任崇

【摘 ?要】鋼筋籠綁扎是施工過程中重要的臨時工程之一，由于施工人員對其穩(wěn)定性的忽視，國內(nèi)外鋼筋籠倒塌事故時有發(fā)生。本文引入了截面形式不同的兩個鋼筋籠試件作為實驗構件并生成數(shù)據(jù)用于比較，其目的是找出不同橫截面形式對柱鋼筋籠穩(wěn)定性的影響。結果表明，在同一偏心荷載和截面面積下，圓形截面鋼筋籠比方形截面鋼筋籠更加穩(wěn)定。

【關鍵詞】鋼筋籠;穩(wěn)定性;截面形式;圓形;方形

0引言

在國內(nèi)外的工業(yè)民用建筑、橋梁和城市地下建筑中有一些大型的建設項目，其中這些項目的豎直構件如墩、柱尺寸相對較大，其鋼筋籠尺寸也會相對較大。在鋼筋籠綁扎安裝過程中，其較大的結構自重和其它外部作用如風荷載等，很容易引起鋼筋籠失穩(wěn)，若沒有相應的措施，最終會造成重大的財產(chǎn)損失和人員傷亡。在以往的研究當中，國內(nèi)外研究人員更關注于鋼筋混凝土的材料特性和鋼筋混凝土構件的受力行為，鮮有對單獨鋼筋籠穩(wěn)定性的獨立研究，本文通過實驗來驗證截面形式對其穩(wěn)定性的影響。

1實驗概況

1.1實驗目的

本實驗旨在研究在大偏心受壓情況下，相同截面面積，不同截面形式（方形和圓形）的柱鋼筋籠的受力，從而反映截面形式對柱鋼筋籠穩(wěn)定性的影響。

1.2實驗介紹

由于本實驗在英國卡迪夫大學完成，所以試件設計遵循的是英國混凝土結構設計規(guī)范（BS8110），最終設計鋼筋籠試件高度為1200mm，圓形柱鋼筋籠截面直徑為250mm，方形柱鋼筋籠截面邊長為222mm，縱向鋼筋由8根#10的帶肋鋼筋組成。箍筋為#6的光圓鋼筋，其間距為120mm，所有節(jié)點由22扎絲單股綁扎完成。為保證結構整體有效受壓，在兩個鋼筋籠頂端焊接有相同截面，直徑和邊長較大的8mm鋼板作為承壓面，其鋼筋分布和試件整體如圖1所示。

為保證較好地反映兩個試件不同的受力情況，在其鋼筋籠軸線一側共4根鋼筋中部（距離混凝土基座550mm處）沿軸線方向左右兩側，和軸線上兩根鋼筋底部（距離混凝土基座50mm處）沿軸線方向左右兩側，各貼有一個應變片（共12個）來測量鋼筋應變變化如圖2所示。同時在偏心壓力的另一側距底部660mm和1150mm處設有兩個撓度計如圖三所示，來檢測偏心受壓情況下鋼筋籠上兩點的。

1.3實驗過程

本實驗需要還原實際鋼筋籠綁扎所遇到的主要問題，由于受到實驗器材限制，大型構件鋼筋籠所受到的風荷載需轉(zhuǎn)換為偏心壓力。為保證鋼筋籠能夠循環(huán)使用，要確保鋼筋內(nèi)最大應力不超過屈服應力，即鋼筋只發(fā)生彈性變形，根據(jù)計算，本實驗最終決定其偏心距為沿軸線右側300mm，所施加的偏心壓力為4kN如圖三所示。

2實驗結果及分析

從圖四圓形截面鋼筋籠應變變化中可以看出，除了10和11應變片所反映的應變變化有更大的斜率，其他的更多集中在±200μE。由于10和11位于桿件的較低位置，因此其變化更為顯著。相反，方形截面的鋼筋籠各鋼筋應變變化是較為分散的，其中大部分已經(jīng)超過±200μE。其中變化較為顯著的是4和5，而不是10和11，其差異是由于不同的截面形式。對于正方形截面鋼筋籠，4和5應變片所貼附的鋼筋較于軸線有所偏移，相對地其偏心距會有所增大，因此應變變化將相應地變大，且這兩根鋼筋底部并未設置應變片，無法檢測到該位置的應變變化，但是從力學角度分析，可以得知其底部應變變化一定比中部位置更為顯著，所以可以得出結論，在偏心荷載作用下，具有圓形橫截面的鋼筋籠比方形截面鋼筋籠更加穩(wěn)定。

3小結

可見對于大型柱體，在鋼筋籠綁扎和安裝過程中施工人員應該對于橫截面為正方形的鋼筋籠更加重視，加強該過程中的橫向或斜向支撐可以有效地避免人員傷亡及財產(chǎn)損失。

參考文獻：

[1] 張季超.土木工程事故處理[M].北京：科學出版社，2012

[2] 張季超，隋莉莉.混凝土結構設計原理[M].北京：高等教育出版社，2016.

（作者單位：廣州大學土木工程學院）