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        淺談橋梁石材欄桿斷裂問題

        2020-03-15    作者:admin  閱讀:986

        在現代橋梁規劃中, 石材欄桿運用十分廣泛, 首要資料有 花崗巖、 青石等。

        規劃辦法一般是, 在橋面上設置鋼筋混凝土 欄桿下檻, 作為欄桿根底, 距離1.5~2米左右設置凹槽埋置欄 桿立柱, 欄桿扶手、 欄板則與欄桿立柱選用榫頭銜接, 銜接位 置選用環氧砂漿固定, 這是現在橋梁石材欄桿最為常見的規劃辦法, 在這種狀況下, 欄桿下檻、 欄桿立柱、 扶手、 欄板之間均為剛性銜接, 相互之間變形假如呈現細小的不一致, 就會呈現巨大的剪力。

        依據資料特性, 鋼筋混凝土的線脹系數為0.00001, 花崗巖的線脹系數平均為0.000007, 即鋼筋混凝土的線脹系數是花崗巖的1.43倍。橋梁欄桿一般沿縱橋向安置, 因而欄桿的首要變 形是長度方向。

        如下圖所示, 欄桿立柱嵌固在鋼筋混凝土下檻之中, 假如 立柱與立柱之間沒有扶手和欄板, 則立柱能夠自 由跟著鋼筋混凝土下檻變形, 徹底是自 由狀況, 立柱不受力, 天然也不會損壞;

        可是實踐中扶手、 欄板與立柱固結在一同, 立柱的位移帶著扶手、 欄板一同位移, 由于資料的差異, 扶手、 欄板無法徹底隨之到達相同的變形量, 所以一種狀況是扶手、 欄板對立柱發生剪力, 剪斷立柱;另一種狀況是立柱截面比較強壯, 兩個立柱把中心的扶手、 欄板拉斷。

        除了從力學理論剖析, 咱們還能夠經過簡略的定量核算加以證明。

        以一組欄桿為核算單位——即兩立柱加中心的扶手、 欄板, 長度取2米, 公式:

        Δ( 變形長度) =L( 欄桿核算長度) *а ( 資料線脹系數) *ΔT( 溫度改變), 欄桿核算長度取2米, 鋼筋混凝土資料線脹系數為0.00001, 溫度改變取25度, 帶入核算成果為0.5毫米, 即在一般狀況下每組欄桿鋼筋混凝土下 檻的變形會到達 0.5毫米。

        盡管0.5毫米數字感覺不大, 可是由 于扶手、 欄板與立柱之間是徹底固結的, 即便細小的變形對結 構的損壞也會是很大的, 無妨再用另一個簡略的核算加以證明。

        核算下當一組欄桿變形0.5毫米, 欄板和扶手會對立柱產 生多大的剪力。

        公式:

        σ ( 應力) =E( 花崗巖彈性模量) *Δ ( 變形長度) *L( 扶手、 欄板核算長度), 花崗巖彈性模量取 45000MPa, 扶手、 欄板核算長度取1.8米, 核算成果應力 為 12.5MPa。

        依照扶手和欄板的慣例尺度, 將截面應力換算成壓 力的話, 扶手應該在30噸左右, 欄板在110噸左右。

        可見, 當鋼筋混凝土下檻變形0.5毫米時, 由于兩個立柱也有變形0.5毫 米的趨勢, 一同緊縮扶手和欄板, 那么扶手和欄板就會對立柱 別離發生30和110噸的剪力, 兩個力都大大超越花崗巖資料的 抗剪強度, 欄桿立柱必斷;

        別的種狀況是兩個立柱的變形趨勢 是向外的, 所以對扶手和欄板發生拉力, 成果扶手和欄板被拉斷。因而傳統橋梁石材欄桿的做法, 在橋梁鋼筋混凝土下檻變 形的狀況下, 欄桿被損壞是必定, 那么怎么調整才干防止這種 損壞呢?由上述剖析、 核算可知, 橋上欄桿損壞首要有兩個原因, 一個是鋼筋混凝土和花崗巖兩種資料的線脹系數差異大, 另一個是欄桿構件間選用剛接, 關于變形沒有緩沖的地步。

        處理計劃

        關于處理計劃, 曾有些規劃單位提出添加花崗巖下檻, 花崗巖下檻與鋼筋混凝土下檻間不選用嵌固銜接, 而選用沙漿固 定的欄桿計劃, 如下圖所示。

        以上計劃的思路是花崗巖欄桿與花崗巖下檻一同變形, 由 于資料相同不會呈現變形差異, 天然也不會呈現額定的剪力。

        可是此種處理計劃存在一個很大的問題, 便是花崗巖下檻與鋼筋混凝土下檻之間選用砂漿固定, 由于兩種資料的線脹系數差 異較大, 必定呈現變形差, 成果會是砂漿漸漸失掉黏結效果, 花崗巖欄桿以及花崗巖下檻與下部的固定效果漸漸消失, 欄桿全體僅僅只是放置在鋼筋混凝土下檻之上, 欄桿存在隨時傾翻的風險。

        因而處理欄桿開裂問題, 跟是否設置花崗巖下檻并不是關鍵所在。

        依據文章前面部分的剖析和核算, 能夠發現處理橋梁欄桿 開裂問題, 最首要的不是避開兩種資料線脹系數不同而引起的變形差異, 而是處理欄桿各構件怎么能習慣這種變形, 即扶手、 欄桿和立柱間應設置“活接頭”, 答應變形。立柱與扶手、 欄板間不再是剛接頭, 存在變形的空間, 則立柱不會逼迫扶 手、 欄板變形, 立柱也不會由于剪力而被剪斷。

        那么所謂設置“活接頭”, 詳細在欄桿規劃和施工時怎么超作?

        其實比較簡略。以每組欄桿為例, 立柱與鋼筋混凝土下檻之間仍選用環氧砂漿剛性銜接, 欄桿扶手、 欄板與立柱之間一端選用環氧砂漿剛性銜接, 另一端設置活接頭。

        活接頭的詳細做法比較多, 首要石材下料, 榫頭制造是就要預留空地, 依據前面的核算, 變形其實只要 0.5 毫米, 可是出于工程安全系數以及各種實踐不確定要素的考慮, 主張實踐工程中預留 5 毫米。

        然后接頭處的填塞不行選用環氧砂漿或混凝土等凝固性資料, 這樣就固定死了, 有必要選用瀝青麻絮填塞、 橡膠板等, 假如加工精度到位, 選用干接頭也能夠。如下圖所示。

        總結

        依據前面所述, 結合平常工程經歷, 對橋梁石材欄桿規劃與施工提出以下幾點主張:

        1、 在橋梁結構設縫處, 如伸縮縫或簡支梁橋板接縫處, 欄桿有必要設置雙柱。

        2、 留意石材欄桿的選材, 要求抗壓強度不小于100MPa, 由于抗壓強度越高, 其密實度即容重越大, 線脹系數越小, 吸水率越小。一同石材原料應當均勻, 不能有任何裂隙性裂縫, 尤其是立柱資料, 裂隙會使得立柱更簡單被剪斷。

        3、 每組欄桿裝置時, 扶手、 欄板和立柱之間一端選用環氧砂漿固定, 構成剛接頭, 另一端選用瀝青麻絮填塞、 橡膠板等處理構成活接頭, 預留 5毫米的變形空間。

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