,本例中,17?9 m的判據值為656大于臨界判據KcD(578),所以17?9 m處可判為斷樁,其余8 m,10 m處Ki
3 結論
3.1 無論是超聲參數綜合評判法還是PSD判據法都能較準精確地判定混凝土構件中是否存在可疑缺陷,并且能判定可疑缺陷的大致位置。
3.2 超聲參數評判法不能判定可疑缺陷的類型,做簡單的定性比較。
3.3 PSD判據法基本可以判定可疑缺陷的類型,尤其是對于斷樁判斷較為準確,也可以對缺陷的大小做出一定的定量分析,但判斷力不夠強。
3.4 在利用PSD判據法對混凝土缺陷進行定性和定量分析時,不宜過于絕對化,由于超聲成像技術能夠實現缺陷的自動定量,所以建議適當結合超聲成像法作為最終判據。
參考文獻:
[1]吳慧敏.結構混凝土現場檢測新技術:混凝土非破損檢測[M].長沙:湖南大學出版社,2011
[2]父新漩.混凝土無損檢測技術手冊[M].北京:人民交通出版社,2011
[3]邸小壇,周燕.舊建筑物的檢測加固與維護[M].北京:地震出版社,2009.
關鍵詞:泥水平衡頂管;基本原理;應用
中圖分類號: S276 文獻標識碼: A 文章編號:
1泥水平衡式頂管的基本原理
圖1為泥水式平衡頂管掘進機在施工過程中的平衡的基本原理。掘進機在地下水位h2的深度以下施工,掘進機的直徑與h3相等,地下水的高度自掘進機底開始,其高度為h1。
圖 1
泥水平衡的基本原理圖
當掘進機正常工作時,閥門1和2均打開,面閥門3則關閉。這時泥水從進泥管經過閥門1而進入掘進機的泥水倉里。而泥水倉中的泥水則通過閥門2由排泥管道排出。我們只要調節(jié)好進、排泥水的流量,就可以使掘進機的泥水倉中建立起一定的壓力。其中,p1為掘進機頂部的地下水壓力,p3為掘進機底部的地下水壓力。P2為掘進機頂的泥水壓力,p5為掘進機底的泥水壓力。由于泥水平衡頂管掘進機在施工過程中泥水倉的泥水壓力必須比地下水高出一個Δp,即在圖中高出的Δh水頭部分,這個Δp一般取10~20kPa之間。這時,在掘進機底部被增加一個Δp后的地下水壓應為p4,在頂部的大小均為P2。因為增加的這個Δp是泥水壓力,所以,它同地下水有不同的相對密度,因而當掘進機頂的壓力相同時,掘進機底的壓力是不相同的,此時,掘進機底的泥水壓力為p5。水的密度以γw表示,γm為泥水的密度,則:
p1=γw*h2
p2=γw*(h2+Δh)
p3=γw*h1
p4=γw*(h1+Δh)
p5=p4+γm*h3=γw*(h1+Δh)+γm*h3
實際上,泥水平衡頂管掘進機泥水倉內是在BDEC這個梯形壓力區(qū)內工作的。如果我們把BD作為理想的挖掘面,那么泥膜就在該面上形成。這層泥膜可防止泥水倉內的泥水向地下滲透,同時也阻隔了地下水向泥水倉內滲透。而泥水倉內的BDEC的梯形壓力同時也平衡了土壓力,從而保持了挖掘面的穩(wěn)定。所以,在停止頂進時,不僅要關閉閥門1和2,同時還要保持BDEC這個壓力梯度。如果停止頂進過程中,由于滲漏或其他原因使這個梯度起變化,那么挖掘面也就會失穩(wěn)。通常,在設定泥水壓力pm時,一般都取其中間值,即pm=1/2(p2+p5)。
2工作井設計
2.1工作井位置的選擇
頂管工作井選在設計檢查井位置;工作井處應便于設備、材料運輸及下管、排水;單向頂進,當頂管段兩端條件相近時,工作坑宜選在管線下游;工作井距離建筑物、鐵路等較近時,必須保證足夠的安全距離或采取加固措施。工作坑間距不大于160m,中間設接收井,以保證檢查井間距符合設計規(guī)范。
2.2工作井結構形式
由于埋深較大,頂管工作井與接收井均采用矩形鋼筋混凝土沉井。雙向工作井先頂進深埋管道,后在井內填砂(預留導軌支柱)頂進淺埋管道。在雨污水管道中線間距小于3.5m的地方,兩根管平行頂進,采用雨、污水合頂工作井。在頂管完工后,在工作井內直接施作檢查井。為保護現狀通行的道路不在施工中受到破壞,對工作井及接收井周邊采用水泥深層攪拌樁支護兼作止水帷幕。采用500@350兩排攪拌樁,前后排錯開布置,樁徑500mm,樁體邊線距沉井外墻1m,排距350mm,樁芯距350mm。樁體互相搭接150mm,攪拌樁內摻65kg/m42.5普通硅酸鹽水泥,底部應插入到不透水層,平均樁長為15m,地面空樁1m,有效樁長14m。結合現狀道路實際運營情況,為保證工作井基坑及施工人員操作的絕對安全,經計算確定:工作井鎖口及護壁均為0.7m厚的C30鋼筋混凝土,底板為0.5m厚的C30鋼筋混凝土結構,如有地下水封底下面增加0.3m厚片石。
2.3工作井尺寸
底寬:B=D1+S,其中,D1為管外徑,S為管兩側操作寬度,一般為每側1.2m~1.6m。底長:L=L1+L2+L3+L4+L5,其中,L1為管子頂進后,尾端壓在導軌上的最小長度,混凝土管一般留0.3m~0.6m,使用工具管時,L1應取0.5m;L2為管節(jié)長度,m;L3為出土工作間長度;L4為液壓油缸長度;L5為后背所占工作井長度,包括橫木、立鐵、橫鐵。深度:H=h1+h2+h3,其中,h1為管道外緣底部深度;h2為管道外緣底部至導軌底面的高度;h3為基礎及其墊層厚度。
2.4導軌安裝
將枕木埋設于混凝土基礎中,混凝土基礎頂面低于枕木面10mm~20mm。枕木長度宜采用2m~3m,埋設間距可根據管重、頂力和土質選取400mm~800mm,枕木截面不小于150mm×150mm。導軌用型鋼和38號鋼軌制作,鋼軌焊于型鋼上,型鋼用道釘將導軌固定在枕木上。導軌安裝必須直順、平行、等高,安裝應嚴格控制高程、內距及中心線。導軌軸線偏差不大于3mm;頂面高差0mm~+3mm;兩軌間距±2mm。安裝時可用根據所頂管子的實際外徑制作的弧形板進行檢查。
3頂力計算
頂管推力包括工具管切土正壓力、管壁摩阻力,也就是頂管施工中所受到的阻力。認真選擇土質參數,分不同管徑分別進行計算。
4管節(jié)頂進方法
4.1穿墻
沉井下沉時后背預留孔洞用磚砌封堵與墻同厚,頂管完成后拆除。為防止管線出現偏斜,應采取以下幾點措施:1)將工具管推進至離洞口1m處停止。工具管要嚴格調零,將工具管調整成一條直線,此時儀表所映的角度應該為零,調零后將糾偏油缸鎖住。2)工具管出洞后,由于支撐面較小,工具管易出現下跌。為此須在工具管下的井壁上加設支撐,導軌前端盡量接近穿墻管,減少頂管機的懸臂長度,同時將工具管與前3節(jié)管之間連接,加強整體性。3)工具管出洞后,發(fā)現下跌時立即采取主頂油缸進行糾偏。4)工具管出洞前,可預先設定一個初始角(不大于+5'),以彌補工具管下跌。5)出洞操作速度要快,以防出洞口外土體坍塌。
4.2正常頂進
出洞工作結束后,即可進行正常的頂進施工。正常頂進時,先在頂管機頭內注入水,注水比例土水為1∶6,并且經由小刀盤切削,由管道內泥漿管運送至井邊始沉池和終沉池,然后將泥漿外運。實際操作時,只要機頭傾角與設計的偏離在±5%之內,且激光點偏離靶心不超過1cm,就可以不作調整繼續(xù)頂進。頂管機糾偏不宜追求零偏差,不可用大角度糾偏,應根據管道偏差的大小、偏差發(fā)展趨勢而確定,使頂管機軌跡過渡平穩(wěn)。
4.3進洞
頂管進洞前應做好以下幾方面的工作:1)頂管機進洞前的3倍管徑范圍內應減慢頂進速度,減小正面阻力對接收井的影響。2)破除接收井磚墻。3)接收井安裝臨時支架,防止頂管機頭下落。4)頂入的首節(jié)管在接收井內露出的長度必須符合要求。5)管道進洞后盡快封堵接收孔,防止泥水進入接收井。6)工具管進洞后,盡快把工具管和混凝土管節(jié)分離,并把管節(jié)和工作井的接頭做剛性接頭。
5膨潤土泥漿護壁
頂管機推進過程中,若土質較差,在頂管機內沿頂管軸線方向注入水泥漿,達到改良土體,防止頂管機前端土體流失的目的。頂管的觸變泥漿具有兩種作用,一種是作用,另一種是支撐作用,不使土體坍塌。注漿應和頂進同步進行,其原則是先注漿,后頂進;隨頂進,隨注漿;確保管泥漿套的形成,充分發(fā)揮減阻和支承作用。在頂進過程中避免長時間的泥漿停注,保證頂進過程中的全部管段充滿良好的泥漿套。為減少地面沉降,應減少減阻泥漿套的厚度。實際注漿量對于粘性土和粉土不應大于理論注漿量的3倍。對于中粗砂層應大于理論壓漿量的3倍。
6測量控制工作
井內測量基座要單獨設置,不與管道、設備、后靠背接觸,不受頂管操作的影響,以保持其穩(wěn)定性,同時測量控制點需不定期進行校核檢查。激光經緯儀按設計要求調整好坡度和方向,照準頂管機內測量靶標。在操作室內通過攝像機可以清楚地觀察到激光靶標的情況,通過激光點偏移中心點的刻度和方向,判斷頂管偏離設計要求的位移量。初始頂進時每300mm測量一次,并做記錄。正常頂進時在工作井可隨時用激光經緯儀測量,每頂進0.5m做一次記錄。在出洞、進洞及糾偏過程中,適當增加測量次數。測量記錄上分別繪制高程、中心曲線圖,隨時掌握機頭頂進趨勢。
7結語
隨著城市建設的發(fā)展,頂管施工在市政排水工程中得到了越來越多的應用,技術人員需要掌握工作井設計方法、管材選擇、頂力估算、管道頂進方法、觸變泥漿減阻、測量控制等技術要點,控制好施工每個環(huán)節(jié),做好施工質量控制。采用泥水平衡頂管施工方法,相對于大開挖從社會效益和經濟效益上來講更具有優(yōu)越性,同時大大加快了施工進度,值得推廣應用。
參考文獻: