橋梁中拉拔節(jié)點的耐久性研究

劉潤東 魯麗華

(沈陽工業(yè)大學建筑工程學院,遼寧 沈陽 110000)

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橋梁中拉拔節(jié)點的耐久性研究

劉潤東 魯麗華

(沈陽工業(yè)大學建筑工程學院,遼寧 沈陽 110000)

對橋梁工程施工現場提供的有效數據進行了分析，利用縮尺模型的試件進行了粘結拉拔以及凍融循環(huán)試驗研究，得出了凍融循環(huán)次數對試驗的粘結強度與鋼筋滑移量的影響。

粘結強度，凍融循環(huán)，拉拔試驗，鋼筋

現階段，我國城市為了減少交通擁堵和解決人們出行問題，在城市中大量建設高架橋來有效緩解交通壓力。在高架橋的建設以及施工過程中為了縮短工期、節(jié)約人力成本和降低施工對現有交通的干擾常常會將現澆橋梁改為預制橋梁。現澆橋梁改成預制橋梁通常是下部結構(蓋梁與墩柱)改為預制拼裝方案。

在橋墩預制過程中，預先埋置金屬波紋管和壓漿管進去，然后再運輸到橋址處進行現場的拼裝對接，灌漿連接的工藝。施工現場橋墩拼接完成后，從壓漿管中輸入注漿材料，待波紋管中注滿漿料后，用水泥對外露的壓漿管進行封裝，整個施工過程就算完成。

1 材料選取

本次試驗材料選取皆是依據實測數據選取，實測數據結果全部符合試驗選取規(guī)則。

1)混凝土材料選取。試驗選用的水泥是大連青山水泥廠生產的以黏土和石灰石為主料標號425的普通硅酸鹽水泥，其中有5%左右的磨細石膏作為它的水硬性膠凝材料。試驗選取的石子是遼陽順平石子廠出產的石灰?guī)r碎石，最大粒徑25 mm級配良好，通過現場觀察以及廠家提供的數據來說級配良好，得到的混凝土相對來說密實均勻，并且在節(jié)約水泥方面具有不錯的效果。試驗所選取的砂子是產地為本溪的河砂，含泥量為2.0%，細度模數2.4左右。由于砂子顆粒過于細，其表面積相對較大，水泥的消耗也變大，試件施工過程中拌制粘度也大；反之過粗，造成混凝土的凝聚性差，產生泌水和離析現象，對試驗結果的精準度造成不利影響。所以這里采用大多數試驗所采用的中砂。

2)鋼筋材料選取。鋼筋選取了表面無明顯銹蝕痕跡的HRB335月牙形螺紋鋼筋，之后任選三根400 mm的試樣，通過對鋼筋的單向拉伸試驗確定其相對應的屈服強度和極限抗拉強度。具體實測參數如下：直徑為10 mm，截面積78.54 mm2，屈服強度為335 MPa，極限強度為455 MPa。

3)注漿材料選取。注漿原料由水泥砂漿以及改性環(huán)氧樹脂乳液經過后摻法混合而成。其中，組成的水泥、石子和砂子的選取跟上面的混凝土材料的選取沒有區(qū)別。改性環(huán)氧樹脂乳液選用的是上海三飛公司生產的SF-101型半固體水性環(huán)氧樹脂乳液，其基本指標如下：固含量在0.5左右，粘度則小于2 Pa·s，環(huán)氧值在0.34～0.46范圍內。固化劑則使用的是一種淺棕色改性芳香胺，其粘度則小于10 Pa·s，胺值在270上下。

4)金屬波紋管。試驗選取湖南洪河金屬廠制作的內徑為25 mm不銹鋼波紋管表面帶肋，注漿與其接觸面積大，試件整體粘結力提高，按照試驗要求每段剪切成長度為210 mm。

2 試驗概況

本次試驗主要研究凍融與非凍融情況下拉拔試件的粘結強度與極限強度滑移量，目的是為了研究凍融情況對拉拔試驗的影響。

1)制作工藝。首先，在試件制作過程中采用特殊工藝進行制作，要求金屬波紋管在施工過程中預埋入混凝土中，同時還要考慮到要保持波紋管穩(wěn)固且與底面垂直，所以對模具的要求有特殊要求。本次試驗模具采用的是特制模具，模具為一上方無蓋的長方形金屬模具，兩側具有U形開口，方便與金屬波紋管對接。為了保證波紋管在澆筑過程中處于中間位置且使受力狀況能夠與實際情況下鋼筋端部的受力狀態(tài)吻合。要求兩個待澆筑模具并排放置，將金屬波紋管放置于兩個模具U形開口中，波紋管水平放置，不可轉動。在模具U形卡口與波紋管之間進行聚氨酯泡沫粘結劑的噴涂，使波紋管不可轉動即可。這段特殊工藝之后的細節(jié)工藝與一般性的化學植筋工藝相同。其次，注漿材料的制作工藝有兩種方法：同摻法和后摻法。同摻法與后摻法的區(qū)別在于同摻法是將所有材料按照一定比例全部放入一個容器中進行攪拌，在攪拌過程中材料進行混合以及發(fā)生化學反應；而后摻法是先將水泥砂漿進行混合然后再添加水性環(huán)氧樹脂乳液，整個攪拌過程和化學反應分為兩次。經過試驗證明后摻法制作而成的試件效果明顯好于同摻法的試件。最終試驗成型如圖1所示。

2)試驗儀器。拉拔試驗需要的設備與儀器具體如下：10 t萬能伺服儀、快速凍融試驗機、東華測距儀。其中，10 t萬能伺服儀用于測量試件的破壞荷載和位移，溫度傳感器測量凍融循環(huán)時試件的中心溫度確保凍融循環(huán)的準確性；東華測距儀用于測量整個試驗過程中模具變形量，由此反推出鋼筋滑移量。

拉拔試驗還需要相應的模具才能有效進行，模具以吊籃的形式制作，具體組成有：兩塊20 mm的長方形鐵板(長400 mm，寬400 mm)、4根直徑為16 mm長400 mm的螺紋鋼桿，一端鋼板正中部分焊有長度為20 mm直徑為15 mm的鋼制拉桿，拉桿根部套入鋼板并焊接而成，另一端鋼板中心有一個直徑為30 mm的開口，供試件中金屬波紋管和鋼筋穿過與萬能伺服儀連接。

對試件的凍融循環(huán)按照混凝土快速凍融試驗方法進行：首先，在試件標準養(yǎng)護一個周期后，取出之后放入水中浸泡，水溫控

制在17 ℃左右，浸泡時水面高出試件頂面10 mm即可；之后，按需要溫度調好快速凍融機，然后將試驗溫度探頭放入試件預先打好的孔洞當中并將裝有溫度探頭的試件放在試件的中心位置，然后方可開始凍融循環(huán)試驗。待凍融循環(huán)結束后，將相應的試件進行拉拔，整個試驗完成。

3)試驗結果。按照凍融循環(huán)次數進行編號，其中D00代表凍融循環(huán)次數為0，依次類推。經過拉拔試驗得到具體數據如表1所示。

表1 拉拔試驗數據表

從表1中可以看出，沒有經過凍融循環(huán)的試件，極限強度下的滑移量在0.44 mm左右，極限強度在29.04 kN。整體來看，最大荷載值隨著凍融循環(huán)次數的增加而下降，極限滑移量也隨著凍融循環(huán)次數的增加而增加。在凍融初期，最大荷載下滑量還不算太大，之后伴隨著凍融循環(huán)次數的增加，最大荷載值的下滑量也開始加劇變大，鋼筋的滑移量趨勢也開始增加。直到凍融循環(huán)次數達到150次左右，此時試件極限強度下的鋼筋滑移量達到1.23 mm，最大荷載則維持在22.2 kN左右。整個試件經過150次凍融循環(huán)后，粘結強度的的下降仍然在25%的強度損失率范圍內。

3 結語

1)隨著凍融次數增加，拉拔試件的粘結強度也隨著凍融次數逐漸下降。

2)隨著凍融次數增加，拉拔試件的極限強度滑移量也隨著凍融次數逐漸下降。

3)凍融次數較少時，粘結強度下降量并不多，隨著凍融次數的不斷增加下降量也開始增加。

[1] 葛繼平，王志強，李建中．裝配式預應力混凝土雙柱橋墩抗震性能研究進展[J]．地震工程與工程振動，2013，33(3)：192-198．

[2] 宋 凱，張劍英．預制節(jié)段拼裝橋墩研究進展[J]．城市道橋與防洪，2014(6)：282-285．

[3] 唐 軒．談道路與橋梁工程技術創(chuàng)新[J]．工程技術：(引文版)，2016(7)：132．

[4] 姜麗萍，鄧文峰，劉 偉．有限元分析在無機膠后錨固技術試驗研究中的應用[J]．四川建筑科學研究，2015，41(2)：85-87．

[5] 丁百湛，孫 明，金 嶺．關于JGJ 145—2013混凝土后錨固技術規(guī)程的問題探討[J]．磚瓦，2015(9)：52-57．

The durability research on drawing joint in bridge

Liu Rundong Lu Lihua

(ArchitecturalEngineeringSchool,ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110000,China)

Through to the construction site to provide effective data analysis, this paper discusses from the aspects of the durability of the adhesive is studied by using scale model of specimen drawing and freeze-thaw cycle test research, obtained the number of times of freeze-thaw cycle test has influenced the bonding strength with steel slippage.

bond strength, freeze-thaw cycle, drawing test, steel

1009-6825(2017)17-0140-02

2017-03-25

劉潤東(1992- ),男,在讀碩士; 魯麗華(1972- ),女,副教授

U441

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