楊 英 季樹(shù)凱
(天津市永定河管理處 300131)
在鋼筋混凝土構(gòu)件中,為防止鋼筋銹蝕,并保證鋼筋和混凝土牢固粘結(jié)在一起,鋼筋外面必須有足夠厚度的混凝土保護(hù)層。工程上采用水泥砂漿制作墊塊,放置在鋼筋骨架與模板間起到控制混凝土保護(hù)層厚度的作用。在施工過(guò)程中,墊塊的制作工程量小,制作質(zhì)量容易被忽視,致使對(duì)構(gòu)件質(zhì)量造成影響。為了簡(jiǎn)明扼要的說(shuō)明問(wèn)題,下面以純彎狀態(tài)下的鋼筋混凝土構(gòu)件正截面承載力為研究分析對(duì)象,說(shuō)明墊塊制作質(zhì)量對(duì)構(gòu)件承載力的影響程度。
通常鋼筋混凝土構(gòu)件按照適筋構(gòu)件設(shè)計(jì),應(yīng)滿(mǎn)足下面的兩個(gè)適用條件:
式中x——混凝土受壓區(qū)計(jì)算高度;
ξb——相對(duì)界限受壓區(qū)高度;
ρ——受拉區(qū)縱向鋼筋配筋率,ρ=As/bh0;
ρmin——受彎構(gòu)件縱向受拉鋼筋最小配筋率。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面受力計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖1:
圖1
根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖和截面內(nèi)力平衡條件,可得兩個(gè)基本設(shè)計(jì)公式:
式中:M——彎矩設(shè)計(jì)值,考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0及設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ在內(nèi);
Mu——截面極限受彎承載力;
γd——結(jié)構(gòu)系數(shù);
fy——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
b——矩形截面寬度;
h0——截面有效高度,h0=h-a,h為截面高度,a為縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至截面受拉邊緣的距離;
fy——鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
As——受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積。構(gòu)件承載能力,即截面極限受彎承載力:
在施工過(guò)程中,混凝土保護(hù)層厚度是由砂漿墊塊控制。若墊塊尺寸變化,將影響保護(hù)層厚度,進(jìn)而影響到截面有效高度h0。此時(shí)構(gòu)件截面極限受彎承載力實(shí)際值為:
承載能力相對(duì)變化率:
截面有效高度相對(duì)變化率代入公式(3)得到:
上述分析表明,砂漿墊塊厚度尺寸的誤差引起截面有效高度的變化,直接導(dǎo)致混凝土構(gòu)件承載能力的相同趨勢(shì)的變化,而且具有增大的效果。
已知某人行道板高h(yuǎn)=120mm,寬b=740mm,受壓區(qū)主筋配置6根直徑8mmⅠ級(jí)鋼筋,混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20,混凝土保護(hù)層厚度c=25mm。
根據(jù)已知條件可以得到,fc=10.0N/mm2,fy=210N/mm2,h0=91mm,As=302mm2,ξb=0.614,ρmin=0.15%。
根據(jù)公式(1)Mu=5.50kN·m。若墊塊實(shí)際厚度為30mm,,根據(jù)公式(6)求得 RM=5.82%,說(shuō)明由于墊塊尺寸增大5mm,使得該構(gòu)件的承載能力降低5.82%,對(duì)構(gòu)件的安全使用產(chǎn)生一定隱患。
砂漿墊塊制作的質(zhì)量對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件質(zhì)量有一定的影響。砂漿墊塊厚度尺寸偏小,造成混凝土保護(hù)層厚度不夠,使鋼筋過(guò)早腐蝕,同時(shí)減小鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力,影響結(jié)構(gòu)的耐久性。砂漿墊塊厚度尺寸偏大,造成構(gòu)件承載能力降低,影響程度與構(gòu)件厚度有直接關(guān)系。一般,墊塊厚度增大5mm,使120mm厚的鋼筋混凝土構(gòu)件承載能力降低5%以上,隨著構(gòu)件厚度的增大,對(duì)構(gòu)件承載能力影響逐漸減小。因此在鋼筋混凝土施工過(guò)程中,根據(jù)構(gòu)件的重要性和尺寸不同,加強(qiáng)對(duì)砂漿墊塊制作質(zhì)量的控制,防止對(duì)構(gòu)件質(zhì)量造成影響。