混凝土传力杆设计缺陷的问题分析.pdf

论文T HE s I s 混凝土传力杆设计缺陷的问题分析 文 牡丹江市公路勘察设计院戴吉献 高等级混凝土路面的破损 原因较多 本文就路面用 传力杆引起的问题进行分析 混凝土路面接缝大致有四种类型 胀缝 缩缝 工作 缝和纵缝 纵缝一般设置拉杆 拉杆的作用主要是为了保 证纵缝两侧路面板在纵缝位置的紧密联系 不会沿路拱横 坡向两侧滑动 只有在胀缝 缩缝 工作缝处设置传力杆 设置传力杆的位置应力状态是极其复杂的 荷载作用下引 起的剪切 弯曲和支承应力 会在设置传力杆后相应减小 使得相邻板块间的应力能够有效传导 起到分散各种作用 力的作用 从而保证路面的整体使用功能 传力杆图形设置 从图1 图2 图3 可以看出 设置传力杆的位置是 混凝土胀缝 混凝土横向施工缝和混凝土缩缝 混凝土横 向施工缝和混凝土缩缝设计的形式相近 比较简单 胀缝 设置的传力杆比较复杂 施工难度较大 不易于操作 经 研究认为 传力杆技术是不成熟的技术 不能真正解决各 种复杂的受力问题和应力问题 实际上 传力杆技术使用 后会产生副作用 不但没有解决复杂的应力问题 反而导 致使用传力杆技术的位置出现结构性的板块薄弱 造成该 部分板块破坏 影响混凝土路面整体使用寿命 图1 横向施工缝示意图 一一 r 1 丁 一 日阜 1 j j 一 一一 一 f 十一 一 一 一V 图2 传力杆胀缝示意图 图3 横向缩缝 设传力杆 示意图 一 9 8c h in oH ig h w a y 使用传力杆技术产生的副作用 使用传力杆技术后 会产生一定的副作用 从以下几 个方面可以得知 在拆除旧混凝土路面时 使用传力杆位 置会出现混凝土空洞现象 使用传力杆位置会出现多处断 角 塌陷和小板块断裂现象 传力杆设计较为简单 但在 安装过程中较难操作 由于传力杆是一面固定 一面活动 的 安装起来难以达到设计指标 偏位现象经常出现 另 外 传力杆原理是为了物体移动 使用圆钢筋i圆钢筋与 混凝土的连接不会很紧密 这就非常容易滑动 经常出现 脱落现象 在看管不严的位置甚至会出现丢失传力杆 造 成很大的浪费 设置传力杆位置破坏原因分析 假设传力杆受力分析成立 在其他方面应有论证 比 如传力杆设置后人为地把路面变薄 这种变化会造成什么 影响 没有得到充分的论证 以下分析设置传力杆位置的 不利情况 设计目的传力杆设计是按照解决胀缝位置缝隙过 宽 使得相邻板块受力减弱来考虑加设的 后来发展成施 工横向缝也可设置 缩缝也可设置 既然传力杆的设置是 解决胀缝问题 横向施工缝和缩缝理论上就没有必要设置 传力杆 钢筋与混凝土黏结资料显示 钢筋混凝土是在侣6 6 年后出现的 大面积使用是在1 9 0 0 年后 1 9 0 0 年以前到 1 8 8 6 年预应力混凝土的研究也一直在进行 基本上完成 了基础理论的研究 由于混凝土的徐变和收缩造成的预应 力损失较高 应用上认为不是很成功 于是没有大范围推 广应用 1 9 2 6 年至1 9 2 8 年 专家利用高强钢筋控制引起 预应力损失 由此预应力实际应用基本被认为是可行的 并开始大范围推广应用 从时间上看 钢筋混凝土和预应 力混凝土在当时已经是成熟的技术了 钢筋混凝土能够得 到广泛应用 主要是钢筋与混凝土接触面上存在着黏结力 当混凝土结硬后 能与钢筋牢固地黏结在一起 相互传递 应力 黏结力是保证两者共同发挥作用的前提 混凝土包 裹住钢筋 防锈 防火 防失稳 最主要的是 钢筋的温 度线膨胀系数为1 2 1 0 一 混凝土的温度线膨胀系数为 1 O 1 0 1 至1 5 1 0 两者相当接近 因此 当温度变化时 两者间不会产生过大的相对变形而导致黏结力遭到破坏 也就是说 钢筋混凝土可以很好地互相包容 不易因温度 的影响而造成两者的分离 圆钢筋传力杆使用圆钢筋是不妥的 传力杆的设置 一面是固定的 另一面是滑动的 滑动的一面导致原有的 混凝土路面部分厚度变薄 假如混凝土厚度是h 传力杆 钢筋直径为d 传力杆设置后 这个位置的混凝土路面厚 度就变成了h 一1 2 d 混凝土路面厚度减少了一半以上 因为减少一半厚度的混凝土路面强度明显不够 这一位置 的受力情况变成了小短梁受力 从而导致在这个位置出现 较多断裂的小块 这跟传力杆使用圆钢筋有直接的关系 传力杆使用圆钢筋一端滑动 还会造成钢筋和混凝土 路面的多频次碰撞 由于传力杆圆钢筋与混凝土路面是分 离开的 在行车荷载的高频率震动下 圆钢筋会把混凝土 路面周围的混凝土逐渐敲落 形成混凝土粉末 会造成这 个部位的混凝土路面加速变薄 形成断纹 最后小块混凝 土整体断裂下来 造成混凝土路面的损坏 木板胀缝传力杆设计中下部加设木板是不合理的 缘由是既然胀缝设置是考虑了温度变化会造成混凝土路面 的伸长和缩短 就应该完全断开 不加设其他物体 加设 了木板后 人为地把伸长的空间填补上了 就起不到应有 的作用 综合这些因素来看 混凝土路面