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重慶防撞欄桿:橋梁防撞欄桿為什么會斷裂
在現(xiàn)代橋梁規(guī)劃中, 防撞欄桿運用十分廣泛, 首要資料有 花崗巖、 青石等。
規(guī)劃辦法一般是, 在橋面上設(shè)置鋼筋混凝土 防撞欄桿下檻, 作為防撞欄桿根底, 距離1.5~2米左右設(shè)置凹槽埋置欄 桿立柱, 防撞欄桿扶手、 欄板則與防撞欄桿立柱選用榫頭銜接, 銜接位 置選用環(huán)氧砂漿固定, 這是現(xiàn)在橋梁防撞欄桿*為常見的規(guī)劃辦法, 在這種狀況下, 防撞欄桿下檻、 防撞欄桿立柱、 扶手、 欄板之間均為剛性銜接, 相互之間變形假如呈現(xiàn)細(xì)小的不一致, 就會呈現(xiàn)巨大的剪力。
依據(jù)資料特性, 鋼筋混凝土的線脹系數(shù)為0.00001, 花崗巖的線脹系數(shù)平均為0.000007, 即鋼筋混凝土的線脹系數(shù)是花崗巖的1.43倍。橋梁防撞欄桿一般沿縱橋向安置, 因而防撞欄桿的首要變 形是長度方向
如下圖所示, 防撞欄桿立柱嵌固在鋼筋混凝土下檻之中, 假如 立柱與立柱之間沒有扶手和欄板, 則立柱能夠自 由跟著鋼筋混凝土下檻變形, 徹底是自 由狀況, 立柱不受力, 天然也不會損壞;
可是實踐中扶手、 欄板與立柱固結(jié)在一同, 立柱的位移帶著扶手、 欄板一同位移, 由于資料的差異, 扶手、 欄板無法徹底隨之到達(dá)相同的變形量, 所以一種狀況是扶手、 欄板對立柱發(fā)生剪力, 剪斷立柱;另一種狀況是立柱截面比較強壯, 兩個立柱把中心的扶手、 欄板拉斷。
除了從力學(xué)理論剖析, 咱們還能夠經(jīng)過簡略的定量核算加以證明。
以一組防撞欄桿為核算單位——即兩立柱加中心的扶手、 欄板, 長度取2米, 公式:
Δ( 變形長度) =L( 防撞欄桿核算長度) *а ( 資料線脹系數(shù)) *ΔT( 溫度改變), 防撞欄桿核算長度取2米, 鋼筋混凝土資料線脹系數(shù)為0.00001, 溫度改變?nèi)?/span>25度, 帶入核算成果為0.5毫米, 即在一般狀況下每組防撞欄桿鋼筋混凝土下 檻的變形會到達(dá) 0.5毫米。
盡管0.5毫米數(shù)字感覺不大, 可是由 于扶手、 欄板與立柱之間是徹底固結(jié)的, 即便細(xì)小的變形對結(jié) 構(gòu)的損壞也會是很大的, 無妨再用另一個簡略的核算加以證明。
核算下當(dāng)一組防撞欄桿變形0.5毫米, 欄板和扶手會對立柱產(chǎn) 生多大的剪力。
公式:
σ ( 應(yīng)力) =E( 花崗巖彈性模量) *Δ ( 變形長度) *L( 扶手、 欄板核算長度), 花崗巖彈性模量取 45000MPa, 扶手、 欄板核算長度取1.8米, 核算成果應(yīng)力 為 12.5MPa。
依照扶手和欄板的慣例尺度, 將截面應(yīng)力換算成壓 力的話, 扶手應(yīng)該在30噸左右, 欄板在110噸左右。
可見, 當(dāng)鋼筋混凝土下檻變形0.5毫米時, 由于兩個立柱也有變形0.5毫 米的趨勢, 一同緊縮扶手和欄板, 那么扶手和欄板就會對立柱 別離發(fā)生30和110噸的剪力, 兩個力都大大超越花崗巖資料的 抗剪強度, 防撞欄桿立柱必斷;
別的種狀況是兩個立柱的變形趨勢 是向外的, 所以對扶手和欄板發(fā)生拉力, 成果扶手和欄板被拉斷。因而傳統(tǒng)橋梁防撞欄桿的做法, 在橋梁鋼筋混凝土下檻變 形的狀況下, 防撞欄桿被損壞是必定, 那么怎么調(diào)整才干防止這種 損壞呢?由上述剖析、 核算可知, 橋上防撞欄桿損壞首要有兩個原因, 一個是鋼筋混凝土和花崗巖兩種資料的線脹系數(shù)差異大, 另一個是防撞欄桿構(gòu)件間選用剛接, 關(guān)于變形沒有緩沖的地步。
處理計劃
關(guān)于處理計劃, 曾有些規(guī)劃單位提出添加花崗巖下檻, 花崗巖下檻與鋼筋混凝土下檻間不選用嵌固銜接, 而選用沙漿固 定的防撞欄桿計劃, 如下圖所示。
以上計劃的思路是花崗巖防撞欄桿與花崗巖下檻一同變形, 由 于資料相同不會呈現(xiàn)變形差異, 天然也不會呈現(xiàn)額定的剪力。
可是此種處理計劃存在一個很大的問題, 便是花崗巖下檻與鋼筋混凝土下檻之間選用砂漿固定, 由于兩種資料的線脹系數(shù)差 異較大, 必定呈現(xiàn)變形差, 成果會是砂漿漸漸失掉黏結(jié)效果, 花崗巖防撞欄桿以及花崗巖下檻與下部的固定效果漸漸消失, 防撞欄桿全體僅僅只是放置在鋼筋混凝土下檻之上, 防撞欄桿存在隨時傾翻的風(fēng)險。
因而處理防撞欄桿開裂問題, 跟是否設(shè)置花崗巖下檻并不是關(guān)鍵所在。
依據(jù)文章前面部分的剖析和核算, 能夠發(fā)現(xiàn)處理橋梁防撞欄桿 開裂問題, *首要的不是避開兩種資料線脹系數(shù)不同而引起的變形差異, 而是處理防撞欄桿各構(gòu)件怎么能習(xí)慣這種變形, 即扶手、 防撞欄桿和立柱間應(yīng)設(shè)置“活接頭”, 答應(yīng)變形。立柱與扶手、 欄板間不再是剛接頭, 存在變形的空間, 則立柱不會逼迫扶 手、 欄板變形, 立柱也不會由于剪力而被剪斷。
那么所謂設(shè)置“活接頭”, 詳細(xì)在防撞欄桿規(guī)劃和施工時怎么超作?
其實比較簡略。以每組防撞欄桿為例, 立柱與鋼筋混凝土下檻之間仍選用環(huán)氧砂漿剛性銜接, 防撞欄桿扶手、 欄板與立柱之間一端選用環(huán)氧砂漿剛性銜接, 另一端設(shè)置活接頭。
活接頭的詳細(xì)做法比較多, 首要下料, 榫頭制造是就要預(yù)留空地, 依據(jù)前面的核算, 變形其實只要 0.5 毫米, 可是出于工程安全系數(shù)以及各種實踐不確定要素的考慮, 主張實踐工程中預(yù)留 5 毫米。
然后接頭處的填塞不行選用環(huán)氧砂漿或混凝土等凝固性資料, 這樣就固定死了, 有必要選用瀝青麻絮填塞、 橡膠板等, 假如加工精度到位, 選用干接頭也能夠。如下圖所示。
總結(jié)
依據(jù)前面所述, 結(jié)合平常工程經(jīng)歷, 對橋梁防撞欄桿規(guī)劃與施工提出以下幾點主張:
1、 在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)縫處, 如伸縮縫或簡支梁橋板接縫處, 防撞欄桿有必要設(shè)置雙柱。
2、 留意防撞欄桿的選材, 要求抗壓強度不小于100MPa, 由于抗壓強度越高, 其密實度即容重越大, 線脹系數(shù)越小, 吸水率越小。一同原料應(yīng)當(dāng)均勻, 不能有任何裂隙性裂縫, 尤其是立柱資料, 裂隙會使得立柱更簡單被剪斷。
3、 每組防撞欄桿裝置時, 扶手、 欄板和立柱之間一端選用環(huán)氧砂漿固定, 構(gòu)成剛接頭, 另一端選用瀝青麻絮填塞、 橡膠板等處理構(gòu)成活接頭, 預(yù)留 5毫米的變形空間。
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