某工程索道沿線A支架的可靠性鑒定

王家偉

（甘肅省建筑科學(xué)研究院，甘肅　蘭州　730050）

某工程索道沿線A支架的可靠性鑒定

王家偉

（甘肅省建筑科學(xué)研究院，甘肅蘭州730050）

由于索道沿線A支架建造年代較久，使用時間較長，某公司擬對索道沿線支架進行技術(shù)改造，為確定索道沿線A支架的可靠性，對索道沿線A支架進行可靠性鑒定。根據(jù)現(xiàn)場檢測條件，此次鑒定采用核查各項資料，并結(jié)合現(xiàn)場檢測，計算分析以及宏觀調(diào)查的方法進行。A支架長期暴露于大氣環(huán)境，缺少防護措施，導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)剝蝕、風(fēng)化、開裂現(xiàn)象，造成支架承載力下降。為加強對已有構(gòu)筑物的安全與合理使用的技術(shù)管理，對A支架進行可靠性鑒定。

支架；可靠性；鑒定；評級

某工程索道沿線支架設(shè)計建造于70年代，使用年限近50年，索道主要用于礦山與選礦車間之間的礦石運輸，A支架采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)布置如圖1所示，外貌如圖2所示，高度為7.5m。A支架采用階梯型無筋擴展獨立基礎(chǔ)，持力層為濕陷性黃土，設(shè)置100mm厚75#素混凝土墊層。A支架采用200#混凝土，保護層厚度25mm，基礎(chǔ)采用150#混凝土。

圖1　結(jié)構(gòu)示意圖

圖2　現(xiàn)場外貌

A支架所處地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.15g，設(shè)計地震分組為第三組。

1　檢測內(nèi)容及結(jié)果

1.1使用環(huán)境調(diào)查

該索道沿線支架所處地區(qū)，屬騰格里沙漠和祁連山余脈向黃土高原過渡地帶，地勢由東南向西北傾斜，全境呈桃葉形狹長狀。海撥在1275～3321m之間。該地區(qū)氣候干燥，降雨量稀少，冬季寒冷，四季溫差較大，晝夜溫差大。

1.2地基基礎(chǔ)

1.2.1地基基礎(chǔ)構(gòu)造調(diào)查

A支架基礎(chǔ)持力層為濕陷性黃土，設(shè)置100mm厚75#素混凝土墊層，不滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007—2011）中第8.2.1條關(guān)于“墊層混凝土強度等級不宜低于C10”的規(guī)定。設(shè)計圖紙中未明確對于濕陷性黃土作為持力層的具體處理措施，不滿足《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）第6.1條有關(guān)地基處理的相關(guān)規(guī)定。

A支架基礎(chǔ)形式均為階梯型無筋擴展獨立基礎(chǔ)，采用150#混凝土，不滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007—2011）中第8.2.1條關(guān)于“混凝土強度等級不應(yīng)低于C20”的要求。基礎(chǔ)埋深為2.5m，覆土厚度為0mm，階梯寬度為0.4～0.5m，階梯高度為0.8～0.9m，滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007—2011）中第8.1.2條關(guān)于“采用無筋擴展基礎(chǔ)的鋼筋混凝土柱，其柱腳高度h1不得小于柱腳寬度b1，并不應(yīng)小于300mm且不小于20d（d為20mm）”的規(guī)定。

1.3上部承重結(jié)構(gòu)

1.3.1混凝土強度檢測

檢測時，A支架混凝土齡期已超過《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23—2011）中關(guān)于混凝土齡期為14～1000d的要求，考慮到長齡期混凝土的特點，現(xiàn)齡期混凝土強度推定值按《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》（GB50367—2013）的相關(guān)要求進行修正。

采用回彈法進行混凝土強度檢測，按單個構(gòu)件進行混凝土強度評定，A支架修正后現(xiàn)齡期混凝土強度推定值為27.5MPa，滿足設(shè)計混凝土強度等級200#的要求，但不滿足《構(gòu)筑物抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50117—2014）中第11.4.6條關(guān)于“鋼筋混凝土單柱支架混凝土強度等級，不宜低于C30”的要求。

按回彈測區(qū)的30%進行碳化深度測量，碳化深度大于6.0mm。在進行混凝土構(gòu)件強度評定時，已考慮了碳化深度的影響。

1.3.2鋼筋配置檢測

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50784—2013）的要求，對A支架采用PS200型鋼筋探測儀對相鄰兩側(cè)箍筋間距、主筋數(shù)量及保護層厚度進行檢測，如圖3，4所示，A支架相鄰兩側(cè)主筋數(shù)量均滿足設(shè)計要求，箍筋間距滿足《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204—2015）中綁扎箍筋允許偏差±20mm的規(guī)定。

圖3　重側(cè)掃描圖形

圖4　正面掃描圖形

1.3.3缺陷、損傷及腐蝕情況檢查

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對索道沿線A支架進行檢查，發(fā)現(xiàn)由于使用時間較長，A支架表面風(fēng)化較為嚴(yán)重，存在剝蝕、局部破損以及鋼筋外露現(xiàn)象，支架柱角部沿鋼筋出現(xiàn)豎向裂縫，裂縫寬度為1.5～3.0mm，裂縫深度至內(nèi)部鋼筋表面，混凝土內(nèi)部鋼筋表面嚴(yán)重銹蝕，銹蝕厚度達0.15～0.30mm，根據(jù)該裂縫出現(xiàn)的位置、形式及特點可以得出，此類裂縫產(chǎn)生的原因主要為混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕，造成的混凝土表面脹裂，嚴(yán)重影響支架的耐久性以及支架的承載能力。A支架橫擔(dān)根部重側(cè)出現(xiàn)斜向裂縫，裂縫寬度為0.10～0.20mm，根據(jù)裂縫形式及走向可以確定其為受力裂縫。

2　結(jié)構(gòu)計算復(fù)核

根據(jù)現(xiàn)行《構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50191-2012）的要求，對A支架進行抗震承載力和配筋驗算。

2.1結(jié)構(gòu)驗算的基本參數(shù)

2.1.1計算模型

索道沿線A支架采用7.5m高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支架，A支架兩側(cè)間距距離其它支架分別為190m、185m。按照原設(shè)計圖紙進行簡化建模，構(gòu)件截面尺寸、強度及材料性能均按照設(shè)計強度及性能進行取值。

2.1.2荷載取值

支架的主要荷載為支架自重、線路設(shè)備自重，各種鋼絲繩的垂直力與水平力以及密封鋼絲繩與鞍座的摩擦力；附加荷載為風(fēng)、雪荷載，見表1。荷載組合分為索道運行與索道停運兩種不同工況，本次計算按最不利荷載組合進行計算。經(jīng)簡化計算，A支架橫擔(dān)重側(cè)與輕側(cè)荷載取值分別為93.5kN與34.3kN。地震參數(shù)取抗震設(shè)防烈度為7度，基本地震加速度值為0.15g，地震分組為第三組。

表1　荷載調(diào)查

2.2驗算結(jié)果

2.2.1柱軸壓比

索道沿線A支架軸壓比計算結(jié)果為0.05，滿足《構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50191-2012）第6.3.6條“最大軸壓比限值為0.75”的要求。

2.2.2地震作用下最大水平位移

索道沿線A支架地震作用下X方向最大水平位移為4.4mm，Y方向最大水平位移為2.5mm。

2.3承載力驗算

通過對A支架的承載力驗算，滿足R/γ0S≥1.0，抗力與效應(yīng)之比滿足規(guī)范要求。

2.4抗震構(gòu)造措施核查

2.4.1截面尺寸

A支架柱最小截面寬度為900mm，最小截面高度為1100mm，截面長邊與短邊的邊長比最大為1.22，滿足《構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50191-2012）第6.3.5條關(guān)于“柱的截面寬度與高度均不宜小于400mm，截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3”的要求。

2.4.2鋼筋混凝土支架柱配筋率

A支架柱縱向受力鋼筋對稱布置，縱向鋼筋最小配筋率為0.63%，不滿足《構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50191-2012）第6.3.7.1條關(guān)于“框架抗震等級為二級時，柱縱向受力鋼筋的最小配筋率為0.8%”的要求；單側(cè)最小配筋率為0.21%，滿足《構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50191-2012）第6.3.7.1條關(guān)于“框架抗震等級為二級時，柱單側(cè)配筋率不應(yīng)小于0.2%”的要求。

2.4.3鋼筋混凝土支架柱箍筋

索道沿線A支架柱箍筋最小直徑為Φ8，滿足《構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50191-2012）第6.3.7.2條關(guān)于“框架抗震等級為二級的情況下，柱箍筋最小直徑為Φ8”的規(guī)定；箍筋最大間距為300mm，不滿足《構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50191-2012）第6.3.7.2條關(guān)于“框架抗震等級為二級的情況下，柱箍筋最大間距為8d、100中較小值（d為20mm）”規(guī)定。

3　可靠性鑒定評級

支架作為工業(yè)構(gòu)筑物，依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2008），應(yīng)劃分為構(gòu)件、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、鑒定單元三個層次；其中結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和構(gòu)件兩個層次的鑒定評級，應(yīng)包括安全性等級和使用性等級評定，由此綜合評定其可靠性等級；根據(jù)檢查及計算復(fù)核結(jié)果，并在此基礎(chǔ)上按照《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144—2008）的相關(guān)規(guī)定將A支架作為一個鑒定單元進行可靠性鑒定評級，具體評級見表2～4。

表2　安全性鑒定評級

表3　正常使用性鑒定評級

表4　可靠性鑒定評級

4　結(jié)論及建議

根據(jù)上述檢測鑒定結(jié)果及《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2008）的規(guī)定，由于索道沿線支架建造年代較早，受當(dāng)時設(shè)計規(guī)范及經(jīng)濟形勢局限，在抗震設(shè)防及結(jié)構(gòu)耐久性5結(jié)束語

等方面標(biāo)準(zhǔn)較低，使用年限已經(jīng)超過40年，長期暴露于大氣環(huán)境中，鋼筋混凝土支架表面風(fēng)化、腐蝕較為嚴(yán)重，混凝土表面剝蝕，鋼筋銹蝕，嚴(yán)重影響索道沿線支架混凝土構(gòu)件的耐久性能，索道沿線A支架可靠性評級為三級。建議對索道沿線鋼筋混凝土支架進行加固處理。

20世紀(jì)70年代國內(nèi)對外經(jīng)濟引進，一大批援建工業(yè)建（構(gòu)）筑物出現(xiàn)，現(xiàn)任被使用，但面臨技術(shù)改造及設(shè)備升級，因此對建（構(gòu)）筑物進行可靠性鑒定很有必要。根據(jù)鑒定結(jié)果，該批建筑物施工質(zhì)量較好，受當(dāng)時標(biāo)準(zhǔn)及經(jīng)濟形勢的影響，存在的主要問題為混凝土耐久性較差，風(fēng)化、剝蝕嚴(yán)重，影響構(gòu)件的可靠性，加固處理后可繼續(xù)使用。

［1］住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)（GB50144-2008）［S］.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.

［2］中國有色金屬工業(yè)協(xié)會.架空索道工程技術(shù)規(guī)范（GB5 0127-2007）［S］.中國計劃出版社.

［3］住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2011）［S］.中國建筑工業(yè)出版社.

［4］住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范（GB50191-2012）［S］.中國計劃出版社.

［5］住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范（GB/T50476—2008）［S］.中國建筑工業(yè)出版社.

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