大截面钢筋混凝土梁变形原因分析及处理方案

大截面钢筋混凝土梁变形原因分析及处理方案

唐磊;王翠菊

【摘 要】通过对一起排架变形事件的现场勘查与处理,分析了产生变形的原因,指出存在的问题及改进意见,提出了对变形梁的检查、拆除混凝土、恢复的整套操作方案.

【期刊名称】《电力建设》 【年(卷),期】2007(028)008 【总页数】3页(P61-62,71)

【关键词】大截面钢筋混凝土梁;变形;恢复 【作 者】唐磊;王翠菊

【作者单位】江苏省电力建设第一工程公司,南京市,210028;江苏省电力建设第一工程公司,南京市,210028 【正文语种】中 文 【中图分类】工业技术

第 28 卷第 8 期 2007 年 8 月 电力建设Vol.28 No.8A吨， 2007 Electric Power Construction • 61 • 大截面钢筋混凝土梁变形原因分析及处理方案唐磊，王翠菊（江苏省电力建设第一工程公司，南京市 ，210028)［摘 要］ 通过对一起排架变形事件的现场勘查与处理，分析了产生变形的原因，指出存在的问题及改进意见，提出了对变形梁的检查、拆除混凝土、恢复的整套操作方案 。［关键词］大截面钢筋混凝土梁变形恢复中图分类号： TU746, TU375.l文献标识码： B 文章编号：

1000-7229 (2007)08-0061-05Cause Analysis and Solutions to Large Sectional Reinforced Concrete BeamDeformation TANG Lei, WANG Cui-ju (Jiangsu Provincial No.I Electric Power Construction Company, Nanjing210028,China) [Abstract JCausesofthedeformation 町e analyzedthroughon -

scenesurveyandhandlingofabentdeformationincident.Problemsandimprovements are put forward.Acomplete set of operation schemes is proposed for deformed beam check, concrete demolishing and restoring.[ Keywords Jlarge sectional reinforced concrete b臼m;defo，τnation; restore 。 引言 某设备基础 llm 层浇筑混凝土过程中由于排架变形造成 CL、CR 梁下挠超标，梁上埋件、螺栓等 位置发生变化，不能满足设计要求，需进行处理。1 现场勘查及原因分析该设备基础 llm 以下柱梁板己施工完， CL~CR 梁下无框架梁板，框架柱从 O m 承台直至 llm，水平 施工缝设在 7.8 m 处 。 CL, CR 梁截面尺寸为 3 044mm× 2600mm ，净跨为 11.165 m。 排架立杆间距为 500,550 mm（顺梁方向），梁两侧各设 2 排立杆，两梁 中间部位排架间距为 550,550 mm ，步高统一为 1.4 m ，梁底采用调节螺丝、木方牵杆及木方格栅加固 。 施工期平均温度为 25 ℃，混凝土浇注速度为 40 m3 /h。排架变形时混凝土浇注已基本结束，梁下挠最大约 17 cm 。 经计算，发现现有排架理论上能满足施工要求，但存在以下问题：(1）排架立杆接头部位同截面现象较多，剪刀撑数量不足，无水平剪刀撑 。 收稿日期 ： 2007-02-06(2 ）扣件螺丝拧紧力度不够，普遍只有 20-30N·m 。(3) CL、CR 梁中间的排架搭设高度不够，只搭 设到梁底标高以上 0.5m ，未能与梁另一侧排架连接 形成整体 。( 4 ）虽理论计算满足要求，但富余系数不大，仅比规范允许值略大 。2 梁拆除及恢复前检查2.1 拆除变形梁的混凝土注意不能对结构造成破 坏，需保留部分（ 30cm 以内的）必须人工凿除 。 2.2 采用着色法对

CL,CR 梁拆除后保留的钢筋与 未拆除部分结构混凝土进行握裹检查 。 人工剔除松 动石子 、砂浆，空压机吹扫干净混凝土表面后用着色 剂喷射在被检查钢筋四周，待干燥后人工凿除染色 混凝土，测量染色深度 。 抽查数量为钢筋总根数的 20% ，间隔抽取 。 当混凝土染色深度不大于 lOmm 时，可认为混凝土与钢筋握裹良好；当混凝土染色深 度大于 lOmm ，且沿钢筋周边连续存在时，应加倍检作者简介： 唐 磊 (1977一），男，大学本科，工程师，一级建造师，公司建筑工地副主任，从事电力建设技术管理工作。第28卷第 8 期2007 年 8 月电力建设No.8 A吨，2007Electric Power Construction ［摘要］通过对一起排架变形事件的现场勘查与处理，分析了产生变形的原因，指出存在的问题及改进意中图分类号： TU746, TU375.l文献标识码： B 文章编号： 1000-7229 (2007)08-0061-05 Cause Analysis and Solutions to Large Sectional Reinforced Concrete Beam Deformation [Abstract JCausesofthedeformation 町e analyzedthroughon - scenesurveyandhandlingofabentdeformationincident.Problemsand improvements are put forward.Acomplete set of operation schemes is proposed for deformed beam check, concrete demolishing and restoring.[ Keywords Jlarge sectional reinforced concrete b臼m;defo，τnation; restore 。引言某设备基础 llm 层浇筑混凝土过程中由于排架变形造成 CL、CR 梁下挠超标，梁上埋件、螺栓等位置发生变化，不能满足设计要求，需进行处理。该设备基础 llm 以下柱梁板己施工完， CL~CR梁下无框架梁板，框架柱从 O m 承台直至 llm，水平施工缝设在 7.8 m 处 。 CL, CR 梁截面尺寸为 3 044 mm× 2600mm ，净跨为 11.165 m。 排架立杆间距为500,550 mm（顺梁方向），梁两侧各设 2 排立杆，两梁中间部位排架间距为 550,550 mm ，步高统一为 1.4m ，梁底采用调节螺丝、木方牵杆及木方格栅加固 。施工期平均温度为 25 ℃，混凝土浇注速度为 40 m3 / h。约17cm 。经计算，发现现有排架理论上

能满足施工撑数量不足，无水平剪刀撑 。收稿日期 ： 2007-02-06(3) CL、CR 梁中间的排架搭设高度不够，只搭设到梁底标高以上 0.5m ，未能与梁另一侧排架连接形成整体 。(4）虽理论计算满足要求，但富余系数不大，仅拆除变形梁的混凝土注意不能对结构造成破坏，需保留部分（ 30cm 以内的）必须人工凿除 。2.2 采用着色法对 CL,CR 梁拆除后保留的钢筋与未拆除部分结构混凝土进行握裹检查 。 人工剔除松动石子 、砂浆，空压机吹扫干净混凝土表面后用着色剂喷射在被检查钢筋四周，待干燥后人工凿除染色混凝土，测量染色深度 。 抽查数量为钢筋总根数的20% ，间隔抽取 。 当混凝土染色深度不大于 lOmm时，可认为混凝土与钢筋握裹良好；当混凝土染色深度大于 lOmm ，且沿钢筋周边连续存在时，应加倍检•62 · 第 28 卷古1将此段混凝土清除后重新浇筑@ 此处在梁外侧凿除归主l将此段混凝土此处混凝土馆要凿除清除后重新浇筑11165A旦且~ 将此区域混凝土向往内凿 175 mmBB将此段混凝土清除后重新浇筑AAA AAAAA A AAA CL梁~RP相似 l图 1 恢复方案示意固查，直至全数检查。2.3 检查混凝土试件的强度并利用回弹仪对保留部分混凝土进行现场实测 。2.4 对拆除后 CL,CR 梁中保留的受损较为严重的钢筋取样进行拉伸、弯曲试验 。2.5 埋螺栓位置检查 。3恢复方案 3.1梁拆除清理干净后开始搭设排架，采用 φ48mmx3.5mm 钢管，排架立杆间距为 450,500mm ，水 平杆步高统一为 1.3 m ，并在顶端 2 排横杆之间增加 1排横杆，梁下每根立杆的顶端均采用调节螺丝支 撑，使调节螺丝顶端接触面到横杆中心的距离小于 或等于 150mm ，并且于 CL,CR 梁两侧向外增加 4 排 立杆。梁底牵杆沿梁纵向布置，格栅间距为 200mm。 梁中间排架间距、排距均为 500mm ，水平杆的步距为1.3 m ，并且顶端高出梁面约 40cm ，以便与内外排架 通过钢管连成整体 。 所有的扫地杆在距离地面以上 lOOmm 搭起 。 剪刀撑隔 2 排搭设 1 道，角度控制在 45。～60。，且双向搭设，排架中间部位搭设 1 道水平剪 刀撑。在排架整体形成后，将横杆与 4 边已经浇筑好 的混凝土柱用扣件相连，

所有扣件必须扭紧。 3.2，海凝土清除干净后预留如图 1 所示的施工缝， 将施工缝中的柱、梁钢筋凿出，并清理干净 。 将 CL, CR梁中保留的钢筋全部调直 。 具体方法为先铺设 好梁底模，做好模板面的隔离措施，然后用止口扳 手 、千斤顶等工具人工调直弯曲钢筋 。 严禁火焊烘 烤，调直后用钢丝刷除去钢筋表层的混凝土浆，并用 水清洗干净。3.3 按图纸要求绑扎梁 CL,CR 钢筋，对变形较大 难以调直的钢筋要求增加搭接长度到柱端，对与框 （下转第 71 页）卷11 165 A旦且B 图1恢复方案示意固3 恢复方案3.1 梁拆除清理干净后开始搭设排架，采用 φ48mmx3.5mm 钢管，排架立杆间距为 450,500mm ，水平杆步高统一为 1.3 m ，并在顶端 2 排横杆之间增加排横杆，梁下每根立杆的顶端均采用调节螺丝支撑，使调节螺丝顶端接触面到横杆中心的距离小于或等于 150mm ，并且于 CL,CR 梁两侧向外增加 4 排立杆。梁底牵杆沿梁纵向布置，格栅间距为 200mm。梁中间排架间距、排距均为 500mm ，水平杆的步距为1.3 m ，并且顶端高出梁面约 40cm ，以便与内外排架通过钢管连成整体 。 所有的扫地杆在距离地面以上lOOmm 搭起 。 剪刀撑隔 2 排搭设 1 道，角度控制在45。～60。，且双向搭设，排架中间部位搭设 1 道水平剪刀撑。在排架整体形成后，将横杆与 4 边已经浇筑好的混凝土柱用扣件相连，所有扣件必须扭紧。3.2海凝土清除干净后预留如图 1 所示的施工缝，将施工缝中的柱、梁钢筋凿出，并清理干净 。 将 CL,CR梁中保留的钢筋全部调直 。 具体方法为先铺设好梁底模，做好模板面的隔离措施，然后用止口扳手 、千斤顶等工具人工调直弯曲钢筋 。 严禁火焊烘烤，调直后用钢丝刷除去钢筋表层的混凝土浆，并用水清洗干净。按图纸要求绑扎梁 CL,CR 钢筋，对变形较大难以调直的钢筋要求增加搭接长度到柱端，对与框（下转第 71 页）第 8 期 WB36钢热影响区冷裂纹敏感性研究• 71 • 根据拘束应力计算公式 σ＝mR ，一般低合金钢 m= (3 ～5 ）×10-2 ，得到焊接时实际拘束应力 σω 为 300 MPa 0代人（2 ）式计算出 σ町应大于 400 MPa ，根据图2 或 (1 ）式，得出在低氢条件

下可以不预热焊接这种WB36 钢结构 。 3.3冷裂纹特征 插销试验表明： WB36 钢冷裂纹具有延迟断裂特征，断口形貌观察结果进一步证实了冷裂纹的形 成是由于氢的作用 。 裂纹断口宏观上可分为延迟断 裂区和最后撕裂区，延迟断裂纹区断口平齐，无明显 塑性变形，又称为脆性断裂区，该区的微观形貌反映 出氢致开裂特征 。 由图 4-6 可以看出，其断裂方式 均为沿晶（ IG ）和准解理（ QC ）共存，且沿晶部位的晶 界表面存在着微小的孔洞、发丝、二次裂纹等花样， 准解理穿晶部位的主裂纹横穿板条或沿板条断裂， 断口单元微细，断口表面有较多的撕裂痕迹，在晶内 板条间存在笔直的二次裂纹，根据这些特征，可以判 断裂纹中有氢的存在 。 因为氢致断裂并不是单一的 沿晶或准解理方式，而是二者共存［呵。 此外，扩散氢 具有促进局部微观塑性的作用，使得断口中的沿晶 和准解理具有上述独特的形貌，因此又将它们称为 IGHE 和 QC.J4l。 与启裂区相比，扩展区的 IGHE 比例减 少， QCHE 比例增多 。 这是由于随着裂纹的扩展，应力 集中程度下降，平均氢浓度也下降，使金属塑性得到 改善 。 比较图 4 、图 5 和图 6 ，可以看出随着预热温度 的增加，断口中 IGHE 比例逐渐减少， QCHE 比例逐渐 增多，这是由于预热使组织洋硬程度降低，塑性提 高；此外预热促进氢的扩散，使晶界不容易达到临界 氢浓度，氢有足够的时间向晶内扩散，向作为亚晶界 的马氏体或铁素体板条界面处的位错中集聚，降低 这些界面的原子结合能，使裂纹易于向晶内扩展，从而发生准解理穿晶断裂 并且出现沿板条界的平行的二次裂纹 。 4结论 4.1WB36 钢的热影响区有一定的冷裂纹敏感性，临界断裂应力民与预热温度成对数关系；在大拘 束度条件下焊接 WB36 钢时 防止冷裂纹的预热温 度不得低于 120 ℃ 。4.2 WB36 钢的热影响区有一定的洋硬倾向，它对 冷裂纹倾向有显著影响 。 预热温度超过 100 ℃后，粗 晶区硬度降至 350HV 以下，σz 明显升高， WB36 钢 避免冷裂纹的临界硬度范围为 300～350HV 。 4.3 WB36 钢冷裂纹断口为典型的氢致延迟开裂， 断裂方式为沿晶＋氢致准解理穿晶，晶内有撕裂棱 和

二次裂纹；随着预热温度的升高， IG阻比例减少， QCHE 比例明显增多 。5参考文献 l邱可启，徐沁.600MW 超临界锅炉材料 15NiCuMoNb5(WB36）钢的试验研究．锅炉技术， 1992, (10）：弘13H Granjon.Su凹ey of cracking tests.Welding intheworld, 1979, 17 (3/4) ,81-903周振丰．焊接冶金学（金属焊接性）．北京：机械工业出版社， 19964 Y.Kikuta , T.Araki.Micro皿，opic redistributionbehaviours of hygro­ genandfracturemorphology of

HAZcoldcracking inhighstrengthsteel.IIW DOC.IX-1165-80 5 陈志钢，乔务本，罗字．插销试棒缺口区应力及插销试验结果的有限元分析．焊接， 1984 ,(11): 5-9 6 许玉环，张文锁．焊接冷裂纹断口形貌的分析．焊接学报，

1985,6(4)d63~170 （责任编辑：何鹏）~事$写$写$写$年$写$牢志写$写$写$写在♀串写$写.~~年$写$写$♀$车$写$写.~~♀~＂＂＂＇事$写$写$写$写$年$年3写$年$写串写在车$写$司8年3写3年$♀$哼$♀上接第 62 页 ）架柱相连 2m 以内箍筋进行加密，并且在 CL~CR 梁靠柱端增加 φ6.5mm 双向钢筋网片 。3.4 为保证结合面处的混凝土能有效承受梁 CL,的端部剪力，在按照要求清除干净 CL、CR 梁混 凝土后，将 KL、KR 柱的结合面按要求打毛（凹凸不 平大于 6mm），然后采用 HILTI 植筋技术进行植筋 。 CL、CR 梁靠柱端各植入 49 根。 30mm 锚栓（型号 HAS-EM30 ，每根锚栓的抗剪承载力为 199 kN ），长 为000 mm ，采用专用粘结剂 RE500 ，钻孔直径 50 mm ，植入深度 380mm ，外露 620mm。 要求锚栓净间距大于 14cm ，小于 60cm o3.5 另外为增大抗剪能力，要求梁的一端必哪有 75mm （部分为 175 mm ）支撑在框架柱上（见图 1 ） 。 3.6 混凝土浇注前 24 h 对接触面进行浇水湿润 。 此方案实施后取得理想效果 设备安装运行半年后 未发现有裂缝等异常现象。 大截面j昆凝土梁自身荷 载较大，对排架要求较高，发生问题后很难处理，因 此必须充分考虑好支撑方案，严格按方案实施才能 取得满意的结果 。（责任编辑：杨大浩）8期WB36钢热影响区冷

裂纹敏感性研究根据拘束应力计算公式 σ＝mR ，一般低合金钢 m=(3 ～5 ）×10-2 ，得到焊接时实际拘束应力 σω 为 300MPa 02或）式，得出在低氢条件下可以不预热焊接这种WB36 钢结构 。冷裂纹特征插销试验表明： WB36 钢冷裂纹具有延迟断裂特征，断口形貌观察结果进一步证实了冷裂纹的形成是由于氢的作用 。 裂纹断口宏观上可分为延迟断裂区和最后撕裂区，延迟断裂纹区断口平齐，无明显塑性变形，又称为脆性断裂区，该区的微观形貌反映出氢致开裂特征 。 由图 4-6 可以看出，其断裂方式均为沿晶（ IG ）和准解理（ QC ）共存，且沿晶部位的晶界表面存在着微小的孔洞、发丝、二次裂纹等花样，准解理穿晶部位的主裂纹横穿板条或沿板条断裂，断口单元微细，断口表面有较多的撕裂痕迹，在晶内板条间存在笔直的二次裂纹，根据这些特征，可以判断裂纹中有氢的存在 。 因为氢致断裂并不是单一的沿晶或准解理方式，而是二者共存［呵。 此外，扩散氢具有促进局部微观塑性的作用，使得断口中的沿晶和准解理具有上述独特的形貌，因此又将它们称为IGHE 和 QC.J4l。 与启裂区相比，扩展区的 IGHE 比例减少， QCHE 比例增多 。 这是由于随着裂纹的扩展，应力集中程度下降，平均氢浓度也下降，使金属塑性得到改善 。 比较图 4 、图 5 和图 6 ，可以看出随着预热温度的增加，断口中 IGHE 比例逐渐减少， QCHE 比例逐渐增多，这是由于预热使组织洋硬程度降低，塑性提高；此外预热促进氢的扩散，使晶界不容易达到临界氢浓度，氢有足够的时间向晶内扩散，向作为亚晶界的马氏体或铁素体板条界面处的位错中集聚，降低这些界面的原子结合能，使裂纹易于向晶内扩展，从的二次裂纹 。结论4.1 WB36 钢的热影响区有一定的冷裂纹敏感性，临界断裂应力民与预热温度成对数关系；在大拘束度条件下焊接 WB36 钢时 防止冷裂纹的预热温度不得低于 120 ℃ 。WB36 钢的热影响区有一定的洋硬倾向，它对冷裂纹倾向有显著影响 。 预热温度超过 100 ℃后，粗晶区硬度降至 350HV 以下，σz 明显升高， WB36 钢避免冷裂纹的临界硬度范围为 300～350HV 。4.3 WB36 钢冷裂纹断口

为典型的氢致延迟开裂，断裂方式为沿晶＋氢致准解理穿晶，晶内有撕裂棱和二次裂纹；随着预热温度的升高， IG阻比例减少，QCHE 比例明显增多 。参考文献l 邱可启，徐沁.600MW 超临界锅炉材料 15NiCuMoNb5(WB36）钢H Granjon.Su凹ey of cracking tests.Welding intheworld, 1979, 17 (3/4) ,81-90 周振丰．焊接冶金学（金属焊接性）．北京：机械工业出版社， 1996Y.Kikuta , T.Araki.Micro皿，opic redistributionbehaviours of hygro­genandfracturemorphology of HAZcoldcracking inhighstrength steel.IIW DOC.IX-1165-80 的端部剪力，在按照要求清除干净 CL、CR 梁混凝土后，将 KL、KR 柱的结合面按要求打毛（凹凸不平大于 6mm），然后采用 HILTI 植筋技术进行植筋 。CL、CR 梁靠柱端各植入 49 根。 30mm 锚栓（型号HAS-EM30 ，每根锚栓的抗剪承载力为 199 kN ），长为000 mm ，采用专用粘结剂 RE500 ，钻孔直径 50mm ，植入深度 380mm ，外露 620mm。 要求锚栓净间另外为增大抗剪能力，要求梁的一端必哪有75mm （部分为 175 mm ）支撑在框架柱上（见图 1 ） 。3.6 混凝土浇注前 24 h 对接触面进行浇水湿润 。此方案实施后取得理想效果 设备安装运行半年后未发现有裂缝等异常现象。 大截面j昆凝土梁自身荷载较大，对排架要求较高，发生问题后很难处理，因此必须充分考虑好支撑方案，严格按方案实施才能取得满意的结果 。

【文献来源】https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_electric-power-construction_thesis/0201230562695.html

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