钢纤维混凝土在桥梁工程中的应用1.docx
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1、钢纤维混凝土在桥梁工程中的应用Application of steel fiber reinforced concrete in bridge engineering摘 要钢纤维混凝土是一种新型的复合材料,是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。近年来在桥梁工程中应用非常广泛,本文主要探讨了钢纤维混凝土在在桥面铺装、旧桥加固、桥梁结构中应用钢纤维混凝土的实例 ,并提出了工程钢纤维混凝土应用的发展前景。关键词:混凝土 桥梁工程 性能 应用Abstract Steel fiber reinforced concrete is a new type of composi
2、te materials is in general chaotic mixing concrete to the distribution of short steel fibers formed a new type of multi-phase composite materials. Bridge engineering in recent years in a very wide range of applications, this paper discusses the steel fiber reinforced concrete in bridge deck pavement
3、, the old bridge strengthening, bridge structure, the application of steel fiber reinforced concrete examples, and put forward the application of steel fiber reinforced concrete projects for development.Key words: Concrete Bridge Engineering Performance Application目录1钢纤维混凝土及钢纤维的概述11.1钢纤维混凝土概述11.2钢纤维
4、的基本性质11.2.1钢纤维的类型及特征参数11.2.2钢纤维的特征参数11.3钢纤维混泥土的基本性能11.3.1强度和重量比值增大21.3.2.具有较高的抗拉、抗弯、抗剪和抗扭强度21.3.3具有卓越的抗冲击性能21.3.4收缩性能明显改善21.3.5抗疲劳性能显著提高21.3.6耐久性能显著提高22钢纤维混凝土的配合比设计33钢纤维混凝土在桥梁工程中的应用33.1钢纤维混凝土现在桥面工程中的应用33.1.1钢纤维混凝土的优势33.2钢纤维混凝土在新建桥梁结构中的应用43.3钢纤维混凝土在旧桥加固工程中的应用53.3.1翻修旧桥桥面铺装53.3.2旧桥加固改造63.4公路与城市桥梁的加固改造
5、63.4.1沪杭高速公路桥分离立交桥63.4.2江西赣州西河大桥63.5铁路桥梁的加固64结论7参考文献:8第一章 绪 论1.1钢纤维混凝土概述钢纤维混凝土(简称SFRC)就是在普通混凝土中掺入适量钢纤维而成的一种新型复合材料,近年来在国内外得到迅速发展。它克服了混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、性脆等缺点,具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲惫、高韧性等性能,已在建筑、路桥、水工等工程领域得到应用。1.2钢纤维的基本性质1.2.1钢纤维的类型及特征参数钢纤维按材质分,有普通碳钢钢纤维和不锈钢钢纤维,其中以普通钢钢纤维用量居多;按外形分有长直形、压痕形、波浪形、弯钩形、大头形、扭曲形;按截面形
6、状分有圆形、矩形、月牙形及不规则形;按生产工艺分有切断型、剪切型、铣削型及熔抽型;按施工用途分有浇筑用钢纤维和喷射用钢纤维。1.2.2钢纤维的特征参数为满足钢纤维的增强效果与施工性能,通常采用钢纤维长度为1560mm,直径或等效直径为0.31.2mm,长径比为30100,纤维的体积掺量为0.5%2%。1.3钢纤维混泥土的基本性能国内外对钢纤维的作用机理和钢纤维混凝土的基本性能做了大量的研究,现归纳如下:钢纤维混凝土中乱向分布的短纤维主要作用是阻碍混凝土内部微裂缝的扩展和阻滞宏观裂缝的发生和发展。在受荷(拉、弯)初期,水泥基料与纤维共同承受外力,当混凝土开裂后,横跨裂缝的纤维成为外力的主要承受者
7、。因此钢纤维混凝土与普通混凝土相比具有一系列优越的物理和力学性能。1.3.1强度和重量比值增大这是钢纤维混凝土具有优越经济性的重要标志。1.3.2.具有较高的抗拉、抗弯、抗剪和抗扭强度在混凝土中掺入适量钢纤维,其抗拉强度提高25%50%,抗弯强度提高40%80%,抗剪强度提高50%100%。1.3.3具有卓越的抗冲击性能材料抵抗冲击或震动荷载作用的性能,称为冲击韧性,在通常的纤维掺量下,冲击抗压韧性可提高27倍,冲击抗弯、抗拉等韧性可提高几倍到几十倍。1.3.4收缩性能明显改善在通常的纤维掺量下,钢纤维混凝土较普通混凝土的收缩值降低7%9%。1.3.5抗疲劳性能显著提高钢纤维混凝土的抗弯和抗压
8、疲劳性能比普通混凝土都有较大改善。当掺有1.5%钢纤维抗弯疲劳寿命为1106次时,应力比为0.68,而普通混凝土仅为0.51;当掺有2%钢纤维混凝土抗压疲劳寿命达2106次时,应力比为0.92,而普通混凝土仅为0.56。1.3.6耐久性能显著提高钢纤维混凝土除抗渗性能与普通混凝土相比没有明显变化外,由于钢纤维混凝土抗裂性、整体性好,因而耐冻融性、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和抗腐蚀性均有显著提高。掺有1.5%的钢纤维混凝土经150次冻融循环,其抗压和抗弯强度下降约20%,而其他条件相同的普通混凝土却下降60%以上,经过200次冻融循环,钢纤维混凝土试件仍保持完好。掺量为1%、强度等级为CF35的钢
9、纤维混凝土耐磨损失比普通混凝土降低30%。掺有2%钢纤维高强混凝土抗气蚀能力较其他条件相同的高强混凝土提高1.4倍。钢纤维混凝土在空气、污水和海水中都呈现良好的耐腐蚀性,暴露在污水和海水中5年后的试件碳化深度小于5mm,只有表层的钢纤维产生锈斑,内部钢纤维未锈蚀,不像普通钢筋混凝土中钢筋锈蚀后,锈蚀层体积膨胀而将混凝土胀裂。第二章 钢纤维混凝土的配合比设计钢纤维混凝土配合比的设计步骤与普通混凝土大体相同,所配置的钢纤维混凝土要进行实验,同时满足抗拉、抗压、抗折强度要求。通过对钢纤维混凝土的力学基本性能的研究发现钢纤维的加入对混凝土的抗压强度提高不大,但抗压韧性有很大改善。钢纤维混凝土当水灰比及
10、集料最大粒径变化不大时,钢纤维含量特征参数影响钢纤维混凝土的抗拉强度。钢纤维混凝土极限荷载往往高于初裂荷载,初裂荷载与极限荷载的比值一般在0.81.0 之间,并且初裂荷载、极限荷载及韧性均随钢纤维混凝土含量的增大而增大。在相同钢纤维含量情况下,钢纤维混凝土强度随钢纤维的强度增大而增大。随钢纤维直径增大而减小。钢纤维混凝土抗剪强度随水灰比的减小而增大,随钢纤维体积率的增大而增大。第三章钢纤维混凝土在桥梁工程中的应用3.1钢纤维混凝土现在桥面工程中的应用桥面铺装也称行车道铺装,是铺筑在桥面板上的防护层,是桥梁结构的重要组成部分。作用是保护属于主梁整体部分的行车道板不受车辆轮胎的直接磨耗,防止主梁遭
11、受雨水的侵蚀,并能使车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用。由于桥面天然敞露而受到大气影响十分敏感,根据以往实践经验,建桥时因对桥面铺装重视不足而导致日后修补和维护的弊病不少,因此,如何合理改进桥面的构造和施工,愈来愈引起人们的注意。而且,桥面铺装质量的好坏和使用耐久性将直接影响到汽车的行驶质量和使用耐久性。3.1.1钢纤维混凝土的优势钢纤维混凝土因其具有良好的抗裂性、抗弯曲性、耐冲击性、耐疲劳性的特点,在桥面铺装中使用较一般水泥混凝土具有以下几点优势:3.1.1.1减薄铺装厚度钢纤维混凝土在相同荷载条件下铺装厚度可减少30%50%,这样既减少了工程量又降低了桥梁恒载。3.1.1.2加强桥面铺装与
12、伸缩缝的连接强度桥面伸缩缝是整个桥面的薄弱环节,在车辆的行驶过程中,由刚性桥面过度到柔性伸缩缝再到刚性桥面,不可避免地产生强烈的震动,震动释放出的巨大能量对伸缩缝与混凝土连接结构极具破坏性。钢纤维混凝土因其较强的耐冲击性保证其与伸缩缝连接钢筋牢固粘结,使伸缩缝发生的变形、位移、或翘曲都较小,大大提高了伸缩缝的使用寿命。3.1.1.3延长了桥面的使用寿命在重交通荷载作用下,钢纤维混凝土桥面开列要比普通混凝土缓慢得多,其桥面裂缝宽度小,不连续开列后延性仍很好,混凝土剥落、坑槽现象很少。这都有利于桥面和桥梁的使用寿命,改善了车辆的行驶条件。3.2钢纤维混凝土在新建桥梁结构中的应用近十几年来,我国应用
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