玻璃纤维筋混凝土栅栏板在条子泥匡围工程中的应用.pdf
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1、广西水利水电 G U AN G X I WA T E R R E S O U R C E S&H Y D R O P O WE R E NG I N E E R I N G 2 0 1 4 ( 4 ) 技术推广 玻璃纤维筋混凝土栅栏板在条子泥匡围工程中的应用 徐亮 ( 上海勘测设计研究院, 上海2 0 0 4 3 4 ) 【 摘要】 条子泥匡围工程处于东海前进潮波和南黄海旋转潮波辐聚区域 , 是江苏沿海辐射沙洲滩涂综合开发试验 工程。为解决海水浪溅区的钢筋易腐蚀问题, 该工程海堤护面采用玻璃纤维筋混凝土栅栏板代替传统钢筋混凝土 栅栏板。通过对其设计 、 施工以及实施后效果进行分析, 认为用其代
2、替钢筋混凝土栅栏板可从根本上解决沿海地 区的钢筋锈蚀问题, 延长结构的使用年限。 【 关键词】 玻璃纤维筋; 栅栏板; 海堤 ; 应用; 抗腐蚀 【 中图分类号】 U 6 5 6 3 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 3 1 5 1 0 ( 2 0 1 4 ) 0 4 - 0 0 6 7 - 0 4 1 概 述 条子 泥匡围工程是江苏沿 海辐射沙洲滩涂综 合开发试验工 程。辐射沙脊群海域 由于海岸 的特 殊形态 , 该 区域潮 能和波能较 为集 中, 对离岸沙洲 匡围工程中的施工材料 、 施工工艺等要求较高。先 期 1 0 万亩匡 围工程为江苏省沿海滩涂资源大范围 开发利用提供现场
3、试验 、 技术研 究和试点示范 , 对 后 续工程提供重要 的技术储备 和经验积累。先期 1 0 万亩匡围主要包括: 海堤2 7 1 6 1 k m 、 新建水闸3 座。 海堤临海侧坡面防护采用混凝土栅栏板 。混 凝土栅栏板除需满足设计的承载能力计算及正常 使用极 限状态验算外 , 还须满足结构耐久性。钢筋 混凝土栅栏板构件长期处于海水环境中, 由于C l 一 侵 入混凝土内引起钢筋电化腐蚀 , 锈蚀钢筋体积膨 胀 , 挤压破坏混凝土保护层 , 从而影 响结构物 的强 度及耐久性“ 1 。玻璃纤维筋 ( 以下简称 G F R P筋 ) 作 为一种高性能材料, 其具有轻质高强、 耐腐蚀 、 耐久
4、 性好、 施工便捷等性能特点。若采用其替代混凝土 栅栏板中的钢筋, 不失为一种延长栅栏板使用年限 的有效途径。 2 GF RP筋混凝土栅栏板 的应用 下面从设计 、 施工 以及实施后效果 3 方面介绍 G F R P 筋混凝土栅栏板在条子泥匡围工程中的应用。 2 1 G F R P 筋混凝土栅栏板设计 工程位于江苏 中部近岸浅海 区, 由于该 区域易 受台风和温带气旋或局部气象寒流影响, 并且东北 风风力较强 , 风浪作用 明显 。工程 堤段 防潮标准 : 采用 2 O 年重现期高潮位加 2 0年重 现期风浪组合 , 允许部分越浪。设计波浪要素见表1 。 表 1 设计波浪要素 计算 段 海堤
5、计算 堡盐塑 墨苤 水深 mH 1 mH 4 m , m日 s , m疗 m 7 y s L m 控制波向 6 3 5 342 30 o 29 2 2 5 4 1 7 3 6 4 9 4 6 0 NEE NE 本工程临海侧坡面采用混凝土栅栏板作为坡 面防护结构。混凝土栅栏板结构见图 1 。栅栏板从 预制厂到施工现场需 吊装与运输 ( 栅栏板边梁上设 有 吊环 ) 。对边梁 吊装工况进行 内力计算 , 对栅栏 条正常使用工况进行内力计算, 根据内力计算成果 对其进行配筋。栅栏条、 边梁内力及配筋简图详见 图 2 、 3 。 图 1 栅 栏板 结构 图 【 收稿 日期】 2 0 1 4 - 0 5
6、 - 2 8 【 修 回 日期】 2 0 1 4 0 6 1 3 【 作者简介】 徐亮( 1 9 8 2 - ) , 男, 江苏盐城人, 上海勘测设计研究院工程师, 学士, 从事水利工程设计lT作。 6 7 0 0 一 岔 盘 网 葬 徐亮: 玻璃纤维筋混凝土栅栏板在条子泥匡围工程中的应用 6 71 6 2 3 9 8 7 弯矩包 络图 ( 调幅后 ) k N m 计算配筋简 图 图2 栅栏条内力及配筋简图 弯矩包 络图 ( 调幅后 ) k N m 24 0l 4 1 1 0 7 2 5 一rL 一 = = = = =L 一 一 1 O 72 5 21 1 43 剪力包 络图 k N d; d
7、 ; d 嚣 ; d 嚣 5 卵 d 器 ; 选 筋简 图 图3 边梁 内力及配筋简 图 海堤护坡采用栅栏板 , 该构件长期处于海水环 境中。为保证海堤护面的结构耐久性 , 作为试验性 工程中新材料的尝试 , 对上述构件采用G F R P 筋替 代常规的钢筋。G F R P 筋为非金属的材料, 耐腐蚀 性能好 , 试用于处于海水环境且受力较小 , 配筋形 式 简单 的混凝土栅栏 板 中较 为合适 。G F R P筋材 ( 2 2 mm d 1 O mm) 抗拉强度标准值16 0 0 MP a , 远 高于普通钢筋强度标准值。 结合上述 内力计算成果 , 同时根据 G F R P 筋材 相关设计
8、规范对栅栏条及边梁 G F R P 筋材进行选型 ( 主要验算最大裂缝宽度 、 挠度 、 受弯极 限承载力 以 及斜截面受剪承载力计算 ) 。由于 G F R P筋材弹性 模量较低 , 当构件混凝土梁 出现初始裂缝后 , 构件 挠度会突然加大 。因此, G F R P 筋混凝土构件的裂 缝宽度和挠度常作为设计 G F R P 筋混凝土构件的控 制因素。 本工程整体预制栅栏板采用G F R P 作为筋材 , G F R P筋材规 格选 型如下 : 肋条及边梁均采用双面 配筋, 肋条配筋采用2 1 4 ( 单面) ; 边梁配筋采用3 1 4 ( 单面) 。 2 2 G F R P 筋混凝土栅栏板施
9、工 作为试验性工程 中对新材料应用的尝试 , 对玻 璃纤维筋混凝土栅栏板在施工过程中的问题进行 分析。 2 2 1 G F R P筋材立模浇筑 G F R P筋材 由于具有 良好 的耐腐蚀性 能 , 为使 筋材受力较充分, 保护层设置较薄。在混凝土倒入 模具后会出现筋材骨架上浮现象。因为G F R P 筋材 密度较小 , 为 2 1 g c m , 与混凝土密度相近 , 为满足 筋材保护层要求 , 须控制其上浮幅度 。该特点有别 于钢筋混凝土浇筑时在钢筋骨架底部设置垫块控 制保护层厚度。预制栅栏板立模浇筑详见图4 。 图4 预制栅栏板立模浇筑 图 2 。 2 2 预制栅栏板 吊运 预制栅栏板养
10、护至龄期后, 起吊堆放在预制场 地坪, 然后再运至待铺设栅栏板护面的堤段。在吊 运过程中少数栅栏板 出现开裂的现象 , 栅栏板开裂 大多出现在第一次吊运时, 且大多为同一规格( 单 块重量最大) 。 少数栅栏板出现裂缝原 因较复杂 , 主要原因有 以下几方面: 预制栅栏板养护不到位 , 起吊前未 养护至设计强度 ; G F R P筋材与混凝土 的的粘结 广西水利水电 G U A NG X I WA T E R R E S O U R C E SH Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 4 ( 4 ) 强度低 , 该批筋材采用缠绕尼龙丝进行加肋
11、 , 这种 加肋方式使筋材与混凝土粘结性能反而降低; 起 吊时 , 尽量采用 4 点起 吊 , 若采用 同一边梁 的2 点起 吊, 导致边梁受力较大, 且梁截面短边作高长边作 宽 , 不利于边梁抗弯。 2 2 - 3 预制栅栏板安放 预制栅栏板安放前检查垫层 , 符合要求后方可 安装 , 以保证 风浪条件下护坡结构 的稳定 、 坡面坡 度和平整度 。栅栏板 自下而上规则摆放 , 安放时应 与垫层接触牢固, 但不应使用 2 片石支垫。注意缝 宽须均匀 , 控制相邻块体的缝宽及高差须满足相应 规范要求 。 2 3 G F R P 筋混凝土栅栏板实施后效果 玻璃纤 维筋混凝土栅栏 板经过定制筋材 绑
12、 扎筋材一立模浇筑一吊运一安放等过程后 , 形成海 堤护面 。采 用玻璃纤维筋材 的栅栏板相较 于传 统 钢筋混凝 土栅栏板 , 很好地解决 了沿海地 区的钢筋 腐蚀问题, 同时满足混凝土栅栏板抵御风浪作用以 及其吊装过程中的结构内力要求。具体实施后效 果见图5 。 图5 栅栏板 实施现场 4结 语 海工结构的腐蚀 问题较为突出 , 常规 的海工钢 筋混凝土结构通过采用加厚混凝土保护层作 为防 腐措施 , 其对内部钢筋防氯盐腐蚀也仅有 1 5 年左 右, 这与永久海工建筑物的耐久要求相距甚远。采 用 G F R P 筋混凝土栅栏板可解决海洋围堤工程护面 结构 的钢筋腐蚀问题 , 通过其在条子泥
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