喷射高性能水泥复合混凝土加固石拱桥节段模型试验-论文.pdf

'第45卷第5期四川大学学报(工程科学版)Vo1．45No．52013年9月JOURNALOFSICHUANUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCEEDITION)Sept．2013文章编号：1009-3087(2013)05-0008-05喷射高性能水泥复合混凝土加固石拱桥节段模型试验尚守平，刘君，狄国伟(湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082)摘要：为了解喷射高性能水泥复合混凝土钢筋网加固石拱桥的受力机理、承载力提高幅度和破坏形态，通过2组用喷射高性能水泥复合混凝土钢筋网加固的石拱桥节段试件以及1组对比试件在分级加载下的轴压试验，探究了不同加固层厚度对加固性能的影响。试验结果表明，加固后的石砌体开裂荷载能提高103．1％一119。8％，极限荷载提高21．2％一36．4％，喷射高性能水泥复合混凝土是一种有效的加固方法，可供工程加固设计时参考。关键词：高性能水泥复合混凝土；石拱桥；加固中图分类号：TU363文献标志码：AExperimentalInvestigationonTruncatedModelofStone-archBridgeStrengthenedwlthInjectionlIighPerformanceCementCompositeConcreteSHANGShou-ping，Jun’，DIGtw-wei(CivilEng．College，HunanUniv．，Changsha410082，China)Abstract：Inordertoinvestigatethecapacitymechanism，failuremodeandcapacityelevateddegreeofstone·archbridge，twogroupsofcompressivespecimensofstonemasonrystrengthenedbyinjectionhigh—performancecementcompositeconcreteandonegroupofeont-rastivespecimensweremadefortheaxialcompressiontest．Thestrengtheningefectsofthethicknessofconcreteonthestrengthenedstonemasonrywereanalyzed．TheexperimentresultsshowedthatthecrackingcapacityofstrengthenedstonemBsonryCallbegreatlyimprovedby103．1％一119．8％．andtheultimatecapacityCallalsobeimprovedby21．2％一36．4％．Strengtheningstone-archbridgewithinjectionhigh—performancecementcompositeconcreteisanefectivemethodwhichcanbeemployedtothestrengtheningengineer-ing．Keywords：high-performancecementcompositeconcrete；stone—archbridge；strengthening石拱桥在中国有着悠久的历史，由于其取材方高性能水泥复合混凝土钢筋网加固技术是一种便，受力合理以及造型美观等特点，建国后的一段时新型的无机复合材料加固方法，具有优良的力学性间内，全国修建了大量的石拱桥。然而随着时间的能以及耐久性、耐火性等特点，又因其具有对环境影推移，交通状况发生了很大的改变，大部分石拱桥由响小，施工方便，经济效益好，因此在国内外加固行于年久失修以及自然灾害的原因而开裂、破损，给桥业中得到广泛的应用[2]。喷射加固技术起源于欧梁的安全运营带来隐患。然而废除旧桥再建新桥不洲，采用喷射技术，不仅工期短，投资小，不影响交但须耗巨资和时间，并且需要中断交通，产生许多不通，而且耐久性好。因此，探索喷射高性能水泥复合可降解的废弃物。而采用加固技术，可节省投资，缩混凝土加固石拱桥的研究就具有很重要的现实意短工期。因此探寻经济合理的拱桥加固技术具有极义。大的现实意义和广阔的发展前景。1试验目的和原理收稿日期：2013—03—11拱圈是沿拱轴线受压的构件，近似于轴心受压基金项目：国家“十二五”科技支撑计划资助项目(2011BAJOBB02)构件。为了模拟拱圈的受力过程，截取拱圈的一节作者简介：尚守平(1953一)，男，教授，博士．研究方向：结构上做加固试验，见图1。下部动力相互作用和结构加固．E．mail：sps@hnu．edu．cn由于许多拱桥拱圈的上部都填有很厚的土或砂}通讯联系人E-mail：ee_liujun@163．corn土，要加固拱圈上表面就必须清除拱圈的填土。这 第5期尚守平，等：喷射高性能水泥复合混凝土加固石拱桥节段模型试验9图2所示。15mrrl厚1：3水泥砂浆图1在石拱桥拱圈上截取构件Fig．1Truncatethespecimensfromarchrings往往造成桥面破坏、中断交通，而且未清理干净的拱圈上表面与加固层粘结不好，不能共同工作。因此，(a)为了不中断交通，加快加固进度，比较现实的方法就15mlrl厚1：3水泥砂浆是在拱圈下部加固，这样就形成了单面加固石拱圈的情况。此模拟试验就是针对以上情况，对石拱圈节段模型进行单面(底部)加固试验。在加固过程中采用喷射水泥复合混凝土加固拱圈的方法，达到施工周期短、不中断交通的目的。但在实际工程当中，当条件许可时，应尽量卸除上部荷载再加固，这样可减少加固层应力滞后，加强加固效果。试验用的高性能水泥复合混凝土，就是在普通的水泥混凝土中加入少量(约为水泥含量20％)添加剂而成的一种高强度、低收缩、粘结强度高、耐久性好的高性能水泥混凝土，是一种以无机材料为主C一单位：rl"flno)的具有极好耐久性的加固材料。图2试件尺寸及加固方式2试验概况Fig．2Detailsofthestrengtheningspecimen在喷射水泥混凝土之前，应先对石砌块表面进行2．1试件制作．凿毛处理，凿毛完成之后即可进行砌筑以及钢筋网的试验采用的石砌块尺寸为200ITIITI×971TIITI×绑扎。。。本次喷射试验采用Pz一5B型混凝土喷射70ITIITI，砌块实测强度为82．6MPa_6J，各个试件均采机，喷射完成的试件在置于自然条件下养护28d后，用单面加固，并考虑到不同加固层厚度对试件加固进行抗压强度试验。试验用的喷射机见图3。效果的影响，共制作9个试件，分为3组，其中1组未加固试件，2组加固试件，试件设计如表1所示。表1试件基本情况Tab．1Basicsituationofthespecimens试验加固层钢筋网采用冷轧带肋钢筋，平均极限抗拉强度为840MPa。钢筋网与石砌体间用图3PZ一5B型混凝土喷射机L型剪切销钉连接，以增强界面的粘结强度引，剪Fig．3PZ一5Bconcretejetmachinery切销钉植入深度为901TIITI。试件尺寸及加固方式如 l2四川大学学报(工程科学版)第45卷参考文献：[1]LinXiaofeng，XiangZhongfu，WangX~jun．Tellingtherein-forcementtechnologyofthestonearchbridge[J]．ShanxiArchitecture，2007，33(9)：261—262．【林晓峰，向中富，王旭军．常用石拱桥加固技术综述[J]．山西建筑，2007，33柱(9)：261—262．][2]JiangLongmin，ShangShouping，HuangZhengyu．Fiberrein-forcedcompositemortarandinterfaeialadhesiveforstrength-eningofRCstructurewithferrocement[J]．ChinaCivilEn．01000200030004000~neeringJournal，2005，38(5)：43—47．[蒋隆敏，尚守平，U￡黄政宇．一种实用于钢丝(筋)网水泥加固RC结构的纤图9B组典型试件竖向应变图维增强复合砂浆和界面剂[J]．土木工程学报，2005，38Fig．9TypicalstraincurvesofBspecimen(5)：43-47．][3]ShangShouping，TangWenhao，GaoZhiyuan．Experimentonfiredperforatedbrickmasonrystrengthenedwithhishper-formanceferrocementlaminate『J1．JournalofSichuanUni．童versity：EngineeringScienceEdition，2011，43(5)：1—6．娌[尚守平，唐文浩，郜志远．高性能复合砂浆钢筋网加固多孔砖砌体的抗压试验[J]．四川大学学报：工程科学版，2011，43(5)：1—6．][4]CECS242：2008水泥复合砂浆钢筋网加固混凝土结构技术规程[s]．北京：中国计划出版社，2008．[5]CaiYong，YuZhiwu．Experimentalinvestigationonbrick图10C组典型试件竖向应变图masonrystrengthenedwimhighperformancemortarandsteelFig．10TypicalstraincurvesofCspecimenwiremesh[J]．JournalofRailwayScienceandEngineering，表2主要试验结果2007，4(5)：1—5．[蔡勇，余志武．高性能砂浆一钢丝Tab．2Mainexperimentalresults(筋)网加固砖砌体抗压强度试验研究[J]．铁道科学与工程学报，2007，4(5)：1—5．][6]GB50003-2011砌体结构设计规范[s]．北京：中国建筑工业出版社，2011．[7]ShangShouping，Luoyexiong，YueXiangying，eta1．Experi—mentalresearchofinorganicembedded—baronbrickmasonry[J]．JournalofGuangxiUniversity：NaturalScienceEdi．tion，2009，24(3)：265—269．[尚守平，罗业熊，岳香莹，4结论等．无机植筋在砌体中应用的试验．[J]．广西大学学报：1)采用喷射高性能水泥混凝土加固石砌体，使自然科学版，2009，24(3)：265—269．][8]SharigShouping，LongLingxiao，ZengLinghong．Studyofthe其极限抗压承载力提高21．2％一36．4％，且提高幅pinsinreinforcedconcretebeamstrengthenedwithferrocement度随加固层厚度的增加而提高．考虑到施工的可操[J]．BmldingStructure，2OO6，36(3)：10—12．[尚守平，龙凌作性及经济性，建议喷射层厚度取为80～160mm霄，曾令宏．销钉在钢筋网复合砂浆加固混凝土构件中的性为宜，同时也可在高性能水泥混凝土中添加适量小能研究[J]．建筑结构，2OO6，36(3)：10—12．]直径粗骨料，以提高水泥混凝土强度，获得更好的加[9]GB／T50129-2011砌体基本力学性能试验方法标准固效果。[s]．北京：中国建筑工业出版社，2011．2)加固后的石砌体的开裂荷载得到大幅度的[10]Shagshouping，YuDejuIl，Ruiwen．EvMuationofSur-提高，提高103．1％一119．8％，且加固后的砌体表faceroughnessonstrengtbedRCstructure[J]．Journalof面裂缝细而小，表明加固层能有效约束砌块砌体裂BuildingStructures，2010，31(1O)：120—124．[尚守平，余德缝的产生和发展；加固后的石砌体的竖向极限压应军，张瑞文．被加固混凝土构件表面粗糙度评定[J]．建筑结变能得到较大提高，能有效提高石砌体的变形能力。构学报，2010，31(10)：120—124．](编辑张琼)'