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為什么梁配筋多了反而不安全？

發(fā)布時(shí)間：2020-08-06

對(duì)于梁的配筋量，規(guī)范中明確規(guī)定，不允許設(shè)計(jì)成超筋梁和少筋梁，對(duì)最大、最小配筋率均有限值。配筋多了，不能發(fā)揮鋼筋的受拉性能；配筋少了，不能充分發(fā)揮混凝土的抗壓性能。它們的破壞是沒有預(yù)兆的脆性破壞，不僅浪費(fèi)，而且還存在安全隱患。 梁配筋多了反而不安全？ 非土建專業(yè)人員可能不太理解 下面這個(gè)經(jīng)典的“梁受彎試驗(yàn)” 分別對(duì)“適筋梁、超筋梁、少筋梁” 做受彎對(duì)比試驗(yàn) 從原理上做出清晰解讀 非土建專業(yè)人員看了也懂了 ↓↓↓ 鋼筋是受拉的，混凝土是抗壓的，只有二者共同工作才能使構(gòu)件合理的受力。試驗(yàn)表明，當(dāng)配筋率大小不同時(shí)，三種截面的破壞形式分別如下。 ?1? 適筋梁 適筋梁的配筋率在正常范圍內(nèi)，其破壞過程可分為三個(gè)階段：第一階段（裂縫出現(xiàn)前階段）、第二階段（帶裂縫工作階段）、第三階段（破壞階段）。適筋梁的破壞不是突然發(fā)生的，破壞前有明顯的裂縫和撓度，這種破壞稱為塑性破壞。 適筋梁的鋼筋和混凝土的強(qiáng)度均能充分發(fā)揮作用，且破壞前有明顯的預(yù)兆，故在正截面強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)控制鋼筋的用量，將梁設(shè)計(jì)成適筋梁。 適筋梁破壞過程演示 說明：配筋是適量、科學(xué)的，那么破壞時(shí)是縱向鋼筋的屈服先于受壓區(qū)混凝土被壓碎，梁是因鋼筋受拉屈服而逐漸破壞的，破壞過程較長(zhǎng)，有一定的延性，屬于延性破壞，在破壞之前有明顯的破壞前兆，是可以預(yù)料且避免災(zāi)害發(fā)生。 ?2? 超筋梁 梁內(nèi)縱向受拉鋼筋配置過多，在受拉鋼筋屈服之前，受壓區(qū)的混凝土已經(jīng)被壓碎，破壞時(shí)受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變，梁的截面破壞，這種破壞稱為超筋破壞。 由于破壞時(shí)受拉鋼筋應(yīng)力遠(yuǎn)小于屈服強(qiáng)度，所以裂縫延伸不高，裂縫寬度不大，梁破壞前的撓度也很小，破壞很突然，沒有明顯預(yù)兆，這種破壞稱為脆性破壞。超筋梁不僅破壞突然，而且用鋼量大，既不安全又不經(jīng)濟(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)不允許采用超筋梁。 超筋梁破壞過程演示 說明：超筋破壞是指當(dāng)構(gòu)件受拉區(qū)配筋量很高時(shí)，則破壞時(shí)受拉鋼筋不會(huì)屈服，破壞是因混凝土受壓邊緣達(dá)到極限壓應(yīng)變、混凝土被壓碎而引起的。 危害：超筋破壞屬于脆性破壞。就是受壓的混凝土先被壓碎，而鋼筋還沒有發(fā)揮它的作用，構(gòu)件就已經(jīng)被破壞了。而且在短時(shí)間內(nèi)迅速破壞，受拉區(qū)裂縫不明顯，破壞前沒有明顯的預(yù)兆。 ?3? 少筋梁 梁內(nèi)縱向受拉鋼筋配置過少，加載初期，拉力初期鋼筋與混凝土共同承擔(dān)。當(dāng)受拉區(qū)出現(xiàn)第一條裂縫后，混凝土退出工作，拉力幾乎全部由鋼筋承擔(dān)，受拉鋼筋越少，鋼筋應(yīng)力增加也越多。 如果縱向受拉鋼筋數(shù)量太少，使裂縫處縱向受拉鋼筋應(yīng)力很快達(dá)到鋼筋的屈服強(qiáng)度，甚至被拉斷，而這時(shí)受壓區(qū)混凝土尚末被壓碎，這種破壞稱為少筋破壞。 少筋梁破壞時(shí)，裂縫寬度和撓度都很大，破壞突然，沒有明顯預(yù)兆，這種破壞也稱為脆性破壞。少筋梁截面尺寸一般都比較大，受壓區(qū)混凝土的強(qiáng)度沒有充分利用，既不安全又不經(jīng)濟(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)不允許采用少筋梁。 少筋梁破壞過程演示 說明：少筋破壞是指縱向配筋率過低，混凝土抗壓性能還未充分發(fā)揮，破壞從鋼筋開始，鋼筋甚至被拉斷。 危害：少筋破壞也屬于脆性破壞，為“一裂即壞”型?；炷吝€未開裂，鋼筋就已斷裂，破壞彎矩往往低于構(gòu)件開裂時(shí)彎矩，破壞前也沒有明顯預(yù)兆。

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2019

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高壓旋噴樁施工工藝

發(fā)布時(shí)間：2019-03-05

高壓旋噴樁施工技術(shù)是70年代日本首先提出，它是在靜壓灌漿的基礎(chǔ)上，引進(jìn)水力采煤技術(shù)而發(fā)展起來的，是利用射流作用切割摻攪地層，改變?cè)貙拥慕Y(jié)構(gòu)和組成，同時(shí)灌入水泥漿或復(fù)合漿形成凝結(jié)體，借以達(dá)到加固地基和防滲止水的目的。?一、適用范圍：?1、受土層、土的粒度、土的密度、硬化劑粘性、硬化劑硬化時(shí)間影響小，可廣泛應(yīng)用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉質(zhì)粘土、（亞粘土）、粉土（亞砂土）、砂土、黃土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多種土層。?2、可作為既有建筑和新建建筑的地基加固之用，也可作為基礎(chǔ)防滲之用；可作為施工中的臨時(shí)措施（如深基坑側(cè)壁擋土或擋水、防水帷幕等），也可作為永久建筑物的地基加固、防滲處理。?3、當(dāng)用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性、地下水流速過大和已涌水的地基工程時(shí)，宜通過試驗(yàn)確定其適用性。??二、工藝原理及設(shè)計(jì)要求?1.加固原理??高壓噴射注漿法是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水、（空氣）成為20～40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖切、擾動(dòng)、破壞土體，同時(shí)鉆桿以一定速度逐漸提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個(gè)圓柱狀固結(jié)體（即旋噴樁），以達(dá)到加固地基或止水防滲的目的。??根據(jù)噴射方法的不同，噴射注漿可分為單管法、二重管法和三重管法。??單管法：?jiǎn)螌訃娚涔?，僅噴射水泥漿。??二重管法：又稱漿液氣體噴射法，是用二重注漿管同時(shí)將高壓水泥漿和空氣兩種介質(zhì)噴射流橫向噴射出，沖擊破壞土體。在高壓漿液和它外圈環(huán)繞氣流的共同作用下，破壞土體的能量顯著增大，最后在土中形成較大的固結(jié)體。??三重管法：是一種漿液、水、氣噴射法，使用分別輸送水、氣、漿液三種介質(zhì)的三重注漿管，在以高壓泵等高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生高壓水流的周圍環(huán)繞一股圓筒狀氣流，進(jìn)行高壓水流噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成較大的空隙，再由泥漿泵將水泥漿以較低壓力注入到被切割、破碎的地基中，噴嘴作旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動(dòng)，使水泥漿與土混合，在土中凝固，形成較大的固結(jié)體，其加固體直徑可達(dá)2m。???噴射注漿法的加固半徑和許多因素有關(guān)，其中包括噴射壓力P、提升速度S、被加固土的抗剪強(qiáng)度τ、噴咀直徑d和漿液稠度B。加固范圍與噴射壓力P、噴咀直徑d成正比，與提升速度S、土的抗剪強(qiáng)度τ和漿液稠度B成反比。加固體強(qiáng)度與單位加固體中的水泥摻入量和土質(zhì)有關(guān)。??單管、二重管、三重管旋噴樁機(jī)注漿施工示意參見圖1、圖2、圖3。?2.成樁機(jī)理??高壓噴射注漿的成樁機(jī)理包括以下五種作用：??（1）高壓噴射流切割破壞土體作用。噴射流動(dòng)壓以脈沖形式?jīng)_擊破壞土體，使土體出現(xiàn)空穴，土體裂隙擴(kuò)張。??（2）混合攪拌作用。鉆桿在旋轉(zhuǎn)提升過程中，在射流后部形成空隙，在噴射壓力下，迫使土粒向著與噴咀移動(dòng)方向相反的方向（即阻力小的方向）移動(dòng)位置，與漿液攪拌混合形成新的結(jié)構(gòu)。??（3）升揚(yáng)置換作用（三重管法）。高速水射流切割土體的同時(shí)，由于通入壓縮氣體而把一部分切下的土粒排出地上，土粒排出后所留空隙由水泥漿液補(bǔ)充。??（4）充填、滲透固結(jié)作用。高壓水泥漿迅速充填沖開的溝槽和土粒的空隙，析水固結(jié)，還可滲入砂層一定厚度而形成固結(jié)體。??（5）壓密作用。高壓噴射流在切割破碎土層過程中，在破碎部位邊緣還有剩余壓力，并對(duì)土層可產(chǎn)生一定壓密作用，使旋噴樁體邊緣部分的抗壓強(qiáng)度高于中心部分。旋噴樁固結(jié)體情況圖4所示。?三、工藝流程?高壓旋噴樁施工工藝流程圖見圖5。?四、施工工藝??1、鉆機(jī)定位。移動(dòng)旋噴樁機(jī)到指定樁位，將鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心，同時(shí)整平鉆機(jī)，放置平穩(wěn)、水平，鉆桿的垂直度偏差不大于1%～1.5%。就位后，首先進(jìn)行低壓（0.5MPa）射水試驗(yàn)，用以檢查噴嘴是否暢通，壓力是否正常。??2、制備水泥漿。樁機(jī)移位時(shí)，即開始按設(shè)計(jì)確定的配合比拌制水泥漿。首先將水加入桶中，再將水泥和外摻劑倒入，開動(dòng)攪拌機(jī)攪拌10～20分鐘，而后擰開攪拌桶底部閥門，放入第一道篩網(wǎng)（孔徑為0.8mm），過濾后流入漿液池，然后通過泥漿泵抽進(jìn)第二道過濾網(wǎng)（孔徑為0.8mm），第二次過濾后流入漿液桶中，待壓漿時(shí)備用。??3、鉆孔（三重管法）。當(dāng)采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔時(shí)，鉆頭在預(yù)定樁位鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高（預(yù)鉆孔孔徑為15cm）。??4、插管（單重管法、二重管法）。當(dāng)采用旋噴注漿管進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，鉆孔和插管二道工序可合而為一。當(dāng)?shù)谝浑A段貫入土中時(shí)，可借助噴射管本身的噴射或振動(dòng)貫入。其過程為：?jiǎn)?dòng)鉆機(jī)，同時(shí)開啟高壓泥漿泵低壓輸送水泥漿液，使鉆桿沿導(dǎo)向架振動(dòng)、射流成孔下沉；直到樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高，觀察工作電流不應(yīng)大于額定值。三重管法鉆機(jī)鉆孔后，拔出鉆桿，再插入旋噴管。在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可用較小壓力（0.5～1.0MPa）邊下管邊射水。??5、提升噴漿管、攪拌。噴漿管下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)，旋轉(zhuǎn)不停，高壓泥漿泵壓力增到施工設(shè)計(jì)值（20～40MPa），坐底噴漿30s后，邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)，同時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和試樁確定的提升速度提升鉆桿。若為二重管法或三重管法施工，在達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，接通高壓水管、空壓管，開動(dòng)高壓清水泵、泥漿泵、空壓機(jī)和鉆機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并用儀表控制壓力、流量和風(fēng)量，分別達(dá)到預(yù)定數(shù)值時(shí)開始提升，繼續(xù)旋噴和提升，直至達(dá)到預(yù)期的加固高度后停止。??6、樁頭部分處理。當(dāng)旋噴管提升接近樁頂時(shí)，應(yīng)從樁頂以下1.0m開始，慢速提升旋噴，旋噴數(shù)秒，再向上慢速提升0.5m，直至樁頂停漿面。??7、若遇礫石地層，為保證樁徑，可重復(fù)噴漿、攪拌：按上述4～6步驟重復(fù)噴漿、攪拌，直至噴漿管提升至停漿面，關(guān)閉高壓泥漿泵（清水泵、空壓機(jī)），停止水泥漿（水、風(fēng)）的輸送，將旋噴漿管旋轉(zhuǎn)提升出地面，關(guān)閉鉆機(jī)。??8、清洗。向漿液罐中注入適量清水，開啟高壓泵，清洗全部管路中殘存的水泥漿，直至基本干凈。并將粘附在噴漿管頭上的土清洗干凈。??9、移位。移動(dòng)樁機(jī)進(jìn)行下一根樁的施工。??10、補(bǔ)漿。噴射注漿作業(yè)完成后，由于漿液的析水作用，一般均有不同程度的收縮，使固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴，要及時(shí)用水灰比為1.0的水泥漿補(bǔ)灌。??五、質(zhì)量通病的處理?1.不冒漿或冒漿量少。?通常原因是加固土層粒徑過大，孔隙較多，可采取以下措施：?1）加大漿液濃度，可以從1.1加大到1.3左右繼續(xù)噴射。?2）灌注粘土漿或加細(xì)砂、中砂，待孔隙填滿后再繼續(xù)正常噴射。?3）在漿液中摻加骨料。?4）加泥球封閉后繼續(xù)正常噴射。?5）灌注水泥砂漿后，再將孔內(nèi)水泥漿置換成粘土漿，待孔隙填滿后繼續(xù)正常噴射。?2.冒漿量過大。?通常是有效噴射范圍與噴漿量不適應(yīng)有關(guān)，可采取以下措施：?1）提高噴射壓力。?2）適當(dāng)縮小噴嘴直徑。?3）適當(dāng)加快提升速度。由于冒漿量中含有地層顆粒和漿液的混合體，目前對(duì)冒漿中的水泥的分離回收尚無適宜方法，在施工中多采用過濾、沉淀、回收調(diào)整濃度后再利用。?3.凹穴處理。?1）在噴射灌漿完畢時(shí)，即連續(xù)或間斷地向噴射孔內(nèi)靜壓灌注漿液，直至孔內(nèi)混合液凝固不在下沉。?2）在噴射灌漿完成后，向凝固體與其上部結(jié)構(gòu)之間的空隙進(jìn)行第二次靜壓灌漿，漿液的配比應(yīng)為不收縮且具有膨脹性的材料，如采用水泥∶水∶鋁粉的配比為9.8∶6.9∶0.3的漿液。

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