混凝土结构

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混凝土结构范文第1篇

关键词：混凝土结构；病害；防治

中图分类号：TV331文献标识码： A

一、蜂窝、麻面病害

1.产生原因

（1）混凝土在调配过程中，所使用的胶结料、外加剂过多，水的含量过少，这是导致混凝土的粘稠度过大。由于混凝土过于黏稠，在搅拌过程中，空气不易于排除，在混凝土中形成了很多小气泡，应用于建筑结构中后，就会产生蜂窝麻面的效果，影响了建筑结构的美观。

(2)当混凝土调配完毕，灌注固定好的模板之后，已经无法进行充分的搅拌，而其和易性又不好，很容易产生离析泌水现象。模板内的混凝土中含有大量的气泡，随着混凝土硬化过程开始，混凝土表面的蜂窝麻面就会出现。

(3)当混凝土进入灌装模型的环节的时候，通常采用泵送的灌注方式。这种方式要求在混凝土中加入了一定量的引气剂。如果引气剂性能不佳，或者添加过量，就会在混凝土中产生大量的气泡。再加上混凝土在泵送的过程中，振动得强度不大，气泡无法从中排除，从而在硬化后的混凝土结构中会出现明显的蜂窝麻面。

(4)质量低劣的脱模剂也会导致混凝土结构出现蜂窝麻面的现象。如果脱模剂的粘度过高，就会影响混凝土内部的空气的排出。有一些质量低下的脱模剂在简单观察时难以察觉不规范的地方，但是，很有可能在温度升高时脱模剂就产生了质量变化，导致混凝土脱模的效果非常糟糕。

2.防治措施

（1）一般情况下，使用粗骨料过多，就会导致骨料空穴的体积增大，从而导致气孔增多，蜂窝麻面现象严重。所以，调配混凝土的过程中，充分重视级配问题，可以尽量选择粒度比较小的粗骨料，这样就会大大减少由于粗骨料带来的混凝土结构表面出现蜂窝麻面。

（2）混凝土调配过程中应该多添加灰浆。灰浆可以有效包裹粗骨料，当发生振动时，灰浆就会促进粗骨料的旋转和运动，在不断的振动过程中，气泡和水珠就会逐渐地被排出，从而使混凝土结构表面避免出现蜂窝麻面。

（3）在混凝土调配环节，还应适当减小水灰比，如果水灰的比例比较小，可以采用增加搅拌和振动的时间的方法来促使混凝土中的气泡的外排。

（4）减水剂的使用有利于降低混凝土中的水灰比，促进混凝土中骨料的运动，辅助气泡等的外排。而且，减水剂的使用可以适当的提高混凝土的坍落度。当水灰比较小的时候，混凝土的坍落度不足，导致混凝土结构的强度不够，影响工程质量，但是通过增加减水剂，可以有效地控制这一点，也能避免蜂窝麻面的现象，是一个一举两得的方法。

（5）混凝土灌入模型的时候，如果模型的表面粗糙，不仅难以脱模，更容易导致混凝土结构表面粗糙，不光滑。采用表面比较光滑的模板，不仅方便脱模，而且，也方便混凝土内部的空气水珠的排出，减少粗糙表面的现象。

（6）振动有利于排出气泡和水珠，所以，当调配好的混凝土灌入模板后，应该采用振动棒插捣的方式，促进模型内部混凝土振动。振动棒插捣的方法可以让混凝土内部的水珠和气泡破裂并向上外排，同时也有利于混凝土灰浆将空出来的空穴填满，提高混凝土结构的质量。

二、表面裂纹病害

1.产生原因

（1）内模板拆除过早，作业队伍在砼浇注完成后，为方便拆模或加快模板的周转，在砼强度未达到拆模强度就进行模板-拆除，顶板由于内模拆除过早而造成沉陷，或在拆模时因敲击内模引起振动而使砼顶板出现裂纹。

（2）模板的强度、刚度及稳定性不符合要求，在混凝土浇筑或养生期间发生变形或位移，引起砼顶板变形，使混凝土表面产生裂纹。

（3）由于砼浇筑完成后，对砼的表面没有及时进行覆盖，或养护时干时湿，使未初凝的砼表面直接外露于空气中或阳光下，造成砼表面因水分流失且不能及时补充，而产生干缩裂纹。

（4）预埋筋与砼的接触面是一个受力薄弱面，振捣后的混凝土在凝固过程中，受埋置钢筋的约束，当钢筋保护层较薄时，易在钢筋上方产生裂纹，且钢筋直径越大，坍落度越大，保护层越薄，裂纹就越大。

（5）在同等强度要求的情况下，不去合理选用骨料级配，而是靠增加水泥用量来提高砼强度，由于水泥用量过大，产生大量水化热，使砼表面易产生裂纹。

（6）混凝土拌和时间过短或浇筑时布料不均匀，导致混凝土拌合不匀，浇筑混凝土离析，造成砼表面出现裂纹。

（7）预应力张拉时间过早，张拉时虽然强度满足要求，但因混凝土龄期短、弹性模量未同期增长，影响后期变形。

（8）夏季气温高且白天日照强，高温天气加快了水泥的水化速度，且强烈的日照易引起混凝土表面早期失水，产生塑性裂纹。冬季砼在养生期，由于外界气温变化幅度大或养生温度升降幅度大，导致砼表面出现温缩裂纹。

2.防治措施

（1）加强内模拆除时间的控制，防止因砼强度低、板顶砼沉陷出现裂纹。采取在内模上涂脱模剂或其它措施，方便内模拆除，减少拆模振动对板顶砼造成的影响。

（2）严格控制模板质量，采用强度、刚度符合要求的钢模板，并加强拼装质量的控制，防止因模板变形造成砼表面出现裂纹。

（3）在完成砼浇筑及收面后及时用湿布覆盖，此时不要大量洒水，保持养生湿润即可。砼终凝后，及时补水养生，确保养生期间有较好的湿度。

（4）合理优化配合比，在确保强度的情况下，优化集料级配，尽量减少水泥用量，降低水化热，减免因水化热高而产生的裂纹。

（5）严格控制砼坍落度和钢筋保护层厚度，坍落度尽量控制在下限，对钢筋牢固支垫。

（6）加强混凝土振捣工艺控制，严格控制振捣时间，确保砼振捣密实，砼表面不再下沉。

（7）加强砼表面收浆工艺控制，提高收浆质量并适当增加收面次数（一般2-3次），可有效消除混凝土表面失水和表面张力形成的裂纹。

三、露筋病害

1.产生原因

(1)混凝土振捣时钢筋垫块移位，或垫块太少，钢筋紧贴模板，致使拆模后露筋。

(2)钢筋混凝土构件断面小，钢筋过密，如遇大石子卡在钢筋上水泥浆不能充满钢筋周围，使钢筋密集处产生露筋。

(3)混凝土振捣时，振抽棒撞击钢筋，将钢筋振散发生移位，因而造成露筋。

2.预防措施

(1)钢筋混凝土施工时，注意垫足垫块，保证厚度，固定好。

(2)钢筋混凝土结构钢筋较密集时，要选配适当石子，以免石子过大卡在钢筋处，普通混凝土难以浇灌时，可采用细石混凝土。

(3)混凝土振捣时严禁振动钢筋，防止钢筋变形位移，在钢筋密集处，可采用带刀片的振捣棒进行振捣。

3.处理方法

首先将外露钢筋上的混凝土渣子和铁锈清理干净，然后用水冲洗湿润，用I：2或1:2.5水泥砂浆抹压平整，如露筋较深，应将薄弱混凝土全部凿掉，冲刷干净润湿，用提高一级标号的细石混凝土捣实，认真养护。

四、尺寸偏差病害

1.现象：表面不平整，整体歪斜，轴线位移。

2.产生原因

(1)模板自身变形，有孔洞，拼装不平整。

(2)模板体系的刚度，强度及稳定性不足，造成模板整体变形和位移。

(3)混凝土下料方式不当，冲击力过大，造成跑模或模板变形。

(4)振捣时振捣棒接触模板过度振捣。

(5)放线误差过大，结构构件支模时因检查核对不细致造成的外形尺寸误差。

3.预防措施

(1)模板使用前要经修整和补洞，拼装严密平整。

(2)模板加固体系要经计算，保证刚度和强度，支撑体系也应经过计算设置，保证足够的整体稳定性。

(3)下料高度不大于2米。随时观察模板情况，发现变形和位移要停止下料进行修整加固。

(4)振捣时振捣棒避免接触模板。

(5)浇筑混凝土前，对结构构件的轴线和几何尺寸进行反复认真的检查核对。

4.处理方法

无抹面的外露混凝土表面不平整，可增加一层同配比的砂浆抹面。整体歪斜、轴线位移偏差不大时，在不影响正常使用的情况下，可不进行处理，整体歪斜、轴线位移偏差较大时，需经有关部门检查认定，并共同研究处理方案。

结语

综上所述，钢筋混凝土结构病害的防治是一个重要、迫切需要加以解决的问题。要提高钢筋混凝土结构的耐久性与安全性，需要从结构的设计、施工及监督、检测评价、材料等诸多方面考虑。我们要不断加强对混凝土结构病害的治理，在施工与维护中，不断寻求有效可行的措施。

参考文献：

混凝土结构范文第2篇

关键词:水工混凝土结构;抗震安全评价;地震动输入;结构地震响应;混凝土动态抗力

1研究的工程背景我国人均水资源极为短缺且时空分布又很不均匀,通过水库大坝等水写作论文工程建设,尽可能调节利用汛期洪水,对抗旱防洪都有重大意义。我国的水能资源位居世界之首,水电作为可再生清洁能源,在我国进入全面小康社会过程中,对改善我国以煤电为主的二次能源结构、减轻煤电造成的巨大环境影响及资源和运输紧张,起到无可替代的重要作用。因此,在充分重视生态和环境影响的前提下,积极有序的进行水库大坝建设是切合国情和经济社会发展所急需的,特别是我国大江大河的源头和水能资源集中在西部高山崇岭的陡峻河谷中,地形地质条件适宜于修建移民淹地相对较少而调节性能好的高坝大库。在高坝建设中,目前以混凝土坝为多,特别是我国西部在建和近期拟建的200至300m级的高坝,绝大部分取拱坝方案。我国大陆位于世界两大地震活动带之间,是一个多地震国家,是世界上地震灾害最为严重的国家。而西部地区是我国主要地震区,地震的强度和发震频度都很高,近代我国82%的强震都发生在该地区。修建于该地区的大坝设计地震加速度(ag)都很高,地震往往成为设计中的控制工况,诸如:锦屏(H=305m,ag=0·197g),二滩(H=240m,ag=0·20g),龙羊峡(H=178m,ag=0·23g),小湾(H=292m,ag=0·308g),溪洛渡(H=273m,ag=0·321g),白鹤滩(H=275m,ag=0·325g),龙盘(H=278m,ag=0·408g),大岗山(H=210m,ag=0·557g)等,这些工程都是高拱坝。因此,水工混凝土结构中的大坝的抗震安全一直是我国水利水电建设中的一个必须面对和急需解决的关键技术问题,当前特别是对高拱坝的抗震安全,尤为迫切。

2研究的历程在我国建国初期,水工混凝土结构抗震设计主要沿袭美国和前苏联采用的拟静力法。1959年广东新丰江大坝蓄水后频发地震,需要进行抗震加固。当时在黄文熙副院长倡导下,我院在结构材料研究所组建了抗震研究组,开始了水工混凝土结构抗震的研究工作。“”后1978年与土工研究所有关抗震和爆破专业合并成立抗震防护研究所,1997年该所解散,成立了专门从事水工混凝土结构抗震研究的工程抗震研究中心,研究队伍由当时抗震组的不足10人发展至今的20人左右。近50年来,从新丰江大坝抗震加固开始,我院先后承担了我国各个重大工程的水工混凝土结构,特别是大坝的抗震科研任务,主持和负责了国家科技攻关项目、国家自然科学基金委员会重大计划项目及部级的重点项目。主动积极地在我国邢台、海城、唐山等各次大地震中及时赶赴现场,对水工建筑物的震害进行考察调研。在对工程抗震的研究实践中,逐步形成了包括水库地震和场址地震动输入、各类水工混凝土结构主要是大坝的动力分析和模型试验、现场测振和强震观测、混凝土材料动态特性等一整套系统、全面的研究体系;负责主编及修订我国《水工建筑物抗震设计规范》;建立了包括国内首台大型三向六自由度地震模拟振动台、微机群高性能并行计算平台、和筹建中的大型全级配混凝土动态试验机等设备的较先进完整的研究基地;培育了众多硕士、博士研究生和博士后研究人员和成长了一个以中青年为中坚的较稳定团结的科研群体。研究成果在工程中被普遍应用。先后获得国家级和省部级科技进步奖30余项,以及第一次全国科技大会先进集体、建设部颁发的全国抗震工作先进单位,近期由中国地震局、中国科学院、国防科工委、科技部、国家自然科学基金委联合颁发的全国地震科技工作先进单位。具有中国地震局颁发的甲级“建设工程地震安全性评价许可证书”。广泛开展了国际学术交流和协作活动,包括由美国自然科学基金委连续支持的、与国际知名学者RayW·Clough共同就拱坝抗震进行的长达20年的中美合作研究。积极参加国际学术会议,笔者在这些会上多次作特邀和主题报告,连续作为国际大坝委员会有关抗震的专委会成员近30年,近年来被选为专委会副主席迄今,参与主持和组织了首次在我国举办的第14届“世界地震工程大会”中为期一天的“大坝抗震”专门分会的工作。所有这些使我院抗震研究在国内外同行中具有一定影响。

3研究工作的主要创新性思路及进展水工混凝土结构抗震是涉及多种学科交叉的应用性边际学科,其分析依据的理论和求解方法,试验采用的仪器设备和测试方法,大多是在借鉴、吸收、和消化相关领域成果的基础上,进行集成再创新的。因此,首先力求对基本概念上深入理解和理清,并紧密结合本专业特点和要求,提出解决问题的开拓性思路,这是引领研究成果取得突破性进展的关键。当然,在思路付之实践的过程中,总需要作艰辛的探索和在实践检验中不断完善。鉴于工程结构的地震安全性评价都必须包括地震动输入、结构地震响应、结构抗力这三个不可或缺且相互配套的方面,现就我院在近50年来在水工混凝土结构,特别是大坝抗震研究工作中在这三个方面主要的创新性思路及其进展,分别简述如下。3·1在地震动输入方面工程的场址地震动输入是抗震安全评价的前提。多年来,在地震动输入方面的工作主要包括以下三个相互关连的内容,即:大坝抗震设防水准框架的制定、场址相关地震动参数的确定、坝址地震动输入机制。3·1·1大坝抗震设防水准框架的制定[1]在深入了解地震部门有关规定基础上,自行研发基于概率理论的地震危险性分析软件;经分析比较国内外有关规定导则后,结合我国国情和水工建筑物的特点和要求,建立和逐步改进了与功能目标相匹配的水工建筑物抗震设防标准的框架体系,先后被列入由我院主编在1978年颁布的我国第一本《水工建筑物抗震设计规范》和1997年颁布的其修编版中。鉴于近期在强震区修建的众多高坝大库,国内外都尚缺乏先例,为防止其发生溃坝的严重地震灾变,建议在准备修订的水工抗震规范中,对重要的高坝大库,应增加对坝址预期可能发生的最大可信地震、按不溃坝的性能目标进行校核的规定。我国西部重大工程存在近断裂大震的问题。基于概率法确定的最大可信地震,由于其所依据的基础资料中少有近场大震记录,外延至属于很小概率事件的最大可信地震,具有较大的不确定性。因此宜采用确定性方法求得设定地震。但现行确定性方法中将近断裂大震的最大可信地震作为点源处理有本水工混凝土结构抗震研究进展的回顾和展望陈厚群仅适用于V形河谷和三心圆坝型的局限性进行了改进和扩展,使之适用于多种河谷和坝型。其后又进一步拓展至能考虑沿坝基的不均匀地震动输入[11]。成为当时我国拱坝抗震设计中有限元法动力分析的有力工具。我国混凝土坝的抗震设计从传统的、不计地震动和结构动态性能的拟静力法分析,进入到了更符合实际的动力分析的阶段。拱坝历来被作为不规则壳体的整体结构,但随着我国在地震区众多高拱坝建设的发展,地震工况下的高拱向应力值,愈益成为设计中的难题。当时国外已开始注意到拱坝坝体中的横缝,在强震时会因不能承受拉力而反复开合,使之不再成为整体结构,从而高拱向应力将被显著释放。我们结合拉西瓦拱坝工程,在国内首次引进可考虑横缝张开的美国拱坝有限元法动力分析程序ADAP-88,并对其中的因考虑横缝设有键槽而不能滑移的假定,作了可按摩尔-库仑准则滑移的改进,使之更符合有键槽横缝在张开时仍可能滑移的实际情况,在修正了其中一些差错后,首次实际应用于我国拱坝工程抗震设计中[12]。应当说,这对高拱坝抗震设计是具有突破意义的进展。拱坝抗震设计也更进一步从线性发展到非线性的动力分析。但该方法中采用边界弹簧处理横缝接触问题,不能完全满足接触条件,且以动态子结构法迭代求解的工作量也较大。

无论是采用取伏格特(Vogt)地基系数的试载法或取无质量地基的有限元法求解,都只能计入地基的弹性影响并作为封闭的振动体系求解。而对于大体积的混凝土坝,随着坝高的增大,坝体-地基-库水间的动力相互作用已愈显重要,不能被忽略。大坝的结构与地基相互作用主要体现在振动能量向远域地基逸散和沿坝基地震动输入的不均匀性以及与之相应的地基边界条件和地震动输入机制的确定。为此,在20世纪90年代,我们和我国学者廖振鹏院士协作,有效应用其提出的人工透射边界体现大坝地基辐射阻尼的影响[13]。同时,为避免ADAP-88程序存在的诸多问题,在和刘晶波教授协作下,应用其提出的基于Lagrangian乘子的动接触理论处理接缝边界问题。在此基础上,自主研发了能同时计入各项更切合实际状况的因素的、在时域内作为波动问题显式求解的、完整有效的拱坝非线性动态分析的方法[14],其中同时考虑的因素包括:坝体-地基-库水间的动力相互作用、坝体和地基内接缝开合、近域地基内各类地质构造和远域地基辐射阻尼影响,以及沿坝基地震动的不均匀影响等。由于不需要形成总刚矩阵和可以递推求解,并解决了收敛和稳定性问题,显著地简化了计算并提高了其效率。此外,为了考虑在拱坝应力集中的薄弱部位的开裂,在这些部位设置了计入材料抗拉和抗剪的强度的接触缝面。这个方法和程序已在我国众多高混凝土坝,特别是高拱坝,实际工程的抗震设计研究中被广泛应用,并受到国际同行的关注。此外,为进行比较检验,还开发了国外采用的、以设置弹簧-阻尼器的边界模拟辐射阻尼、需输入包括边界应力、速度和位移的自由场地震动的相应程序[15]。库水对混凝土坝动态性能有重要影响。坝体-库水流固耦合问题的关键在于对库水可压缩性的考虑。已有研究表明,只有当坝体的自振频率(fd),库水的共振频率(fr)以及地震动加速度的卓越频率(fa)三者相互接近时,库水可压缩性导致的共振才有实质性的意义。当fa>fr时,由动水压力中的虚数分量所体现的能量逸散会导致反应减小。库水的第1阶共振频率可由fr=C/4H求得,其中C是水中音速,H则是水库平均深度,一般可取为最大水深的0·7倍。岩基的卓越频率约为5Hz。因此,我们的研究认为:对高度超过100m的拱坝,fa将大于fd、fr,加上并非刚性平坦的库底吸能和散射效应,使库水共振难以发生,特别对中国众多的多泥沙河流更是如此。实际上,在现场测振试验和大坝地震震例中,也还从未见库水共振的报导。所以,从工程观点看,库水可压缩性是可以忽略的,从而库水地震动水压力可以以坝面的附加质量形式体现。在库水不可压缩的前提下,我们通过白山拱坝模型试验,实测坝面动水压力和坝体满库频率,验证了坝体和库水流固耦合有限元模型求解的坝面动水压力值。进而发现并提出:将按Westergaard对刚性平面坝面公式换算得的附加质量折半,作为拱坝坝面附加质量进行计算的结果,无论是坝体前几阶满库频率和振型或坝面动水压力值都能和实测及用有限元模拟库水的结果较好符合[17]。这就使拱坝地震响应的动力分析简化了很多。这个建议已在我们为很多拱坝进行的动力分析和试验中得到应用和验证。拱坝坝肩抗滑稳定的校核对其抗震安全评价的首要问题。目前都仍把坝肩潜在滑动岩块作为刚体,将其与坝体分割开来,采用传统的刚体极限平衡法进行。这实际是一种不计坝体和地基动态变形耦水工混凝土结构抗震研究进展的回顾和展望陈厚群以期增强团队凝聚力。同时十分重视和有关单位的协作和国际交流,不断进行了扩大协作面的探索和努力,1990年成功争取为中国科学院系统内唯一的一个院外开放实验室。认真贯彻了“开放、流动、协作、联合”的指导方针,评估结论中被建议列入国家重点试验室建设系列。近年来,进一步遵循同志“产、学、研相结合形成科技创新整体合力”的要求,通过国家级支撑项目、部级创新项目和国家自然科学基金委员会的重点项目,紧密配合实际工程设计单位,联合河海大学和西安理工大学的有关单位,初步形成了相对固定的“产、学、研”相结合的创新团队,取得了统一规划、有机协作、资源共享、优势互补的明显效果。可以说,所有重大研究成果都体现了集体劳动和智慧的结晶,各类优秀人才也都是从团队中脱颖而出的。

5展望和结语近期我国将在强地震区建设一系列具有300m级高拱坝的重大水电工程。对这些高拱坝工程,国内外都既缺乏工程实践的先例,又无遭受震害的实例。而高坝大库一旦遭受强震发生严重破坏将导致不堪设想的次生灾害。在当前科研进展赶不于工程建设规模发展的情况下,必然存在一定风险。为此,设计人员、业主及社会都更加高度关注重大工程的抗震安全保障及严重地震灾变的应对。因此,在我们回顾和认真总结近50年来在水工混凝土结构抗震方面所取得成果的同时,也深感正面临严重挑战,要使科研进展适应工程发展需要,还存在着较大差距,任重道远、需警钟长鸣。首先,为应对严重地震灾变,在地震动输入方面要解决近断层大震的最大可信地震估计及其地震动参数的合理确定。需要基于能反映我国板内地震特点的强地震资料,进一步深入研究:沿发震断层断裂面的破裂拓展模式、震源地震动特性及其传播规律、回归位错、应力降等断裂参数与地震矩的关系式;合理考虑场址地形、地质条件的影响;探求主、余震的时空和强度规律、以及确定对不同发震断裂的最小避让距离。其次,在结构地震响应方面,需要深化研究:各类结构控制地震灾变的溃坝机理及其可定量化的性能目标;继续改进更能反映工程实况、损伤发展过程和率效应的非线性动力分析模型及其有效求解方法;大力推进高性能并行计算技术的应用及有自主知识产权的软件的研发和推广;突出解决混凝土坝体系动力模型破坏试验中的关键技术;加强对工程抗震措施及抗震设计规范修编的研究;逐步成为全国混凝土高坝强震资料观测分析研究中心。最后,在大坝混凝土动态抗力方面,为揭示大坝混凝土损伤演化规律,及为改进模型和确定相应力学参数提供依据,需要对全级配大坝混凝土及其组成介质、进行本构曲线全过程的试验研究;继续改进大坝‘数字混凝土’三维细观力学动态分析方法;深化CT图像分析和三维动态显示技术的研发;完善三向加载大型材料试验装置和其试验技术,建立与之配套的专用工业CT装置,以期对大坝混凝土内部结构及其动态损伤破坏机理和性能的研究能有新的提升和跨越。相信在领导支持和团队共同努力下,一定能再接再励迎接挑战,克服障碍,为重大工程的抗震安全保障及严重地震灾变的防止、为我院争取建立国家试验室和建成国际一流科研机构作出应有贡献。后记本文目的在于:值此50周年院庆之际,作为参与我院水工混凝土结构抗震研究发展全过程的一个成员,想以上述个人的认识和体会,与团队群体一起,在回顾总结的基础上,共同增强信心,认清差距,迎接新的挑战,继续攀登创新高峰;同时,也作为对在我们工作中长期给于关心和支持的各级领导的汇报,以及对院领导提出要尽快将我院建成国际一流科研机构号召的响应。不当之处,文责自负,并祈请批评指正。

参考文献:

[1]陈厚群.大坝的抗震设防水准及相应性能目标[J].工程抗震与加固改造,2005,(12):1-6.

[2]WangYongxi.MultimechanismTheoryofReservoir-Inducedearthquakeanditsapplicationinreservoirseismicriskassessment[A].ProceedingsoftheInternationalSymposiumonReservoir-InducedSeismicity[C].Beijing,1995.108-

[3]陈厚群,郭明珠.重大工程场地设计地震动参数选择[A].现代地震工程进展[C].南京:东南大学出版社,2002.25-39.

[4]陈厚群,李敏,石玉成.基于设定地震的重大工程场地设计反应谱的确定方法[J].水利学报,2005,36(12):1399-1404.

[5]NakayamaT,FujiwaraH,KomatsuS,SumidaN.Nonstationaryresponseandreliabilityoflinearsystemsunderseismicloadings[A].Schueller,Shinozuka&Yao.StructuralSafety&Reliability[C].Balkema,Rotterdam,1994.2179-2186.

混凝土结构范文第3篇

关键词：混凝土；裂缝；预防处理；配合比

前言：混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。 混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，在一定的范围内也是可以接受的，只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内。混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待，根据实际情况解决问题。

一、裂缝的成因

裂缝产生的形式和种类很多，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。

（1）设计原因（2）材料原因（3）混凝土配合比原因（4）施工及现场养护原因（5）使用原因（外界因素）

二、裂缝的控制措施

（一）设计方面

设计中的‘抗’与‘放’。在建筑设计中应处理好构件中‘抗’与‘放’的关系。所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采取的有力措施，而所谓‘放’就是结构完全处于自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采取的措施。

设计人员应灵活地运用‘抗一放’结合、或以‘抗’为主、或以‘放’为主的设计原则。来选择结构方案和使用的材料。

（二）材料选择和混凝土配合比设计方面

1.根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥。

2.选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。

3.积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

（三） 现场3～-T-操作方面

1.浇捣工作：浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。

2.混凝土养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护。养护时间为14―28天。

3.混凝土的降温和保温工作：对于厚大体积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施（埋设散热孔、通水排热等），避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。

三、混凝土工程中常见裂缝及预防

（一）干缩裂缝及预防

-----裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的主要预防措施：一是选用收缩量较小的水泥，二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大，干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，四是加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。

（二）塑性收缩裂缝及预防

塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。

（三）沉陷裂缝及预防

沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软， 主要预防措施：一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

（四）温度裂缝及预防

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，（当水泥用量在350～550 kg/m3，每立方米混凝土将释放出17500～27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高）。

主要预防措施：一是尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。三是降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。

（五）化学反应引起的裂缝及预防

混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现中混凝土结构使用期间，一旦出现很难补救，因此应在施工中采取有效措施进行预防。主要的预防措施：一是选用碱活性小的砂石骨料。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。

四、裂缝修补材料及方法

（一）裂缝修补材料

裂缝的维修材料根据其功能可分为密封材料和补强材料。当水泥混凝土路面出现裂缝或贯穿裂缝而板面强度仍能满足使用要求时，应选用密封维修材料；当路面由于裂缝造成了强度不足时，应选用补强材料。

裂缝修补材料很多，常用粘结剂材料有环氧树脂类（618、6101、634等品种）、聚硫环氧树脂、聚氨脂类、烯类等等高分子工程材料以及普通裂缝修补材料等。

（二）裂缝的修补方法

裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法：表面修补法，灌浆、嵌逢封堵法，结构加固法，混凝土置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法。

混凝土结构范文第4篇

【关键词】 混凝土结构加固；钢结构加固

一、钢筋混凝土结构加固方法

在建筑工程中，各种类型的钢筋混凝土结构，其构造是复杂多样的，钢筋混凝土结构的变更、追加、加固也成为很平常的问题，通过工程实践及设计经验。

1、碳纤维加固法

工程实践和试验研究表明：采用碳纤维对钢筋混凝土柱进行抗震加固；可以有效约束混凝土的变形，增强耗能能力，从而使其承载能力及延性能力有很大的提高，可取得良好的抗震加固效果。碳纤维片材由于其强度高，弹性模量大，用于横向包裹钢筋混凝土柱时，可以有效提高柱的承载能力和延性性能，其作用机理体现在两个方面：一方面，碳纤维片材横向包裹，其作用类似受剪钢筋，协同钢筋承受剪力。由于碳纤维的抗拉强度远远大于钢筋的抗拉强度，相当于配筋率大大提高，使其抗剪承载力得以显著提高，斜裂缝出现以后构件的变形性能也得以明显改善；另一方面，横向包裹碳纤维，还会对其内部的混凝土起到有效的约束作用，当受压区混凝土达到峰值应力后，具横向膨胀变形急剧增大，碳纤维环向应变显著增大，环向约束力增大，这就使得混凝土应力—应变曲线的下降变得平缓，极限压应变得以提高，因而推迟了受压区混凝土的破坏过程，充分发挥了纵向钢筋的塑性变形性能，显著改善构件的延性。

2、粘贴钢板加固法

用结构胶把钢板粘贴在构件外部以提高结构承载力和满足正常使用的加固方法。与传统加固方法比较，它有以下特点：（1）施工工艺简单，只需对被加固构件的表面进行处理，用建筑结构胶将钢板与之牢固地粘结成一个整体，使钢板和原构件很好地共同工作。（2）加固施工所需的场地、空间都不很大，且钢板粘贴在已开裂构件上一般2d即可受力使用，对生产和生活影响很小，特别适用于应急的加固工程。（3）粘钢加固所用的钢板厚度，一般为2mm～6mm，所以，加固后不影响结构外观，重量增加也不多。（4）加固效果比较明显。

3、化学植筋技术

植筋技术是运用高强度的化学粘合剂，使钢筋、螺杆等与混凝土产生握裹力，从而达到预期效果。施工后产生高负荷承载力，不易产生移位、拔出，并且密实性能良好，无需做任何防水处理。由于其通过化学粘合固定不但对基材不会产生膨胀破坏，而且对结构有补强作用，施工简便迅速安全并符合环保要求，是建筑工程中钢筋混凝土结构变更，加固的最有效的方法。它可以应用在各类建筑结构增建、变更等预留钢筋锚定中，还可以用于横梁、柱头、楼板、剪力墙等加固预留钢筋锚定中，也可用于各类钢结构、机械设备等的螺杆锚定中。它主要的技术特点就是：（1）具有高的承载力（剪力、拉力）。（2）对固定的基材不产生膨胀力，适宜边距、间距小的部位。（3）施工简便，时间短。

4、注浆加固法

注浆加固法主要是针对钢筋混凝土结构物由于各种原因产生的各种裂缝，采用环氧树脂类粘合剂及密封剂灌浆加固修补，在不影响生产运营的情况下可以达到预期的强度，延长结构的使用寿命，施工快捷，加固效果安全可靠。它的特点是：（1）采用慢速，附压延续灌浆，可以确保树脂注入裂缝细微部位。（2）可以控制注入量，必要时可以补充灌浆料。（3）可根据裂缝大小，注入状况的需要，调整压力。（4）注入量和注入情形可以目视观察。这种技术主要应用范围：混凝土建筑物裂缝的修补，各种构筑物的修补以及桥梁、铁路的附属构件如桥墩、桥面、等的修补。

5、增大加固法

增大加固法是指在原受弯构件的上面或下面浇一层新的混凝土并补加相应的钢筋，以提高原构件承载力的方法，是工程中常用的一种加固方法。补浇的混凝土处在变拉区时，对补加的钢筋起到粘结和保护作用，当补浇层混凝土在受拉区时，增加了构件的有效高度，从而提高了构件的抗弯、抗剪承载力，并增加了构件的刚度，因此其加固效果也是很显著的。实际工程中，在受拉区补浇混凝土层的情况较多，原配筋率较低，其混凝土变压区高度较小，因此在受拉区补加纵向钢筋并浇混凝土是提高该梁抗弯承载力的有效方法。

二、钢结构加固方法：

1、改变结构计算图形

改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件，增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法；

改变结构计算图形的一般加固方法：

（1）对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固：

A、增加支撑形成空间结构并按空间结构验算；

B、加设支撑增加结构刚度，或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性；

C、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性；

D、在排架结构中重点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其它柱列负荷；

E、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。

（2）对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固：

A、改变荷载的分布，例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载；

B、改变端部支承情况，例如变铰接为刚结；

C、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构；

D、调整连续结构的支座位置；

E、将结构变为撑杆式结构；

F、施加预应力。

（3） 对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固：

A、增设撑杆变桁架为撑杆式结构；

B、加设预应力拉杆。

2、加大构件截面的加固

采用加大截面加固钢构件时，所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。

3、连接的加固与加固件的连接

钢结构连接方法，即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择，应根据结构需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件，并考虑结构原有的连接方法确定。

钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接，有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时，应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。

4、裂纹的修复与加固

混凝土结构范文第5篇

【关键词】混凝土结构；加固设计方法；配套处理

【 abstract 】 in recent decades, the reinforcement of the concrete structure problems gradually began to trouble the building practitioners, this article from the concrete structure reinforcement to start work, this paper probes into the concrete reinforcement design technology strategy.

【 key words 】 concrete structure; Reinforcement design method; Supporting processing

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

伴随国内经济的平稳快速发展，我国各项基础建设事业也取得了很大的成就。从二十世纪六十年代开始，在全国范围内设计及建造了大批量的民用、商用、工业建筑以及大批量的路桥工程，在这些工程项目的主体中，混凝土结构得到了大范围的应用。在各项工程投入使用之后，会面临非常多的雨雪、强风、地震、火患等自然或人为灾害的挑战，这些会主体中的混凝土结构受到各式各样的损害，减弱该结构的承载能力。为了保障这些建筑混凝土结构体的稳定性，最大限度地延长其使用周期，相关单位和工作人员需要注重对混凝土结构的定期加固和日常养护，以便修复该结构的承载力，保证建筑主体的安全使用。

一、进行混凝土结构加固设计的必要性

（一）钢筋混凝土结构如果按理想的极限状态进行设计的话，需得充分满足该结构对于刚度、强度、持久承载性的要求。但在实际的工程设计当中及其施工过程中，往往出现各种各样的因素导致这些条件无法满足，比如：设计阶段未进行全方位的实地考察，以致设计出的结构刚性不足；施工环节的技术缺陷导致结构承载力不够，使结构存在极大的安全隐患；多种自然的强风、火灾、地震、雨雪等外部力量引起混凝土结构不同类型的磨损；在建筑结构的应用过程中，其功能与设计时使用目的不符，会导致建筑物的后期荷载与原设计分布、大小不一致，混凝土结构原有刚度与强度无法满足使用要求。

（二）国内现有的基础工业、商业以及民用基础设施数量非常可观，在使用过程中有些结构已不能满足当前使用要求，而且还出现了不同程度的损坏。在当前国情下，不可能实现全部推倒重建，因此，组织力量对其进行检测鉴定，提出改造、加固、养护意见，使以更适应现展变得非常有必要。这样一来，不但可以节约资金，避免土地征用面积的进一步扩大，缓解国内日益尖锐的城乡用地矛盾，而且可以减少大量没有再利用价值的混凝土垃圾的产生，有效避免新的环境问题出现。当然，对于混凝土结构情况的检测鉴定、改造养护、以及加固设计在实际工作中面临着很多技术性问题，需要广大专业工作者在新技术、新策略的探讨与研究方面投入更多的精力。

二、常用的混凝土结构加固设计方法介绍

（一）传统上使用相对简便且比较广泛的混凝土结构加固方法是加大截面法，就是直接在先前的混凝土结构外层，新建筑一层钢筋网砂浆或者混凝土层，通过扩大结构截面的面积来增强混凝土结构的承载力。这种方法操作简便，适用范围也比较宽，比如一般建筑结构中的梁、楼板、柱、承重墙、地基，还有公路路面、桥梁的柱子及表面等等。当然与整体浇筑的结构相比，在旧的结构外面直接加筑一层新的混凝土，新旧结合处通常存在粘结强度不足的问题，会直接影响加固结构的安全性，需要通过其它的措施来进行弥补。

（二）在常规混凝土构件加固处理中，还可以利用外包钢或粘贴钢板的方式。

外包钢加固的方法就是将被加固混凝土构件的四个角用型钢或者钢板包裹，互相之间用扁钢连接，再用结构胶填充空隙。这种方式有两种情况，干式和湿式。前一种情况的粘结效果不够好，不适合构件与型钢整体受力；后一种情况选用具备良好粘结性能的专用胶，将型钢与混凝土构件牢固地粘到一起，使二者形成一个新的结构联合体，可以有效恢复或者提高构件受拉、受压的能力。两种相比，干式施工比湿式简单，但是湿式的加固效果更好，整体受力性能更强，而且不会明显增大构件的截面积，不足之处在于用钢量比较多，而且不适用于六百摄氏度以上的无防护高温环境。

粘贴钢板指的是用专业的强性胶在混凝土构件表面直接粘贴钢板，使两者共同承受外力。实质上就是间接增加原混凝土配件的配筋量，从而提高强求构构件的刚度、抗剪、抗压等能力，这种方法完成速度快，而且对外形影响不大，不足之处在于钢板自身比较重，操作难度比较大，适用于常温混凝土构件的加固。

（三）对于跨度比较大的混凝土结构进行加固时，比较适全使用预应力加固法。也就是

在被加固混凝土结构体外部，加设高强度预应力钢筋拉杆或者型钢撑杆。在此过程中，通过施加外在预应力，拉杆或撑杆与被加固的混凝土构件共同着力，影响构件原有的截面受力分布，消解被加固部位的应力超前问题，提升加固后整体的的刚度与承载力。而且，在施加预应力的时侯，会产生一定的负弯矩，它可以与部分荷载弯矩相互抵消，达到缩减原构件表面的裂缝宽度。这种方法的优势在于加固后整体效果比较好，而且施工周期相对较短，所需费用也不是很高，但施工技术难度比较大，不适用于高湿度环境中的混凝土构件加固。

三、加固设计中常用的混凝土构件表面及内部裂缝的配套处理方法

混凝土构件表面或内部有裂缝时，在加固过程中需要对其进行修补，具体应当根据不同的修补材料选用不同的处理方法。

如果混凝土构件表现有细小开裂，且缝隙在 以内，可选用渗透性防水剂、聚合物水泥膏等材料直接涂于缝隙表面，即可恢复构件的耐久性与防水性能。如果裂缝不多，范围也不大，可骑缝涂刷覆盖；如果裂缝细密而且范围也比较大，就须全面涂刷覆盖。另外，由于单刷的涂层不厚，因此所选材料必须抗老化且粘着力要强。这种表面处理的方法具有施工工艺简单的好处，但所用涂料不能深入缝隙内部，无法修补构件内部出现的裂缝。

如果混凝土构件的裂缝比较深，而且多为受力裂缝，宽度在 以上，则可用采用灌浆或填充注入技术。将构件裂缝处凿出一个V或U 型槽，而后向活动类缝隙中填入环氧树脂等比较具有变性延伸性质的材料；对于钢筋锈蚀性缝隙应先彻底除锈，涂完防锈涂料后再填入聚合物水泥砂等，以恢复松件的稳定性、防水性与耐久性。

结束语

随着混凝土结构在各类建筑工程中的应用越来越广泛，需要加固的混凝土构件越来越多，因此，此项技术改进成为广大相关从业人员的一项重要任务，有必要进一步加强这方面的学习和研究。

参考文献：

[1]梁穗生.某混凝土结构的加固及粘贴碳纤维布的分析[J].中华民居.2010(12):348-349