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浅谈桥梁石材栏杆断裂问题

2020-03-15    作者:admin  阅读:330

在现代桥梁规划中, 石材栏杆运用十分广泛, 首要资料有 花岗岩、 青石等。

规划办法一般是, 在桥面上设置钢筋混凝土 栏杆下槛, 作为栏杆根底, 距离1.5~2米左右设置凹槽埋置栏 杆立柱, 栏杆扶手、 栏板则与栏杆立柱选用榫头衔接, 衔接位 置选用环氧砂浆固定, 这是现在桥梁石材栏杆最为常见的规划办法, 在这种状况下, 栏杆下槛、 栏杆立柱、 扶手、 栏板之间均为刚性衔接, 相互之间变形假如呈现细小的不一致, 就会呈现巨大的剪力。

依据资料特性, 钢筋混凝土的线胀系数为0.00001, 花岗岩的线胀系数平均为0.000007, 即钢筋混凝土的线胀系数是花岗岩的1.43倍。桥梁栏杆一般沿纵桥向安置, 因而栏杆的首要变 形是长度方向。

如下图所示, 栏杆立柱嵌固在钢筋混凝土下槛之中, 假如 立柱与立柱之间没有扶手和栏板, 则立柱能够自 由跟着钢筋混凝土下槛变形, 彻底是自 由状况, 立柱不受力, 天然也不会损坏;

可是实践中扶手、 栏板与立柱固结在一同, 立柱的位移带着扶手、 栏板一同位移, 由于资料的差异, 扶手、 栏板无法彻底随之到达相同的变形量, 所以一种状况是扶手、 栏板对立柱发生剪力, 剪断立柱;另一种状况是立柱截面比较强壮, 两个立柱把中心的扶手、 栏板拉断。

除了从力学理论剖析, 咱们还能够经过简略的定量核算加以证明。

以一组栏杆为核算单位——即两立柱加中心的扶手、 栏板, 长度取2米, 公式:

Δ( 变形长度) =L( 栏杆核算长度) *а ( 资料线胀系数) *ΔT( 温度改变), 栏杆核算长度取2米, 钢筋混凝土资料线胀系数为0.00001, 温度改变取25度, 带入核算成果为0.5毫米, 即在一般状况下每组栏杆钢筋混凝土下 槛的变形会到达 0.5毫米。

尽管0.5毫米数字感觉不大, 可是由 于扶手、 栏板与立柱之间是彻底固结的, 即便细小的变形对结 构的损坏也会是很大的, 无妨再用另一个简略的核算加以证明。

核算下当一组栏杆变形0.5毫米, 栏板和扶手会对立柱产 生多大的剪力。

公式:

σ ( 应力) =E( 花岗岩弹性模量) *Δ ( 变形长度) *L( 扶手、 栏板核算长度), 花岗岩弹性模量取 45000MPa, 扶手、 栏板核算长度取1.8米, 核算成果应力 为 12.5MPa。

依照扶手和栏板的惯例尺度, 将截面应力换算成压 力的话, 扶手应该在30吨左右, 栏板在110吨左右。

可见, 当钢筋混凝土下槛变形0.5毫米时, 由于两个立柱也有变形0.5毫 米的趋势, 一同紧缩扶手和栏板, 那么扶手和栏板就会对立柱 别离发生30和110吨的剪力, 两个力都大大超越花岗岩资料的 抗剪强度, 栏杆立柱必断;

别的种状况是两个立柱的变形趋势 是向外的, 所以对扶手和栏板发生拉力, 成果扶手和栏板被拉断。因而传统桥梁石材栏杆的做法, 在桥梁钢筋混凝土下槛变 形的状况下, 栏杆被损坏是必定, 那么怎么调整才干防止这种 损坏呢?由上述剖析、 核算可知, 桥上栏杆损坏首要有两个原因, 一个是钢筋混凝土和花岗岩两种资料的线胀系数差异大, 另一个是栏杆构件间选用刚接, 关于变形没有缓冲的地步。

处理计划

关于处理计划, 曾有些规划单位提出添加花岗岩下槛, 花岗岩下槛与钢筋混凝土下槛间不选用嵌固衔接, 而选用沙浆固 定的栏杆计划, 如下图所示。

以上计划的思路是花岗岩栏杆与花岗岩下槛一同变形, 由 于资料相同不会呈现变形差异, 天然也不会呈现额定的剪力。

可是此种处理计划存在一个很大的问题, 便是花岗岩下槛与钢筋混凝土下槛之间选用砂浆固定, 由于两种资料的线胀系数差 异较大, 必定呈现变形差, 成果会是砂浆渐渐失掉黏结效果, 花岗岩栏杆以及花岗岩下槛与下部的固定效果渐渐消失, 栏杆全体仅仅只是放置在钢筋混凝土下槛之上, 栏杆存在随时倾翻的风险。

因而处理栏杆开裂问题, 跟是否设置花岗岩下槛并不是关键所在。

依据文章前面部分的剖析和核算, 能够发现处理桥梁栏杆 开裂问题, 最首要的不是避开两种资料线胀系数不同而引起的变形差异, 而是处理栏杆各构件怎么能习惯这种变形, 即扶手、 栏杆和立柱间应设置“活接头”, 答应变形。立柱与扶手、 栏板间不再是刚接头, 存在变形的空间, 则立柱不会逼迫扶 手、 栏板变形, 立柱也不会由于剪力而被剪断。

那么所谓设置“活接头”, 详细在栏杆规划和施工时怎么超作?

其实比较简略。以每组栏杆为例, 立柱与钢筋混凝土下槛之间仍选用环氧砂浆刚性衔接, 栏杆扶手、 栏板与立柱之间一端选用环氧砂浆刚性衔接, 另一端设置活接头。

活接头的详细做法比较多, 首要石材下料, 榫头制造是就要预留空地, 依据前面的核算, 变形其实只要 0.5 毫米, 可是出于工程安全系数以及各种实践不确定要素的考虑, 主张实践工程中预留 5 毫米。

然后接头处的填塞不行选用环氧砂浆或混凝土等凝固性资料, 这样就固定死了, 有必要选用沥青麻絮填塞、 橡胶板等, 假如加工精度到位, 选用干接头也能够。如下图所示。

总结

依据前面所述, 结合平常工程经历, 对桥梁石材栏杆规划与施工提出以下几点主张:

1、 在桥梁结构设缝处, 如伸缩缝或简支梁桥板接缝处, 栏杆有必要设置双柱。

2、 留意石材栏杆的选材, 要求抗压强度不小于100MPa, 由于抗压强度越高, 其密实度即容重越大, 线胀系数越小, 吸水率越小。一同石材原料应当均匀, 不能有任何裂隙性裂缝, 尤其是立柱资料, 裂隙会使得立柱更简单被剪断。

3、 每组栏杆装置时, 扶手、 栏板和立柱之间一端选用环氧砂浆固定, 构成刚接头, 另一端选用沥青麻絮填塞、 橡胶板等处理构成活接头, 预留 5毫米的变形空间。

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