温度对钢管混凝土拱桥管内混凝土脱粘的影响.pdf
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1、公路交通技术2 0 1 3年 1 0月 第 5期T e c h n o l o g y o f H i g h w a y a n d T r a n s p o r t O c t 2 0 1 3 N o 5 温度对钢管混凝土拱桥管 内混凝土脱粘的影响 殷 迅 ( 重庆市中检建筑工程质量检测有限公司, 重庆4 0 0 0 2 3 ) 摘要: 基于国内钢管混凝土拱桥管内混凝土检测资料, 结合理论计算, 分析温度对钢管混凝土拱桥管内混凝土脱 粘的影响进行分析, 认为大直径钢管混凝土拱桥脱粘较小直径的更严重, 故从降低脱粘程度考虑, 拱肋钢管直径不 宜大于 1 0 0 0 mm。另外 , 钢管混凝
2、土拱桥拱肋 上宜采用浅色涂装 , 以降低 日照产 生的 管内截 面温差 , 减 小钢 管混凝 土拱肋脱粘程度 。 关键词: 温度 ; 钢管混凝土; 拱桥; 脱粘; 日光辐射; 涂层 文章编号 : 1 0 0 9 6 4 7 7 ( 2 0 1 3 ) 0 5 0 0 9 4 0 5 中图分类号 : U 4 4 8 2 2 文献标识码 : B l n f l u e n c e s o f Te mp e r a t u r e O n Ab h e s io n o f Co n c r e t e i n Tu b e s o f S t e e l Tu b e Co n c r e t
3、e Ar c h Br id g e s YT N Xl 1 n 钢管混凝土是指把混凝土密实填充在钢管 中而 形成 的一种新型复合材料。其优点一是 内填混凝土 而使钢管壁的稳定性得 以增强 ; 二是管 内混凝土受 到外部钢管的套箍作用, 使得整个构件具有更高 的 抗变形能力和抗压强度 。 在钢管混凝土拱桥 中, 主拱肋 ( 钢管混凝 土结 构) 的质量关系到整座桥梁 的承载能力 、 稳定性等 , 具有重要 的安全保 障作用。钢管混凝土结构中, 只 有在保证管内混凝土与钢管内壁之间紧密接触的前 提下 , 混凝土和钢管这 2种不同材料才能牢固结合 、 形成整体、 共 同受力, 这种新型复合材料的优
4、越性才 能实现 。然而 , 由于 目前 的施工工艺 尚无法保证钢 管 内部的混凝 土完全 均匀充 实而无 缺 陷, 且 钢管 与混凝土这 2种不同材料之间的亲和力有 限, 致使 钢管与管内混凝土很容 易发 生脱粘现象。在钢管 混凝土拱 桥 中, 最容 易发生脱 粘现 象 的部 位在 拱 肋顶部。 1 钢管混凝土拱桥管 内混凝土脱粘研究现状 国外修建的钢管混凝土拱桥数量不多, 因此此 类桥梁设计 、 建设 、 检测 、 养护等方面的研究 目前 主 要集中在国内。 忻嘉昆l 1 1 详细分析 了钢管混凝土拱桥拱肋脱粘 的原因, 并对此类桥梁管 内混凝土与钢管脱粘的种 收稿 日期 : 2 0 1 3
5、 0 3 2 2 作者简介 : 殷迅 ( 1 9 8 0 一) , 男 , 河南省舞阳县人, 硕士 , 工程师 类进行了划分。廖渭扬等 介绍了钢管混凝土拱桥 主拱肋管内混凝土可能发生缺陷的产生机理和相应 的检测方法 , 并 比较和分析了这些检测方法 的优缺 点。涂光亚 从理论上针对脱粘对钢管混凝土拱桥 受力性能的影响进行 了详细分析 , 建立了脱粘计算 模型 , 并对脱粘给整体结构受力造成的影 响和脱粘 产生的原因做了深入研究 , 在此基础上提 出了经济 有效的钢管混凝土拱桥脱粘病害治理措施 。 但国内对钢管混凝土拱桥管内混凝土脱粘的研 究主要是 集 中在 材料方 面 ( 如混凝 土 的收缩效
6、 应 等) , 对温度影响的研究还相对较少 。 2 钢管混凝土拱桥脱粘病害调查结果 中国是世 界上钢管混凝土拱桥建造 最多 的国 家 , 目前已经建成 了 3 0 0多座。为对钢管混凝土拱 桥管 内混凝土脱粘病害有更多了解 , 本文搜集、 汇总 了国内部分钢管混凝土拱桥管内混凝土脱粘 的检测 结果, 见表 1 。从表 1 可 以看 出, 钢管混凝土拱桥普 遍存在程度不一的管 内混凝 土脱粘病害, 脱粘高度 一 般在 1 3 m m。且修建较早的钢管混凝土拱桥脱 粘程度相对较大 , 修建较晚的钢管混凝土拱桥脱粘 程度相对较小 , 其原 因应是桥梁建设 时的技术手段 限制所致 。此外 , 从表 1
7、中还可以看出, 大直径钢管 混凝土拱桥的脱粘程度较小直径的更为严重。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年第 5期 殷迅 : 温度对钢管混凝土拱桥 管内混凝土脱粘的影响 9 5 3 脱粘病害成 因简述 钢管混凝土拱桥拱肋的管内混凝土脱粘一般包 括 2种情况 : 一是钢管混凝土构件管 内混凝土灌注 过程 中造成的不密实或是空洞 ; 二是桥梁运营过程 中 , 自身密实性 良好 的钢管混凝土拱肋 因受到各种 因素 的影响而在钢管与混凝土界 面处产生脱粘 J 。 国内外的相关研究表 明, 钢管混凝 土构件管 内 混凝土脱粘主要有 以下原因 : 混凝土施工工艺
8、不合 理 ; 管内混凝土收缩及徐变效应影响; 不合理 的配合 比设计致使混凝土粘结性不好 ; 混凝土坍落度的影 响 ; 混凝土中添加的膨胀剂种类或剂量使用不当; 温 度应力及轴压 等的反复作用 ; 加劲环或法兰盘设计 不合理等。 4 温度效应对钢管混凝土拱桥脱粘的影响 由表 1的调查结果 可以看 出, 钢管混凝土拱桥 的脱粘病害非常普遍 。新建钢管混凝土拱桥成桥后 一 般都会进行管内混凝土灌注质量检测 , 以及时发 现和处理施工中出现的脱粘 问题 。童林 、 夏桂云 等分析了钢管混凝 土构件运 营过程 中的脱粘机理 , 认为在此类结构中 , 温度变化相对更容易 引起管 内 混凝土脱粘。本文重点
9、分析温度效应对钢管混凝土 拱桥管 内混凝土脱粘 的影响。 4 1 温度效应引起脱粘的机理 钢管混凝土拱桥拱肋等主要构件均暴露在大气 中, 直接承受阳光的照射。钢管混凝土构件核心混 凝土体积远大于钢管体积, 且混凝土与钢管是比热、 导热系数 、 膨胀系数均不同的 2种材料 : 钢材 的比热 远小于混凝土 的比热 , 而其导热系数则 比混凝土大 很多 。外界温度升高时, 钢管 比热较小 , 迅速 吸热 ; 而管 内混凝土 比热较大 , 吸热较慢且需要吸收的热 量相对较多 , 在钢管 吸热进而发生膨胀 时 昆凝土不 可能与之一起 膨胀 。外界 温度降低时 , 温度相对较 高的钢管混凝 土构件会因向外
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