陳學(xué)鋒
(四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司大橋分公司,四川 成都 610072 )
隨著現(xiàn)代科研技術(shù)的不斷發(fā)展,組合梁能夠結(jié)合多種材料應(yīng)用增強(qiáng)梁耐久性、拉力和壓力。通過(guò)活性粉末混凝土和普通混凝土的形成的組合梁,能夠減輕梁的自重,加強(qiáng)物理性能。
活性粉末混凝土具有很強(qiáng)的耐久性、抗壓性。是一種高強(qiáng)、高性能的新型建筑材料。就其工程應(yīng)用而言,它有著耐久性和抗壓性的特點(diǎn)。除此之外,因?yàn)榛钚苑勰┗炷恋墓橇媳旧韽介L(zhǎng)就短,因此它能夠填滿物質(zhì)之間的空隙,減小界面過(guò)渡區(qū)的厚度和范圍,增強(qiáng)組合梁的抗腐蝕性能和力學(xué)性。
普通混凝土的原料有水、沙石、礦物摻和物、化學(xué)添加劑(視工程建設(shè)情況添加)。經(jīng)過(guò)原料的配比,在水泥的黏合攪拌和振搗和養(yǎng)護(hù)后,能夠形成密實(shí)、硬化的混凝土。
混凝土組合梁又稱聯(lián)合梁,它是由兩種或以上的建筑材料經(jīng)過(guò)不同工序結(jié)合而成的梁。在建筑施工中,組合梁在布置上有不同,如預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土和現(xiàn)澆梁的結(jié)合。
如下圖所示,由活性粉末混凝土預(yù)制成“U”型槽,通過(guò)內(nèi)填入普通混凝土后,能夠合成特殊的組合梁。這種結(jié)構(gòu)的組合梁在施工時(shí),不需要進(jìn)行鋼筋捆扎和支模,僅將普通混凝土倒入“U”型模型就能完成搭接。這種方法減少了綁扎工序和布筋,施工操作簡(jiǎn)單、安全性更高。利用這種結(jié)構(gòu),在減少鋼材、混凝土的用量的同時(shí),也將工程成本進(jìn)行了控制??梢?,利用這種特殊的組合梁,滿足了施工經(jīng)濟(jì)性和適用性的統(tǒng)一。
2.2.1 物理搭接
為了加強(qiáng)活性粉末混凝土和普通混凝土的黏合程度,可以采用物理搭接的方式。在澆筑前,首先將活性粉末混凝土外觀進(jìn)行打磨、除銹、將疏松層磨損,從而得到堅(jiān)實(shí)的基層;之后,通過(guò)對(duì)U 型槽鑿毛、磨平,可以形成堅(jiān)實(shí)的結(jié)合面剪力鍵,能夠加強(qiáng)和普通混凝土的黏合程度。除此之外,在預(yù)制U 型槽梁時(shí),還可以間隔設(shè)置一些小型的鋼筋墊塊,幫助結(jié)合面剪力鍵的形成。通過(guò)物理打磨、墊塊的方式能有效輔助結(jié)合面的合成,不過(guò)這種方法耗時(shí)耗力,施工效率低。
2.2.2 化學(xué)黏合
利用化學(xué)黏合的方式能夠最大程度地提升施工效率,滿足結(jié)合面形成的各項(xiàng)需要。采取粘結(jié)的原理,將預(yù)制的活性粉末混凝土制件內(nèi)部表面清洗干凈、晾干,依據(jù)結(jié)合梁的生成強(qiáng)度涂刷適量的化學(xué)粘結(jié)劑,在適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸认聦⑵胀ɑ炷吝M(jìn)行粘結(jié),經(jīng)過(guò)養(yǎng)護(hù)后,形成高強(qiáng)度、耐久性的組合梁。這種組合梁方式節(jié)約時(shí)間、見效快,適合大型施工預(yù)制組合梁。
在有限元實(shí)體模型建立時(shí),鋼筋、混凝土的使用環(huán)境都為理想環(huán)境,均采用雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化屈服準(zhǔn)則;在進(jìn)行應(yīng)力附加時(shí)候,對(duì)材料都是執(zhí)行的多線性、同性硬化破壞,在模擬時(shí),組合梁內(nèi)部結(jié)合性較好,沒(méi)有發(fā)生滑動(dòng)和偏移。
為了分析組合梁在收到破壞時(shí)界面應(yīng)力的變化,現(xiàn)進(jìn)行靜力特征分析。在組合梁下端施加15*1458.6KN 的破壞力下,相關(guān)性能分析如下圖1 所示:
(表1 靜力特征分析)
隨著荷載加重,撓度和組合梁的外觀狀態(tài)如下圖2。
由上圖可知,組合梁剛開始處于彈性階段,應(yīng)變力成正比。當(dāng)加載荷載于4500KN 時(shí),頂板、腹板交界處出現(xiàn)裂隙,在負(fù)載加到5500KN 左右時(shí),構(gòu)件產(chǎn)生大規(guī)模劈裂,組合梁中鋼纖維開始承擔(dān)拉應(yīng)力。隨著荷載的繼續(xù)增加,組合梁發(fā)生破壞,由此可見,組合梁對(duì)比普通的混凝土梁有著更好的抗壓、抗拉、抗破壞性能。
本文通過(guò)對(duì)活性粉末混凝土、普通混凝土及形成的組合梁的定義進(jìn)行簡(jiǎn)述,將其形成原理、使用優(yōu)點(diǎn)、適用范圍、界面應(yīng)力進(jìn)行了分析。結(jié)合耐久性、抗腐蝕、抗壓、抗拉的性質(zhì),組合梁也有著低成本、易操作、高效率的性價(jià)比。相信在建筑行業(yè)的發(fā)展下,組合梁的未來(lái)的應(yīng)用范圍會(huì)更加廣泛。