变形缝设置专题.ppt

无锡市轨道交通1号线工程 结构缝设置专题讨论 2009年04月 二 温度变形缝的设置 一 变形缝定义 三 沉降缝的设置 四 无锡轨道交通结构缝的设置 由于温度变化 地基不均匀沉降或地震因素的影响 易使建筑发生变形或破坏 故在设计时应事先将房屋划分成若干个独立部分 使各部分能自由独立的变化 这种将建筑物垂直分来的预留缝成为变形缝 包括沉降缝 伸缩缝和防震缝 在地铁结构中 由于受到地震因素的影响较小 变形缝通常指沉降缝和伸缩缝 一 变形缝定义 地铁设计规范 GB50157 2003 对主体结构变形缝的设置作了以下规定 规范第10 6 1条第1款 1 地下结构应设置温度变形缝 缝的间距可根据施工工艺 使用要求 围岩条件以及运营期间地铁内部温度相对于结构施工时的变化等 参照类似工程的经验确定 地铁规范 二 温度变形缝 第9 1 1条钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间应符合下表规定 混凝土规范 二 温度变形缝 第9 1 3条对下列情况 如有充分依据和可靠措施 本规范表9 1 1中的伸缩缝最大间距可适当增大 1 混凝土浇筑采用后浇带分段施工 2 采用专门的预加应力措施 3 采取能减小混凝土温度变化或收缩的措施 当增大伸缩缝间距时 尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响 混凝土规范 二 温度变形缝 上述规定容易引起岐义的地方在于 1 必须设置温度变形缝 2 做为强条规定的地铁规范中分缝的长度并无具体规定 主要依靠工程经验 在地铁中如果分缝距离过长 就可能导致整体单体构筑物 车站 不设置温度变形缝 3 都认为在采取一定的措施后 分缝距离可以增加 同时还必须计算温度变化及混凝土收缩对结构的影响 混凝土规范 二 温度变形缝 1 各地的习惯作法 1 北京地下结构设置变形缝受下列因素影响 温度影响 材料影响 施工影响 地震影响 地基影响 严格意义上 对于行车结构的变形缝仅指纵向伸缩缝 规定如下 1 采用明挖法施工的车站主体结构 一般情况下伸缩缝的间距不宜超过80m 当确有困难不能设缝时 最大长度不应超过120m 但须有施工技术措施 从材料掺加剂 施工缝 后浇带 膨胀带 混凝土浇注 温度控制等方面提出要求 并经过专家论证 且单侧纵向配筋率不能低于0 25 北京地铁 二 温度变形缝 这种方法较好地释放混凝土收缩和温度变化在结构中产生的纵向应力 纵向分布钢筋的配置数量较少 缺点在于 1 对施工的要求较高 否则在接缝处容易出现渗漏等问题 2 一般需要在断缝两侧作成双柱或调整柱距 影响车站的建筑布置 北京地铁 二 温度变形缝 2 上海地铁车站设置横向诱导缝 将可能产生的混凝土收缩温差裂缝产生在人为预留不影响结构基本受力特征的诱导缝处 诱导缝处将钢筋断开一部分 使其强度较正常部位略低 而且裂缝宽度应控制在外贴防水层和楼板建筑装饰层允许拉伸的范围内 并且裂缝不贯穿整个截面 保证 裂而不漏 上海地铁 二 温度变形缝 诱导缝的间距宜为24m 如遇楼板开大孔 侧墙上有通道口 风道口等处不能设置时 缝距可适当放长 其中宜加设施工缝 并适当增加纵向分布筋 当缝设在1 3 1 4跨度处时 顶板纵梁两侧各1m范围内钢筋全通 并且在该区域内应附加与原钢筋直径 间距相同的钢筋 纵向长度为6m 缝两侧各3m 顶板其余部分 中板及侧墙的纵向钢筋通过总数的1 3 以此减弱接缝处的结构强度 顶板诱导缝纵处梁两侧加强构造 缝设1 3 1 4跨 上海地铁 二 温度变形缝 底板的纵向钢筋均全通并设置榫槽 以防止底板产生竖向沉降差 底板诱导缝构造 上海地铁 二 温度变形缝 3 广州地铁地下结构应设置温度变形缝 缝的间距可根据施工工艺 使用要求 围岩条件以及运营期间地铁内部温度相对于结构施工的变化等 参照类似工程的经验确定 车站原则上不设或少设缝 只有在采取必要的工程措施 如设置后浇带 间隔跳开施工 用膨胀加强带 采用补偿收缩砼等 有效的减少砼的温度应力和收缩应力 确保避免发生有害裂缝后 可以少设或不设伸缩缝 车站或隧道分缝长度超过规范要求时 纵向分布钢筋配筋率应适当加大 广州地铁 二 温度变形缝 4 从上述各地的作法中 可以得出如下结论 1 地铁一般属超长结构 目前工程界已经认识到控制此类结构纵向应力的必要性 2 如何控制分歧较大 做法也不统一 3 如果设置变形缝 极易引起缝两端的轨道结构产生过大的差异沉降而危及行车安全 在这种情况下 设计必须验算结构的纵向内力和变形 并采取可靠对策 在采取一定的措施后 对分缝的间距都增加了 小结 二 温度变形缝 3 增大分缝距离采取的施工措施1 控制分段长度 控制分段长度的目的在于 把结构分为许多小段 可有效地减小前期的温度应力 各地地铁对施工段的长度控制 深圳地铁 8 12米 上海地铁诱导缝间距 24米 广州地铁 16 24米北京地铁 在伸缩之间增加一到两道施工缝 施工缝 二 温度变形缝 2 设置后浇带 一般在结构受力较小的位置设置结构后浇带 后浇带的作法是一种扩大伸缩缝间距的有效措施 其目的就是把大部分的约束应力释放 然后用强度稍高的混凝土来填充后浇带 抵抗残余的收缩应力 混凝土开裂基本上可分为3个活动期 混凝土入槽后 在1 2天内达到温度峰值 然后根据不同的降温速度逐渐降至周围温度 此间混凝土还进行一部分收缩 往后3 6个月完成大部分收缩 约60 80 1年左右收缩基本完成 后浇带 二 温度变形缝 3 控制混凝土入模温度 加强养护和洞口遮挡 混凝土入模温度不应高于320C 不应低于50C 混凝土中心温度与表面温度的温差不大于200C 夏季施工时应尽可能在夜间浇筑混凝土 4 及时回填 施工措施 二 温度变形缝 4 增大分缝距离采取的设计措施1 采用高性能混凝土研究掺合料 外加剂及配合比参数对大体积混凝土水化温升和抗裂性的影响 从水化热和抗裂性角度进行大体积混凝土的制备 努力使内外温差控制在10 15 采用具有减缩或缓膨功能的新型减水剂进行地铁主体工程混凝土的制备 提高混凝土的抗渗和抗裂性 设计措施 二 温度变形缝 2 设置膨胀加强带通过调整膨胀剂的掺量 可使混凝土获得不同的预压应力 根据水平法向应力曲线 在最大收缩应力一处给予较大的膨胀应力 而在两侧给予较小的膨胀应力 使结构的收缩应力得到大小适宜的补偿 设计措施 二 温度变形缝 3 配筋加强由于各地地铁均不同程度的加大了分缝的间距甚至在车站本体取消了温度伸缩缝 故对车站纵向配筋均有一定程度的提高 北京地铁 单侧纵向配筋率不能低于0 25 HRB335 上海地铁 上 下侧应配置细而密的分布筋 其每侧配筋率为O 25 钢筋间距宜 150mm 顶板与侧墙交角处 板和侧墙两侧各3m的范围内每侧纵向分布筋可按O 3 分布 间距 150mm 广州地铁 车站结构各部位的纵向分布钢筋的配筋率应不小于0 5 双面 设计措施 二 温度变形缝 4 温度应力的计算 1 混凝土的收缩按降温100C考虑 2 混凝土的徐变按降温150C考虑 3 温度作用 按温差200C考虑 采用40米 80米 143 75长的车站模型分析温度变化的影响 按最不利温差 450C考虑 温度作用 二 温度变形缝 0 8m 143 75m 0 8m 主体结构平面图 温度作用 二 温度变形缝 双层双跨箱形结构 围护采用0 8m地下连续墙 主体结构横向总宽度18 7m 纵向全长143 75m 0 8m 5 15m 6 10m 0 4m 0 9m 0 8m 9 6m 9 6m 0 8m 主体结构横剖面图 温度作用 二 温度变形缝 计算模型 140米长顶板纵向最大弯距为 105kN m m左右 顶板纵向最大拉应力为0 95MPa左右 纵向方向弯矩图 纵向应力图 顶板降温45 侧墙 底板降温25 温度作用 二 温度变形缝 80米长顶板纵向最大弯距为 90kN m m左右 顶板纵向最大拉应力为0 8MPa左右 纵向方向弯矩图 纵向应力图 顶板降温45 侧墙 底板降温25 温度作用 二 温度变形缝 40米长顶板纵向最大弯距为 60kN m m左右 顶板纵向最大拉应力为0 75MPa左右 纵向方向弯矩图 纵向应力图 顶板降温45 侧墙 底板降温25 温度作用 二 温度变形缝 140米长顶板纵向最大弯距为 90kN m m左右 顶板纵向最大拉应力为0 8MPa左右 纵向方向弯矩图 纵向应力图 顶板 侧墙 底板降温25 温度作用 二 温度变形缝 80米长顶板纵向最大弯距为 80kN m m左右 顶板纵向最大拉应力为0 8MPa左右 纵向方向弯矩图 纵向应力图 顶板 侧墙 底板降温25 温度作用 二 温度变形缝 40米长顶板纵向最大弯距为 32kN m m左右 顶板纵向最大应力为0 3MPa左右 纵向方向弯矩图 纵向应力图 顶板 侧墙 底板降温25 温度作用 二 温度变形缝 从分析结果来看 车站产生的弯矩和应力随车站的长度增长和温度的深高而增大 但增长变化速率趋缓 温度作用 二 温度变形缝 由于地铁结构自身的重量通常小于被挖除的土体重量 所以对于主体结构而言 一般情况下没有必要设置专门的沉降缝 地铁轨道结构采用整体道床基础 其垂直方向的允许错位一般为3 5mm 因此 不允许通过设置沉降缝让其两侧的结构自由沉降 地铁设计规范 GB50157 2003 对变形缝的设置作了以下规定 规范第10 6 1条第3 4款 3 在车站结构与出入口通道等附属建筑的结合部应设置变形缝 4 应采取可靠措施 确保变形缝两边的结构不产生影响行车安全和正常使用的差异沉降 三 沉降缝 沉降缝 三 沉降缝 沉降缝 某地下两层站 顶板覆土2 5m 主体外包全长202 标准段外包全长20 1m 右下角单层设备区外挂段长114米 宽16米 设缝方案 1 主体与附属之间设置变形缝 但由于附属结构较长 将导致半个车站处于偏载状态下 在软土地区 将导致抗侧移构件截面增大及变形缝的破坏 设缝方案 侧墙下角点 中柱弯矩增大 在偏载作用下 缝两侧结构将靠拢 三 沉降缝 不设缝方案 主体与附属之间不设置变形缝 可有效的避免设缝方案缺点 但单双层结构的不均匀沉降对结构的影响较难准确分析 设缝方案 三 沉降缝 1 温度变形缝1 主体结构内宜通过设置诱导缝取代伸缩缝 诱导缝的间距一般24 30m 底板设置为榫槽 2 当主体结构遇楼扶梯等孔时 可放宽诱导缝的间距至50m 3 车站纵向分段浇筑长度12 16m 温度变形缝 四 无锡地铁缝的设置 2 沉降缝1 车站本体原则上不设置沉降缝 在可能产生较大不均匀沉降的地方通过地基处理或结构措施将不均匀沉降调整到