钢筋混凝土基本原理范文

导语：如何才能写好一篇钢筋混凝土基本原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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ABAQUS是一套功能强大的工程模拟有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。被广泛用于土木工程专业领域的科学研究和工程设计。许多高等院校也争相开设ABAQUS有限元课程，一些学者也将ABAQUS有限元软件用于教学研究工作，得出了很多有益的成果［1-4］。将有限元ABAQUS软件用于《混凝土结构基本原理》课程的教学具有以下优势:

1)直观化教学，有利于学生对混凝土结构基本理论知识的理解。比如在讲授混凝土材料的抗压强度时，学生很难理解为什么混凝土抗压强度远低于砂浆和骨料任一单一材料的强度。其原因可从混凝土受压破坏的机理来分析。由于水泥、水、骨料组成的混凝土，在硬化过程中水泥和水形成的水泥石与骨料粘结在一起。凝结初期由于水泥石收缩、骨料下沉等原因，在水泥石和骨料之间的交界面上形成微裂缝。在外力作用下，微裂缝将有一个发展过程，混凝土的破坏过程就是裂缝不断产生、扩展和失稳的过程。这些过程无法直观观测到，只能通过超声波、X光、电子显微镜进行直接或间接观测。引入有限元软件后，这些问题就能得到解决。图1就是通过有限元软件数值模拟了混凝土材料内部微裂缝在荷载作用下扩展、贯通破坏的全过程，形象直观，有利于学生们对混凝土结构抗压强度概念的理解，也增强了学生的学习兴趣［5，6］，通过指导学生建立混凝土有限元模型和对模型进行数值模拟实验，能够提高学生的动手能力，学习掌握有限元基本概念和软件操作，为学生今后从事混凝土领域的科学研究工作打下基础。

2)部分替代混凝土构件承载力实验，具有一定的经济效益。《混凝土结构基本原理》课程中轴心受力构件承载力方程、受弯构件正截面承载力方程、受弯构件斜截面承载力方程等均是通过对钢筋混凝土构件的承载力实验破坏现象、特征规律和材料的破坏程度等进行一定的理论分析得到，因此《混凝土结构基本原理》课程的教学离不开钢筋混凝土构件的承载力实验。通过实验过程中钢筋混凝土构件的设计、制作和受力全过程的实验，对构件承载力、刚度和裂缝进行测定，并对破坏形态进行观测等工作，进一步加强了学生对钢筋混凝土构件受力性能、承载力计算理论、裂缝及变形性能的理解，初步掌握结构实验测量数据的整理和分析，提高了实验分析报告的撰写能力。根据笔者对多个大专院校《混凝土结构基本原理》课程教学的调查分析，鉴于实验条件和学时限制，大多数院校所开设的实验项目较少，仅开展了钢筋混凝土适筋梁正截面破坏的受力全过程实验、钢筋混凝土梁斜截面剪压破坏的受力全过程实验和大偏心受压构件正截面破坏的受力全过程实验。对于钢筋混凝土少筋梁、超筋梁正截面破坏的受力全过程实验;钢筋混凝土梁斜截面斜压破坏、斜拉破坏的受力全过程实验以及小偏心受压构件正截面破坏的受力全过程实验并未开设。个别院校未开设任何混凝土构件承载力破坏实验，仅通过观看实验录像了解混凝土承载力破坏现象。由于缺乏混凝土构件承载力破坏实验，学生对混凝土构件的承载力基本原理与钢筋设计计算方法理解不透彻，教师在授课时也感觉底气不足。然而如果大面积开展混凝土构件承载力实验又是不现实的。首先经济投入大，成本高。混凝土构件承载力破坏实验需要有加载装置、测试仪器及制作构件等费用，需要几十万的经费投入，同时要有相关的场地及人工成本。另一方面，《混凝土结构基本原理》课程的学时有限，目前课程普遍为64学时，如果在混凝土结构实验方面投入太多学时，就会出现《混凝土结构基本原理》理论知识学时不够的难处。因此采用有限元软件对混凝土构件破坏发展过程进行数值模拟实验，并且可以重复性观看，使学生获得更多的混凝土知识，取得较好的经济效益。数值模拟实验研究，在某些方面可以取代或优于实验室实验研究［7，8］。

2ABAQUS有限元软件在《混凝土结构基本原理》课程教学中的应用案例

混凝土材料的强度尺寸效应是指混凝土强度随着结构体积的增大而降低的现象。该理论是《混凝土结构基本原理》课程教学中的难点，学生往往很难理解混凝土材料的强度尺寸效应现象。如果采用试验教学，经济投入高且占用学时。为此我们在《混凝土结构基本原理》课程中引入新的教学手段。借助于ABAQUS有限元软件，建立不同体积的混凝土立方体、棱柱体有限元仿真模型，开展了直接拉伸和压缩荷载作用下的混凝土强度尺寸效应的数值模拟。图2为边长150mm，250mm，350mm和450mm的立方体混凝土细观力学模型，开展立方体单轴拉伸数值实验，测得了不同体积混凝土试件模型的抗拉强度，如表1所示。

3结语

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关键词：腐蚀混凝土、无损检测、应用探讨

中图分类号：TU528.33文献标识码： A

包括许多方面的耐久性混凝土结构问题，混凝土化学侵蚀、钢筋锈蚀、冻融损伤、碱骨料反应等。其中，已引起各国工程界的极大关注就是混凝土中钢筋锈蚀，混凝土结构耐久性被认为是当今影响的首要问题，锈蚀的过程在钢筋混凝土中发生，是钢筋氧化层被破坏的外保护性，Fe203、Fe304的混合物为钢筋电子过程中锈蚀的产物。初始的锈蚀，混凝土的空隙中应受到钢筋锈蚀产物的渗透，当钢筋周围被填满混凝土孔隙之后，钢筋周围生成聚集的锈蚀产物在继续，产生径向膨胀应力在钢筋混凝土上，该膨胀应力产生拉应力在混凝土内部，当混凝土抗拉强度被拉应力超过时，随裂缝的进一步纵向扩展，混凝土开裂，顺筋胀裂在混凝土表面出现。

有效地进行评估性检测对锈蚀混凝土构件，采集锈蚀结构或构件的表现裂缝深度、混凝土强度性能、锈蚀构件阻尼系数、宽度、以及钢筋锈蚀程度、锈蚀速率、自振频率等基本数据，以便进行综合分析对无损检测结果，构件剩余承载力被推断，形成耐久性的综合评判体系与锈蚀混凝土构件承载能力，从而，进行准确评估和预测对锈蚀混凝土结构的耐久性。

一、无损检测技术

最近几年，在锈蚀混泥土常用的无损检测技术主要有：超声波检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测以及射线检测这五大常用检测方法。其中射线检测和超声检测主要是用于检测物体的内部异常的方法；磁粉检测和渗透检测主要是用于检测物体外表缺陷的方法。无损检测技术的主要特点有：不损坏试件的结构和性质。在能保证试件的结构和性质不受到损坏的情况下对试件实施检测。基本上在进行检测完之后，物品的检出率能达到百分之百，这是无损检测的最大特点。

各种无损检测方法都有它的优缺点，应根据设备的材料和性质等多方面的因素，取长补短，选择合适的无损检测方法来提高检测结果的正确率。无损检测技术不能检测需要进行破坏性检测的工程，只有将无损检测得出的结论和进行破坏性试验得出的结论进行分析和对比，才能最终做出准确的评定。

二、腐蚀混凝土性能检测与评估

通常，作为混凝土主要性能的混凝土抗压强度。对锈蚀混凝土的强度进行测量，采用无损检测法，技术规程由于相应的设有，可行性不具有。试验仪器率锈蚀构件进行无损检测，并采用无损检测与破坏性试验相结合的方法，从而可以进行有效评估对锈蚀结构的强度。

目前，压痕法、回弹法、声速衰减综合法、射线法、拔出法、超声脉冲法、钻芯法、超声法、超声回弹等综合法，可以对普通混凝土的强度测定。但腐蚀混凝土的强度检测应用这些方法应，相应的试验研究还很缺乏，混凝土标准立方体通过遭受15%的硫酸腐蚀后，对比测量后发现，在进行45组回弹抗压中，对混凝土经过硫酸腐蚀，进行强度回弹检测，宜采用分级强度的专用回弹曲线，还未见相关的记载，在其它腐蚀类型的混凝土强度检测中。

但是我们发现，通过研究，在锈蚀钢筋混凝土结构，混凝土中的钢筋锈蚀产物渗透，混凝土胀裂之前在钢筋，由于孔隙率降低在混凝土内部，致密性增强在混凝土中，可以一定程度上提高混凝土强度。出现较大的裂缝时，在混凝土锈裂损伤的内部，受到破坏后的混凝土水泥结构，才会降低混凝土强度。

三、锈蚀混凝土损伤位置与损伤区域的动力测量

锈蚀混凝土结构没有出现明显顺筋开裂时，要确定其锈蚀损伤区域与锈蚀损伤位置，其锈蚀状态阻尼系数和自振频率，一般采用共振法测定，通过钢筋混凝土梁的原始技术资料与已经掌握的频率测量值，参数进行识别，对钢筋的锈蚀程度与锈蚀位置等。

通过简支梁锈蚀损伤位置的模拟，利用能量法导出梁的自由振动的数学模型，从而得到梁的低阶频率，然后运用最小二乘法建立目标函数，钢筋锈蚀参量通过非线性迭代识别出，但人为假定的钢筋轻微锈蚀时损伤区域刚度，是否与钢筋均匀锈蚀区域刚度在自然条件下是否相符，试验研究有待于进一步提高，利用传感器接收钢筋锈蚀的声发射探测法，弹性应力波是引起周围混凝土开裂释放前奏，其要发生变化波形与振幅，混凝土损伤的确切位置在钢筋发生锈蚀膨胀引起。

四、锈蚀混凝土裂缝深度与宽度测量

由于在15mm~45mm之间的普通混凝土保护层厚度，对浅裂缝的混凝土 (小于5Omm的深度)，超声检测方法可以采用，如图1所示是其基本检测方法:

图1

由锈蚀钢筋表面开始产生微裂缝的锈蚀混凝土裂缝开展顺序，裂缝向四周扩展，随锈蚀程度加深，直达保护层表面的混凝土，裂缝在表观可见。由此可见，必然有钢筋从裂缝中间穿过，对锈蚀裂缝而言。技术规程的条文说明指出的超声法检测混凝土缺陷，是当靠近换能器时的钢筋穿过裂缝时，使声信号短路的钢筋，不反映裂缝深度在读取时。可以避免钢筋引起的影响在超声波首波相位反转法里，因此，锈蚀混凝土裂缝深度的检测可用，如图2所示是其的基本原理：

图2

在0.1cm~2cm之间的锈蚀混凝土结构表观裂缝宽度，锈蚀裂缝超过2cm时，暴筋现象大都出现，意味正常使用极限状态在结构超过出现。测量锈蚀裂缝宽度，笔式读数放大镜可采用，刻度计与放大镜相结合的原理，在0.1mm~10mm之间的读数范围，读数精确的微裂缝宽度。自制裂缝宽度纸读数或可直接用刻度尺，在大于1 cm的裂缝时。

五、锈蚀钢筋的无损检测

无损检测技术发展很快在钢筋锈蚀中，包括两个方面的检测：一是检测钢筋锈蚀程度；二是检测钢筋锈蚀速率。

1、检测钢筋锈蚀程度

在钢筋混凝土阴极区与阳极区存在着电位差，是半电池电位法基本原理，导致钢筋腐蚀是电子流动。一个放在混凝土表面的半电池与我们通过测量的钢筋之间的电位差，可以对钢筋可能的锈蚀程度来预测。

钢筋锈蚀程度进行用半电池电位法预测，可见表1参照标准：

表1

要严格遵照操作规程在半电池电位法测量过程中，碳化深度、环境相对湿度、氯离子含量、水泥品种、水灰比、保护层厚度等因素，都会产生影响对测量结果。原因在于高阻抗的混凝土表而会使表面负电势降低，从而难以确知钢筋实际锈蚀情况：由于氧气缺乏引起的阴极极化会使负电势增大，实际上用锈蚀速率法时测值反而降低。另外，决定锈蚀情况的锈蚀电流与半电池电位之间始终未能找到相应的关系，所以，该方法较多地应用于锈蚀程度的定性测量。

六、无损检测技术在锈蚀混泥土检测应用中建议

对锈蚀混泥土的检测要采用多种方法，综合进行检测。这些方法都是对混凝土的某些物理量的变化进行检测。一般采用两种、两种以上的方法进行检测，以物理量的变化为依据，这样可以使得检测结果更为准确，以往的检测内容比较单一，要扩展检测内容。无损检测技术除了检测锈蚀混泥土内部结构的损坏情况，还需要检测建筑材料，如混凝土的耐久性、结构的损坏程度等各个方面。

总之，结构工程领域的重要课题就是腐蚀结构耐久性研究，结构工程的加固、结构可靠度计算、结构的耐久性评估、结构剩余寿命预测等，研究锈蚀检测新方法，都要以锈蚀结构物的准确检测为前提，专用仪器用在开发锈蚀检测中，在不同环境的腐蚀中，进行评定对已有的结构检测仪器，检测精度可以提高，腐蚀混凝土结构耐久性检测方面的关键技术，就是我们的无损检测技术。

参考文献：

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【关键词】混凝土；腐蚀；钢筋；耐久性

一、钢筋锈蚀的基本原理

（1）氯化物的作用。氯化物是一种钢筋的活化剂，当其浓度不高时，亦能使处于碱性混凝土有害物质中钢筋的钝化膜破坏。这与氯离子的高吸附性有直接关系。它置换吸附的氧破坏钝化膜而导致钢筋发生溃烂锈蚀。（2）钙盐的作用。当含卤气体，如氯化氢、氯气、二氧化氯、溴和碘的蒸气渗入混凝土孔隙时，溶解在其液相中形成酸，该酸又与水泥石中的氢氧化钙、硅酸盐、铝酸盐及其它化合物发生反应生成相应钙盐、硅酸凝胶等水化物，于是混凝土被中和而导致水泥石变质，逐渐丧失钝化钢筋的能力。这种钙盐具有可溶性、吸湿性，在高湿度的条件下其对钢筋的溶蚀作用也是强烈的。（3）PH值大小。混凝土的碱性及其孔隙中的PH值为12～13的氢氧化钙饱和溶液有利于形成和保持钢筋的钝化膜，则钢筋处于高抗腐蚀状态。当混凝土的PH值由于各种原因降至11.8或更低时，由于不能保存钝化膜，则钢筋的钝化变得不稳定，甚至被破坏。

二、钢筋锈蚀破坏的形式及其危害

钢筋锈蚀后产生的垢块之体积是其锈蚀层体积的2.5～3倍，因而挤压周围的混凝土并发生超过其抗拉强度的拉应力，结果使保护层沿着锈蚀的钢筋形成裂缝。接着有害有害物质沿着裂逢大量侵入，则钢筋的锈蚀不断加快。这时，钢筋与混凝土的粘结力遭到破坏，共同工作能力大幅度下降。钢筋在混凝土中因锈蚀而发生破坏是由于其表面层变成锈斑而削弱截面积引起的。在含氯盐的混凝土中的钢筋之锈蚀是典型的不均匀的坑锈蚀。对钢筋混凝土结构物物来说，局部的钢筋受损要比匀质受损更危险。其原因是：第一，在坑腐蚀情况下，钢筋局部的断面削弱发展比匀质锈蚀要快；第二，结构物损害到危险程度时没有象保护层剥落的明显预兆。

三、预防钢筋锈蚀的措施

（1）设计、施工方面。第一，在工程设计中采取切实可行措施，预防有害有害物质对钢筋的侵蚀。一是采取通风措施排除、过滤有害气体，净化建筑物的使用环境；二是在建筑物发生有害有害物质的一面做保温、隔热、隔气层，避免主体结构物受高温、冷冻或湿汽的作用，保护钢筋混凝土结构物始终处于不发生钢筋锈蚀的限度以内。第二，在结构物中设置可靠的钢筋保护层。第三，严格控制混凝土中氯化物的含量。我国公路工程规定：“在钢筋混凝土中不得掺用氯化钙、氯化钠等氯盐。位于温暖和严寒地区、无侵蚀性有害物质影响及与土直接接触的钢筋混凝土构件，混凝土中的氯离子含量不宜超过水泥用量的0.3%……”建筑工程《钢筋混凝土工程施工及验收规范》中对氯的含量也作了严格规定。第四，在工程中使用高效减水剂。减水剂掺入混凝土拌合物中对水泥颗粒有强烈的分散作用，能显著降低水灰比，提高混凝土的密实度，增强其抗渗能力，阻碍有害物质的侵入。第五，在混凝土中掺加亚硝酸钠、亚硝酸钙等阻锈剂，可有效地提高混凝土的保护性能，但在掺加前应进行配合比试验，确定其最佳掺量。（2）对钢筋、混凝土进行防护。第一，对钢筋进行保护。一是开发钢筋新品种，如在钢材中加入微量元素，从而提高其防锈蚀能力；二是给钢筋涂覆保护层，如镀锌、涂覆环氧层、特种涂料或特种漆等，能有效防护有害有害物质的侵入。第二，对混凝土进行防护。一是可以在混凝土表面涂刷防水膜，能隔断含有氯离子的水、汽侵入混凝土中对钢筋造成腐蚀；二是对混凝土结构物用聚合物浸渍，填充已硬化混凝土的一些孔隙，使混凝土变为高强、耐久，而且几乎不透水；亦可用聚合物混凝土或乳液改性混凝土做构件的覆盖层，不仅有较好的力学性能和耐久性，其隔离性也很强。第三，采取阴极保护法。由前所述我们可以看到，如果减小电位差，即减少电子在金属中移动的电动力和减小金属表面阳极与阴极之间电解质中离子移动的电动力（即锈蚀电流），就可能使锈蚀过程减慢。

钢筋混凝土结构物是公路工程中广泛应用的结构物形式之一。这些钢筋混凝土结构物物由于恶劣的自然环境或生产工艺的制约，长期受着有害有害物质的侵蚀作用，造成了钢筋混凝土结构物的腐蚀性破坏，其损失是惊人的。因此，钢筋混凝土结构物中钢筋的锈蚀与保护是一个十分重要的课题，必须引起工程界技术人员的广泛重视。

参 考 文 献

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关键词：高层建筑设计 结构特点措施

1高层建筑结构设计的特点

水平荷载起控制作用，侧面位移必须加以限制，轴向变形在侧移中占有很大的份额，所以在结构体系选型时应充分考虑这几个特点。对于低层、多层或高层建筑，其竖向和水平结构体系设计的基本原理是相同的。但随着高度的增加，由于以下两个原因，竖向结构体系成为设计的控制因素：一个是较大的竖向荷要求有较大的柱、墙和井筒；另一个更重要的是，侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多，高层建筑结构设计人员必须以精心设计来保证。

2高层建筑结构的设计中采用钢和钢筋混凝土的特点

钢筋混凝土结构造价低，材料来源丰富，能浇注成各种复杂断面形状，可组成多种结构体系，并可节省钢材，耐久性、耐火性好，承载能力也不低，经过合理设计，可获得较好的抗震性能。它的主要缺点是构件断面大，自重大，费模费工。而钢材强度高，韧性大，易于加工。高层钢结构具有结构断面小，自重轻，抗震性能好的优点。钢结构构件可在工厂加工，能缩短现场施工工期，施工方便。但是高层钢结构用钢量大，造价很高，而且耐火性能不好，需要用大量防火涂料，增加了工期和造价。由于钢筋混凝土和钢结构各有所长，又各有所短，所以更为合理的结构是同时采用钢和钢筋混凝土材料的组合结构。

3高层建筑结构设计过程中的几个问题及措施

3.1 结构体系的最大适用高度问题

按我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002)规定，综合考虑经济与适用的原则，给出了各种常见结构体系的最大适用高度，详见下表。

钢筋混凝土结构高楼的最大适用高度（m）

结构体系 非抗震设计 抗震设防烈度

6度 7度 8度 9度

框架 现浇 70 60 55 45 25

整体装配 60 50 35 25 不应采用

框架―剪力墙和框架简体 现浇 140 130 120 100 50

装配整体 100 100 90 70 不应采用

现浇剪力墙 无框支墙 150 140 120 100 60

部分框支墙 130 120 100 80 不应采用

简中简及成束简 200 180 150 120 80

这个高度是在我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整个土木工程规范体系相协调的。可实际上，已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制，如：采用组合结构体系的金茂大厦，高达420.15m(建筑高度)；采用混凝土结构体系的中信广场，也高达322m(建筑高度)。对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度。因为在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化。随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。

3.2 建筑材料的选用和结构体系问题

在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理是工程技术人员非常重视的问题。我国150m以上的建筑，采用了三种主要结构体系：框一筒、筒中筒和框架一支撑。这些也是其他国家高层建筑经常采用的主要结构体系。但国外在地震区，多是以钢结构为主，而在我国，钢筋混凝土结构及混合结构占了90%。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，在国内外都还没有经受较大地震作用的考验。混合结构的钢筋混凝土内筒往往要承受80%以上的地震作用剪力，有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大，且加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。此在需要设置加强层及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量降低其本身刚度，以减少不利影响。

在高层建筑中，根据现在我国建筑钢材的类型、品种和钢结构的加工制造能力，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。在超过一定高度后，为减小风振，钢骨(钢管)混凝土通常作为首选。采用格构式的型钢时，震害严重，采用实腹式的热轧型钢或焊接工字钢的，则震害要减少许多。

3.3 控制柱的轴压比与短柱问题

在钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制柱的轴压比而使柱的截面很大，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。即使采用高强混凝土，柱断面尺寸也不能明显减小。限制柱的轴压比是为了使柱子处于大偏压状态，防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。柱的塑性变形能力小，则结构的延性就差，当遭遇地震时，耗散和吸收地震能量少，结构容易被破坏。但是在结构中若能保证强柱弱梁设计，且梁具有良好延性，则柱子进入屈服的可能性就大大减少，此时可放松轴压比限值。另外，许多高层建筑底几层柱的长细比虽然小于4，但并不一定是短柱。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比，只有剪跨比小于2的柱才是短柱。有专家学者提出现行抗震规范应采用较高轴压比。但是即使能调整轴压比限值，柱断面并不能由于略微增大轴压比限值而显著减小。因此在抗震的超高层建筑中采用钢筋混凝土是否合理值得商榷。

3.4 高烈度区要采用抗震措施与抗震构造措施

现在许多专家学者提出，现行的建筑结构设计安全度己不能适应国情的需要，认为我国“取用了可能是世界上最低的结构设计安全度”并主张“建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。此外，对于“小震不坏，中震可修，大震不倒”这个抗震设计原则，在新形势下也有重新审核的必要。我国现行抗震设防标准比较低，当取50年为分析年限时，小震烈度对应的被超越概率为63.2%，重现期为50年，中震烈度对应的被超越的概率为10%，重现期为475年，大震对应的超越的概率为2%左右，重现期为2000年左右，同时规定抗震设防烈度与设计基本地震加速度的对应关系。

设防标准低的根本原因在于国家财力物力有限。我国建筑结构抗震设计除了设防烈度较低外，具体抗震计算方法和构造规定的安全度也不如国外；在配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等一系列保证抗震延性的要求上，与外国相比，也有异同，其中的8度区，我国就明显不如外国严格。随着社会财富的增长，结构失效带来的损失愈来愈大，加之结构造价在整个投资中的比例下降，因而结构在设防烈度下应该采用弹性设计，特别是高烈度区要有严格的抗震措施与抗震构造措施来保证结构的安全。

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【关键字】：桥梁加固、八种方法、台后加孔

中图分类号： K928 文献标识码： A

1 前言

对原有桥梁进行加固补强、改造翻新，最大程度利用现有资源，保证其使用安全，延长其使用寿命是当今国际工程界关注的重大课题之一。

2 桥梁加固常用的方法

桥梁加固常用的方法有以下八种：

2.1 桥面补强层加固法

在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层，一般先凿除旧桥面，使其与原有主梁形成整体，达到增大主梁有效高度和抗压截面强度，改善桥梁荷载横向分布能力，从而达到提高桥梁的承载能力的目的。

2.2 外包混凝土加固法

外包混凝土加固法又称增大截面加固法，它是通过增大构件的截面和配筋，以提高构件的强度、刚度、稳定性并减少裂缝宽度。对于梁桥、拱桥、刚架桥、墩台、基础等，在条件许可的情况下均可采用该方法加固。外包混凝土将使原结构增加一部分恒载重量，因而在拟定外包混凝土尺寸时，应同时考虑外包构件以下的结构承载能力是否足够，这是外包混凝土方案是否成立的前提。

2.3 钢板粘贴加固法

由于交通量的增加，主梁承载力不足，或纵向主筋出现严重的锈蚀，或梁板桥的主梁出现严重横向裂缝，此时，可用粘结剂及锚栓将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以钢板代替增设的补强钢筋，提高桥梁的承载能力与耐久性。

2.4 喷锚混凝土加固法

首先是用植筋法将锚筋植入待补强部位的结构内，挂设补强钢筋网，然后再喷射一定厚度的混凝土，形成与原结构共同受力的组合结构。喷锚混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气将新混凝土混合料，通过喷嘴高速喷射到已锚固好钢筋的受喷面上，凝结硬化后形成一种钢筋混凝土。

2.5 改变结构受力体系的加固法

这种加固、改造方法是通过改变桥梁结构受力体系，达到提高桥梁的承载能力的目的。它的基本原理是以减少控制截面的内力为目的进行加固。对于拱桥加固，可通过体系转换法将单纯拱的受力状态改变为拱梁组合体系受力状态，即将拱上建筑变为梁式结构，拱梁组合体系受力状态较单纯拱更为均匀。另外，对于拱式拱上建筑的旧桥，改拱式为梁式拱上建筑，所带来的恒载重量减少量是非常显著的。

2.6 体外预应力加固法

体外预应力加固法主要用于梁式桥（包括简支梁、悬臂梁、连续体系梁桥等）正常使用极限状态超限的结构，通过对旧桥施加体外预应力，能够达到减少或消除裂缝，减小梁体下挠，改善结构各截面应力状态的目的。其基本原理是通过在梁体外设钢质的拉杆或撑杆，并与被加固梁体锚固连接，然后施加预应力，强迫后加拉杆受力，从而改变原结构内力分布，并降低原结构应力水平，使结构承载力显著提高，且可减少结构变形，缩小裂缝宽度甚至闭合。

2.7 减轻拱上自重加固法

减轻拱上自重也是一种调整拱上恒载分布的手段，尽管它们的目的都是为了恢复和提高原桥的承载能力，但它们的出发点和适用场合却是不相同的。调整拱上恒载分布是针对主拱圈变形过大，通过调整拱上恒载的办法来调整拱轴线与压力线；采用减轻拱上建筑的自重，则主要是针对某些双曲拱桥的基础承载能力较低，通过这一措施降低对基础承载力的要求。

2.8 拱桥的拱圈和拱肋常用的几种加固方法

为了提高拱桥的承载能力，往往采用增加拱圈厚度和刚度，加大拱肋截面、增设新拱肋等方法，下面介绍不同情况下的不同加固方法。

（1） 砖石拱桥的拱圈内壁出现表层剥落、松散、老化等情况且不适应目前交通时，可采用在肋圈内壁挂钢丝网，并喷射水泥砂浆的加固法。

（2）钢筋混凝土拱圈内壁浇筑加固法。拱桥拱圈内壁损坏严重时可采用此法，具体做法与上述方法相似。

（3）原拱上增设钢筋混凝土拱圈加固法。此法是拱桥中较常用的加固法之一，它不仅加固了拱圈，且将原有开裂拱联结在一起，也利于桥面排水。

（4）拱桥钢板箍与螺栓锚固法。石拱桥可在拱圈的跨中和 1/4 处加设三道（或多道，视情况而定）钢板箍（钢板厚可用 6～8mm）或钢拉杆，用螺栓在拱底及拱侧钻孔锚固，并注意将锚固点设在拱圈厚度的 1/3 处，此法可提高拱桥的整体强度，达到较好的加固效果。

以上介绍的常用加固方法为传统的混凝土结构加固方法，虽然有效，但均受到一定条件的限制，存在以下缺点：对结构的外观及使用空间均有一定的影响；施工时的湿作业和大型设备对环境和生产有一定影响；在有的方法中新旧两部分的连接对原结构有一定的损伤；加固材料易腐蚀或脱落；增加结构物的荷重等。

3 采用在台后加孔的方法处理桥台

在软土地基上修建桥梁可能会造成软基病害，经常由于设计上压缩孔径过多、总体布置欠妥，地基土质松软及承载能力过低而致使桥台位移，特别是拱式体系上部结构，由于桥台位移而使主拱圈开裂等常有发生。尽管是梁式上部结构，也会因桥台位移而产生病害，有的时侯因台后填土过高且台后填土夯实不够，加之软土地基的影响，发生土体滑塌，甚至会出现桥台桩基剪断等事故。对于上述情况，如采用桥台后加孔减载的改造措施，尚可取得较好的效果。

某地区一座双曲拱桥，全桥建成后即发现原桥台明显下沉，致使拱顶3-4m范围内拱肋下缘开裂，拱脚处主拱圈和拱座脱开，裂缝宽度达9到13mm，呈上窄下宽状。分析原因，主要是由于桥位处土质较差，表层为淤泥，下为深2m的粘土，下层为亚砂土类粉砂且含腐植质杂质，经果大量地试验，在3米深处土基容许承载力仅为0.15MPa。最终确定采用台后加孔减载的方法进行改造，先拆除台后10m长的驳坎及填土，改为2孔5米的钢筋混凝土板桥。在拆除驳坎时要分两次进行处理，先拆掉其中一部分，待加孔的墩台基础间的混凝土支撑地梁浇筑完毕并达到一定强度以后，然后将驳坎拆除至与原桥台基础顶面相平。浇筑支撑地梁是，在拱脚肋座脱离处塞入三角形楔形铁块后进行。桥台处理后，对原拱肋可采用加大拱肋截面的方法进行补强。经过以上技术处理以后，桥台的沉降量增加甚少，效果十分明显。从以上的案例来分看，对于软土地基地区的桥梁，特别是高填土的情况，还要进行设计以确定桥梁的总体布置，这些因素都要慎重的进行考虑，不但要考虑到工程造价，还要对各种施工中可能给桥梁结构带来的危害的不利因素进行分析，以便在设计中引起足够的重视并采取一定的措施。

篇6

关键词：受弯构件；抗剪承载力；剪跨比

中图分类号：TU37 文献标识码：A

1概述

钢筋混凝土受弯构件的承载能力计算主要包括正截面抗弯承载力计算和斜截面抗剪承载力计算，其中正截面抗弯承载力计算公式较详尽且使用方便。受弯构件抗剪承载力计算由于影响因素较多，受力状态和混凝土受剪机理复杂，因此抗剪计算相对抗弯计算没有形成一套成熟的理论，一直是混凝土研究的重点和难点。

2受弯构件的抗剪承载力分析

2.1 受弯构件分类

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）(以下简称"规范")依据跨高比将受弯构件分为两类：深受弯构件和一般受弯构件。跨高比I0/h≥5.0为一般受弯构件；深受弯构件是指跨高比I0/h＜5.0的单跨梁或连续梁。深受弯构件又可分为深梁和短梁，根据分析和试验的结果，国内将跨高比I0/h≤2.0的简支梁和I0/h≤2.5的连续梁视为深梁，I0/h大于深梁但小于5.0的梁称为短梁。

2.2 破坏模式和抗剪承载力分析

在荷载作用下，钢筋混凝土受弯构件力的传递随剪跨比、跨高比的减小由桁架作用过渡到拱的作用，破坏模式也相应地由剪压破坏模式过渡到梁腹拱身混凝土开裂破碎的斜压破坏模式。

一般受弯构件的抗剪承载力计算模型采用如图1所示的桁架-拱模型，在该模型中假设钢筋为桁架结构，混凝土形成拱形承载体，两者共同作用抵抗外荷载。对于深梁，由于剪跨a较小，破坏模式以斜压破坏为主，桁架-拱模型转化为纵向钢筋（包括纵向腹筋）为拉杆，混凝土为受压弧形拱的拉杆-拱模型，该模型中，纵形钢筋和竖向垂直腹筋（通常为箍筋）共同作用形成对拱的骨架约束作用，但垂直腹筋的作用较小。短梁的破坏模式处于斜压破坏和剪压破坏的过渡，该模式可采用桁架-拱模型，此时腹筋所起的约束作用增强。

图1桁架-拱模型

由上述深梁的破坏模式可以发现，深受弯构件的受剪承载力须考虑垂直水平腹筋和垂直腹筋对"拱"的增强作用。

受弯构件的抗剪承载力公式可归结为： 式（1）

Vu--构件斜截面抗剪承载力；Vc--斜截面上混凝土的抗剪承载力；Vsv--斜截面上垂直腹筋的抗剪承载力；Vsh--水平纵筋的抗剪承载力。

根据《规范》，受弯构件抗剪承载力计算公式如下：

均布荷载作用下一般受弯构件的斜截面抗剪承载力计算公式：

式（2）

集中荷载作用下一般受弯构件的斜截面抗剪承载力计算公式：

式（3）

均布荷载作用下深受弯构件的斜截面抗剪承载力计算公式：式（4）

（1）对于一般受弯构件中式3中的剪跨比 ， ，当 时，取 ，当 时，取 ，a为集中荷载到受弯构件支座的水平距离。

（2）为简化计算，深受弯构件抗剪承载力计算不再划分深梁和短梁，将 的简支钢筋混凝土单跨梁和 的简支钢筋混凝土多跨连续梁统一，当 时，均取 ；对于 的计算， 时，取 ， 时，取 。

（3）由式4可以发现，均布荷载作用下的深受弯构件的受剪承载力只与 有关。当 时，Vc项系数为1.4，与式5中集中荷载作用 时的Vc项计算结果相同。

（4）规范做到了深受弯构件与一般受弯构件较好的衔接，即当 时，式（4）、（5）与一般受弯构件抗剪承载力计算公式一致。

（5）一般受弯构件不考虑纵向钢筋对抗剪承载力的贡献。

（6）对于集中荷载作用下的受弯构件，剪跨比是梁内弯矩与剪力的相对比值的最直接的表面反映，所以，它是影响钢筋混凝土受弯构件抗剪强度的重要因素。

3影响受弯构件抗剪承载力的因素

（1）混凝土强度：当构件截面尺寸一定时，混凝土强度与受弯构件抗剪强度成正比。

（2）配箍率和箍筋强度：试验表明，受弯构件配箍率和箍筋强度在一定范围内增大时，受弯构件抗剪承载力越大。

（3）截面形式的影响：尺寸效应的存在使得梁高h0越大，在产生临界斜裂缝的时候，裂缝撕裂作用越明显，因此，随着梁高的增大，抗剪强度会降低。

（4）剪跨比：试验表明，受弯构件的抗剪承载力随着剪跨比的增大而减小。

（5）荷载作用形式：荷载作用形式的不同将导致梁内应力状态差异导致破坏模式的不同，从而决定了受弯构件抗剪强度的不同。

（6）纵向钢筋配筋率的影响：纵筋对抗剪承载力的贡献主要体现两个方面：销拴力直接承担的剪力和纵筋对受压区混凝土约束增强作用。

（7）支座形式：支座约束条件的差异将直接导致连续梁和简支梁抗剪承载力的差异。

（8）轴向力的影响：承受轴向压力和拉力的受剪构件，轴向为拉力时，抗剪能力减小；轴向为压力且小于一定范围时，抗剪能力增大；轴向压力超过一定范围时，抗剪能力减小。目前，我国现行《规范》只考虑了因素（1）～（5）。

结语

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）关于受弯构件的抗剪承载力计算公式简单，物理概念明确，便于比较分析，但是现行《规范》并没有充分考虑纵向钢筋、支座形式和轴向力等有利因素的影响，且多方面的资料表明，按照现行规范中的抗剪承载力计算公式所得的计算结果是偏于安全的。

参考文献

[1]艾红梅，王宝民，曹明莉，吕兴军.建筑材料实验教学有效性的研究与实践[J].实验室研究与探索，2011，(03):267-271.

篇7

介绍了在超长无缝混凝土结构中采用膨胀和加强带替代后浇带的技术要

点。

关键词：超长无缝混凝土 膨胀加强带

1 概述

在超长钢筋混凝土结构的施工过程中，大概每隔30m设置一道后浇带，40天后开始膨胀混凝土的浇筑。这种常规后浇带施工，工序复杂，施工周期长，成本投入较大，且无法确保施工质量，也不利于开展建筑装饰施工。秦皇岛渤海明珠地下车库工程运用UEA混凝土补偿收缩的原理，用膨胀加强带取代后浇带，做到了超长钢筋混凝土的无逢施工，使工程缩短了工期，提高了结构的整体性。

2 工程实例

秦皇岛渤海明珠地下车库工程为框剪结构，地下二层，建筑面积32910m2，长310m，宽55m。砼强度等级为C35～C45，中部设有九道伸缩后浇带。为避免质量隐患，提高结构整体性，施工中采用UEA补偿性混凝土来代替后浇带，加强带间距控制在50m。

3 基本原理

UEA混凝土在硬化时发生膨胀，受钢筋及邻位的限制，钢筋受拉，同时混凝土受压，在钢筋拉应力和混凝土压应力基本持平，

则：Ac・σc=As・Es・ε2

设：μ=As/Ac，

则σc=μ・Es・ε2……（1）

式中，σc、As、μ、Ac、Es、ε2分别表示混凝土预压应力（Mpa）、钢筋截面积、配筋率（%）、混凝土截面积、钢筋弹性模量(Mpa)、混凝土的限制膨胀率(%)。

在（1）式中，σc和ε2成正比，当加大UEA的掺量时，限制膨胀率ε2也会随之增加。因此，可对UEA的掺量做适当调整，使混凝土的预压应力达到0.2～0.7MPa，然后参照水平法向力σx分布曲线，设想若将较大的膨胀应力σc施加在应力较大的部位，而使两侧施加的膨胀应力小一些些，对结构的收缩应力进行全面的补偿，从而防止有序裂缝产生。UEA加强带的性质只要是通过稍大的膨胀应力对温差收缩应力的集中处进行补偿，因此，它能够代替伸缩后浇带。

4 混凝土试配

膨胀混凝土的试配，关键问题在于开展超长无缝混凝土施工时，必须有效控制UEA掺量，减少混凝土水化热。

数次试验表明，UEA取代水泥量的范围只要不超过10～12%，一般不会破坏混凝土强度，然后通过收缩膨胀测定仪测定其膨胀率为ε2=2－3×10-4，当钢筋率μ=0.2－0.8%时，结构内部可设立0.2～0.7Mpa的预压应力，该预压应力对混凝土在硬化时出现的温差及干缩的拉应力具有补偿作用。

根据式（1）可知，σc和ε2成正比，当加大UEA的掺量时，限制膨胀率ε2也会随之增加。因此，可对UEA的掺量做适当调整，以取得不同的混凝土预压应力。

按上述施工条件及施工设计，在普通膨胀部位掺入10～12%UEA的混凝土；而在膨胀加强带部位则需掺入14～15%UEA的混凝图。根据右表比例要求进行混凝土的试配：

UEA混凝土配合比

■

UEA混凝土试配结果

■

因此，混凝土配合比可以满足实际、施工要求。

5 膨胀加强带施工

5.1 筏板膨胀加强带施工

筏板混凝土的浇筑方向要按照现场的施工条件、商品混凝土的供应、浇筑两方面的能力来确定。施工过程中，斜向推进、分层连续地浇筑混凝土，加强带以外采用小膨胀混凝土（掺入量为12%UEA的C40、S8）进行浇筑。浇筑到加强带时，使用掺入量为15%UEA的C45、S8大膨胀混凝土，到达另一侧后，则改为掺入量为12%UEA的小膨胀混凝土继续浇筑。

5.2 楼板膨胀加强带施工

带采用密目快易收口网将楼板膨胀加强隔开，浇筑过程中要齐头并进，还要确保连续浇筑。套用筏板施工方式进行固定和浇筑。

6 主要技术措施

①混凝土浇筑过程中，为确保获得预期设计效果，膨胀后浇带内不要灌入其它部位的混凝土。开始混凝土浇筑时，先将润管砂浆弃置，工作面上不允许使用废弃的混凝土。为防止潜在冷缝或薄弱点的产生，不允许在尚未浇筑的部位散落堆放混凝土。将作业面上拆管倒出的混凝土或散落的混凝土、润管浆等及时吊走。②混凝土浇筑作业进行到膨胀加强带周围时，振动棒插捣点和密目快易收口网之间必须保持至少30cm的间距，同时防止过振。③混凝图振捣后和初凝前，在超长无缝筏板板面上的板面粗钢筋处，极易产生沉降裂缝或早期塑性裂缝，只有有效控制了下料及二次振捣，将这种裂缝彻底消除，以防其发展成混凝土的缺陷，造成应力集中，不利于温度收缩裂缝的防治。底板浇筑到标高时，为防止混凝土表面产生沉缩裂缝，最好在混凝土终凝前使用磨光机多次抹压。④UEA混凝土的膨胀效能只能在彻底完成膨胀混凝土的养护之后才能真正发挥作用，所以一定要指派专业人员，按照混凝土养护的操作规范进行为期14d的养护。同时，必须在进入终凝阶段的混凝土，必须洒水保湿养护，然后在其表面覆盖一层麻袋或塑料膜。混凝土养护期间，为避免混凝土表面产生干缩现象，应喷洒雾状水使环境湿度不低于80%。

7 实施效果

7.1 工程质量

施工时，要认真落实根据施工前提前制定的可行性施工方案及技术交底，温度控制的取得的成效充分说明，混凝土的内外温差均在25°C以下。连续、成功的完成了筏板混凝土浇筑的施工，取得了超长无缝结构筏板混凝土浇筑的成功，试水后地下车库超长无缝结构没有发生渗漏。

7.2 经济效益分析

该工程设有六道膨胀加强带，且都同步于楼层板的浇筑，无需砌筑砖墙来保护后浇带，也没必要在上面预制混凝土盖板，这样就大大缩减了后续施工步骤，也节省了建设成本。

篇8

（西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100）

摘 要：文章以培养卓越水工结构工程师为目标，根据“水工钢筋混凝土结构”课程的任务、特点以及教育部“卓越工程师教育培养计划”的要求，提出了注重培养学生工程应用、科学思维、探索与创新能力的多目标教学改革路径，旨在进一步提升工程技术人才的培养质量。

关键词：水工钢筋混凝土结构；多目标；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2015）07-0018-03

收稿日期：2014-10-31

作者简介：杨艳（1983—），女，山东牟平人，西北农林科技大学水利与建筑工程学院讲师，主要从事水工结构工程细观数值模拟与研究。

基金项目：西北农林科技大学本科优质课程建设重点项目“‘水工钢筋混凝土结构’优质课程建设”（2014）

一、课程任务特点

1872年，世界第一座钢筋混凝土结构建筑的落成开启了人类建筑史的新纪元。自1900年，钢筋混凝土结构在工程中逐步得到了大规模使用。目前在水利水电工程中，钢筋混凝土结构已成为最基本的结构形式之一，作为水利水电工程的设计、施工技术人才则必须掌握其设计计算的基本理论与构造知识，这使得“水工钢筋混凝土结构”课程成为水利水电工程及相关水利类专业重要的专业基础课之一。本门课程的主要任务是使学生掌握水工钢筋混凝土结构构件的设计计算理论及构造要求，正确理解规范条文；培养学生从事钢筋混凝土结构设计的技术技能，为学生学习后续专业应用课程及毕业后从事工程结构设计、施工和管理等相关工作奠定坚实的专业基础。

该课程涉及了各种构件的承载力计算和正常使用验算，不仅公式多、构造要求繁杂，而且计算理论不是很完善，多是在试验和理论分析相结合的基础上，并以一定假设条件为前提推导出计算公式，再结合工程实践提出相应的设计表达式，因而教学内容不易于学生理解和掌握。此外，该课程既具有较为严密的理论计算，又具有很强的实践性。基于该课程的上述特点，如何有效地帮助学生深刻理解钢筋混凝土结构设计的基本原理、熟练掌握其设计方法与正确应用各种构造要求是该课程教学改革亟待解决的重要问题。目前，已有不少高校教师根据多年积累的教学经验，从不同角度提出了多种形式的教学改革措施。例如浙江大学建筑工程学院自主研发了试验教学演示系统，该系统能够使学生直观地观察试验现象，有效地帮助了学生理解试验成果并掌握相应理论[1]。

2010年教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”），该计划要求大力改革课程体系和教学形式，以强化学生的工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心，重构课程体系和教学内容[2]。因此，笔者从“水工钢筋混凝土结构”课程的任务及特点出发，以“卓越计划”的要求为目标，针对以往授课过程中遇到的问题及设计施工单位对工程应用型人才需求的现状，提出了多目标教学改革措施。这些改革措施旨在通过实践教学平台与创新型人才培养模式提高学生的工程应用能力，培养学生严谨的思维模式以及勇于探索、创新的科学精神，从而提高高校工程技术人才的培养质量。

二、课程教学改革方向

目前我国高等教育的师资结构偏重学术型，一线教师缺乏行业工作经验，实践教学能力薄弱，导致授课内容空洞、脱离工程实际，阻碍了学生实践能力的培养和提高[3]，具有很强实践性的“水工钢筋混凝土结构”课程则表现尤为突出。为了改变这种不利于工程技术人才培养的教学模式，需在理论教学的基础上搭建工程实践教学平台，为学生提供参与工程实践的学习机会，使学生深刻意识到理论在工程实践中的指导地位，有效地提高学生的工程应用能力，进而激发学生学习理论知识的主观能动性，加强学生对钢筋混凝土结构设计计算原理和构造要求的理解与掌握。

古人言，授人以鱼不如授人以渔，尤其是在现如今知识爆炸、科学技术日新月异的时代更是如此，终身自主学习已成为社会发展的必然趋势。如何培养学生严谨的思维模式和运用已知探索未知科学的创新能力是高校教师开展教学改革面临的重要问题，同时也是高校实现创新型人才培养目标需要解决的首要问题。

此外，随着多媒体技术的不断创新与发展以及高校网络教学资源的逐步建设与共享，在理论与实践教学过程中恰当合理地运用这些技术与资源不仅可以有效地提高教学质量，还为进一步教学改革开拓了新思路。

三、多目标教学改革路径

（一）工程应用能力的培养

工程教育的主要目标之一是培养具有工程应用能力的专业技术人才。为了培养学生钢筋混凝土结构设计的技能，培养学生综合运用理论知识解决工程问题的能力，“水工钢筋混凝土结构”课程在理论教学结束后，配备了1—2周的课程设计。然而，这些教学设计一般过于教材化、模式化，而且与行业企业的设计流程和手段有较大差别[4]。若要克服传统实践教学的这些弊端，切实加强学生在工程实践中的设计技能，有效提高学生的工程应用能力，则开展高校与设计施工单位间的协作教学模式势在必行。

高校是向设计、施工等单位输送优秀工程技术人才的基地，因此，能否实现提高工程技术人才的培养质量，促进学生专业技能全面发展的目标不仅关乎高校教学改革的成败，而且直接影响工程单位人才招聘质量的优劣，进而对企业的未来发展产生深远影响。然而，目前高校偏重理论的教学模式不利于学生工程应用能力的培养。为了快速适应社会发展的需求，“卓越计划”要求行业企业深度参与人才培养过程。这种协作培养模式不仅在一定程度上可以提高高校的教学科研水平，更重要的是能够为企业的可持续发展提供卓越的工程技术人才保证。由此可见，从高校和企业双方的角度出发，开展协作培养模式将是互惠双赢共同发展的重要改革措施。

目前笔者所在高校的水利类专业虽未加入“卓越计划”，但本结构教研室的教师坚持以“卓越计划”的培养要求作为教学改革的出发点，充分利用学校水利水电建筑勘察设计院，水利水电工程建设监理中心、国家水利技能鉴定站等社会服务的各种资质资源搭建实践教学平台，紧密将社会服务与本科教学相融合。教学改革实践表明，实践教学平台在提高教师的专业技能水平、培养学生的工程应用能力等方面均起到了良好的促进作用。一方面，教师通过参与实际的工程项目解决了自身的工程实践锻炼问题，特别是对刚毕业的青年教师而言，不仅增长了工程实践经验，而且完成了从理论到实践再到理论的升华过程，避免了脱离实际闭门造车的现象。另一方面，这些社会服务机构为学生提供了参与实际工程的实践机会，是最有利于培养学生工程实践能力的平台。目前学校水利类专业通过这些实践教学平台参与科技创新项目、技能竞赛、毕业设计的学生已占水利类专业总人数的70%以上，并且每年有约80余学生通过技能鉴定，有效地促进了学生实际操作技能的提高。

在搭建工程实践教学平台的基础上，2011—2012年西北农林科技大学先后启动了网络课程建设与优质课程建设项目，全面促进了课程教学方式、教学内容的改革，进一步推动了协作教学模式的顺利开展。目前，在教研室的集体努力下，“水工钢筋混凝土结构”课程的网络教学资源已基本建成，同时该课程也被列入优质课程建设重点项目。通过这两项课程建设，该课程在网络教学平台上实现了实验教学及工程现场施工录像、以往具有代表性的工程设计实例等基本素材的资源共享，丰富了学生的课外学习资源，开阔了学生的专业视野。与此同时，为了增进师生课后的互动交流，在网络上建立了答疑平台，通过该平台教师能够较全面地了解学生课后学习中遇到的问题，并及时地引导学生克服理论与实践学习中的难点。

此外，在理论教学之后的课程设计实践教学环节中，不仅注重课程设计的内容设计，而且力争最大限度地培养学生的工程设计能力。课程设计的选题紧密结合工程实际，设计题目为水利工程中最常见的水工渡槽设计，设计内容主要包括槽身和支撑排架的结构设计，要求学生分别从渡槽槽身和支撑排架的截面内力分析、承载力设计、正常使用验算等过程全面进行设计，并要求学生严格按照工程施工设计图纸的要求绘制结构设计图。学生最终提交的设计成果包括分析计算书、槽身和支撑排架的结构设计图。在实施教学改革过程中，为了进一步充分训练学生对一个整体结构的分析能力，将以往的U形渡槽变更为矩形渡槽，从而加强学生对板、梁、柱结构构件的内力分析能力，深化学生对肋形结构传力途径的认识及对各种构件之间钢筋连接构造的理解。同时，要求学生在课程设计过程中应用相关的计算软件（如结构力学求解器等），严格按照设计单位的设计流程和方法进行工程设计，使学生在进入工作岗位前能够接受符合行业要求的、系统的水工钢筋混凝土结构设计训练。

（二）严谨思维模式的培养

除了具有很强的实践性外，“水工钢筋混凝土结构”还是一门理论性较强的专业基础课程。每一种构件的设计公式不但具有一定理论推导，而且与其适用条件、构造要求紧密配合。这就要求学生必须养成严谨的思维习惯，才能在设计过程中针对不同的受力构件使用正确的设计公式，采取合理的构造措施。因而，教师在理论教学过程中需结合实际工程问题，采用启发、渐进引导的教学方式，帮助学生理解基本理论、熟悉不同构件的构造要求，训练学生严谨的推理能力。例如《水工混凝土结构设计规范》（SL191—2008及DL/T5057—2009）规定了在不同环境类别下混凝土保护层的最小厚度，其目的之一是为了避免钢筋骨架发生锈蚀。那么钢筋锈蚀会带来哪些危害？箍筋锈蚀是否会影响混凝土梁斜截面的抗剪承载力？如有影响，那么箍筋锈蚀前后混凝土梁的斜截面抗剪承载力将如何变化？在课堂上可以通过这种设问方式，促进学生积极思考，避免出现满堂灌的现象。同时还要鼓励学生各抒己见，以提高学生独立分析问题并完整清晰表述个人观点和意见的能力，增进师生间的互动交流。在解问环节则根据学生已掌握的基础及专业知识采用由浅入深、循序渐进的方式介绍最新的研究成果，并有意识地培养学生严谨的思维模式及科学的分析方法，使学生在知其然更知其所以然的基础上，形成科学严谨的思维习惯。如试验结果表明，箍筋锈蚀对混凝土梁斜截面抗剪承载力的影响规律与箍筋的锈蚀率有关[5]，因而绝不能想当然地得出有影响或无影响的片面结论。

经过多次设问—答问—解问环节的训练，学生课堂发言的积极性、分析问题的严谨性、课后习题的完成质量等方面均有了明显改善。可见，采用启发、渐进式教学法不仅强化了学生对设计计算理论及构造要求的理解，而且培养了学生严谨的思维模式，有效地提高了学生正确分析与解决问题的能力。同时，形成科学严谨的思维模式也为进一步培养创新能力奠定了基础。

（三）探索与创新思维的培养

《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》制定了我国2020年跻身世界人才强国行列的目标。高校作为人才培养的中坚力量，则肩负着培养大批创新型实用人才的重要使命。

笔者所在教研室在开展教学改革的过程中，坚持以培养优秀的结构工程技术人才为目标，一方面通过实践教学平台提高学生的工程应用能力，另一方面充分利用学院材料与结构工程试验室的仪器设备，鼓励并培养学生通过自行设计试验探索未知理论与客观规律的能力。目前学院材料与结构工程试验室拥有液压伺服万能试验机、电子万能试验机、长轴压力机、多通道采集系统及传感器等试验仪器和设备，为学生参与大学生科创项目提供了良好的硬件条件。在此基础上，专业课教师尤其是以试验为基础的“水工钢筋混凝土结构”课程的任课教师应指导学生有计划有步骤地开展相关试验研究。经过阅读文献—提出科学问题—设计试验方案—分析试验结果—归纳试验结论的系统锻炼，不仅使学生深刻理解了试验是探索未知科学的重要方法和途径，而且培养了学生勇于探索的创新精神，使学生认识到只要善于发现、勤于思考、乐于实践，开展科技创新活动并非高不可攀。近几年，在教学改革实施过程中，通过指导教师与学生的共同努力，学院选派代表队参加了历届全国大学生水利创新设计大赛，并取得了一等奖两项、二等奖五项、优胜奖一项的优异成绩，被授予“优秀组织奖”荣誉单位称号。

此外，在理论教学中，也应最大限度地提高学生的创新能力。例如我国高校均针对非计算机专业的大一学生开设了计算机编程语言类的公共基础课，如VB，C，FORTRAN等，但由于主讲公共基础课的教师往往不具备其他领域的相关专业知识，使得尚未接触专业课的大一学生不了解编程语言在本专业领域中的应用，更不能体会到其发挥的重要作用。因此，专业基础课的教师有义务结合专业课程内容培养学生运用编程语言解决专业问题的能力。如钢筋混凝土构件的截面尺寸、钢筋的间距等构造要求均规定在适宜的区间内，于是满足设计要求的方案并不唯一。然而，传统教学以构件设计的基本原理为重点，容易使学生只注重设计的安全性而忽略经济性。为了帮助学生尽早树立正确的结构设计理念，可以鼓励学生运用计算机编制相应的计算程序，从而优化设计方案。通过这种方式不仅可以强化学生对设计计算流程及结构优化设计的理解，而且能够提高学生运用基础课知识解决专业问题的能力，加强了各科知识间的融会贯通，促进了学生创新思维的培养。

我国水利水电事业的蓬勃发展以及钢筋混凝土结构在水利水电工程中的重要地位有力地推动了“水工钢筋混凝土结构”课程教学改革的进程。为了顺应教学改革的潮流，满足水利水电建设行业对高质量工程技术人才的需求，“水工钢筋混凝土结构”课程的教学应以实践教学、科学思维与创新能力的培养作为改革的切入点，培养具有一定工程经验、勇于运用科学思维方式进行探索和创新的钢筋混凝土结构设计人才。目前，该课程的多目标教学改革工作已初见成效，今后将进一步完善改革方案，以提高工程技术人才的培养质量。

参考文献：

[1]余世策，冀晓华，胡志华等.钢筋混凝土结构实验教学演示系统的开发和应用[J].高等建筑教育，2012，(6).

[2]教育部.关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[Z].教高[2011]1号.

[3]魏春明，赵星海，秦力等.基于“钢筋混凝土”课程培养学生的实践能力[J].中国电力教育，2013，(4).

篇9

关键词：混凝土梁桥；钢筋混凝土梁（板）；预应力钢筋混凝土梁（板）；竖向裂缝；斜裂缝。

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

一、钢筋混凝土梁裂缝产生的机理

我们知道，钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种不同材料组成的。在钢筋混凝土结构中，利用混凝土的抗压能力强而抗拉能力很弱、钢筋的抗拉能力很强的特点，用混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力，二者共同工作，以满足工程结构的使用要求。以桥梁结构中的简支梁板为例：在外力和自身重力的作用下，梁截面的上部受压，下部受拉，由于混凝土抗拉性能很差，当梁的截面中和轴以下受拉区的拉力在开始不大时，由于弯矩很小，梁的工作情况与匀质性体梁相似，混凝土和钢筋共同工作，应力和应变成正比，受拉区的应力和应变分布为三角形，当弯矩增加一定数值时，受拉区边缘混凝土纤维的应变值即将到达混凝土受弯时的极限拉应变，截面便处于即将开裂状态。这时由于粘结力的存在，受拉钢筋的应变与周围同一水平处混凝土的抗拉应变值相等，故这时钢筋承受应力较低，约为钢筋抗拉强度标准值的1/10左右，远远没有发挥出钢筋的抗拉效用。如果这时弯矩继续增大，在抗拉能力最薄弱的某一截面处，就会出现第一条混凝土裂缝。在裂缝处，混凝土一旦开裂，就把它原先承担的那部分拉力转给钢筋，使钢筋应力突然增大许多，梁的挠度和截面曲率会突然增大，在截面中和轴以下裂缝尚未延伸到的部位，混凝土仍可承受一小部分拉力，但是受拉区的拉力主要由钢筋承担。随着弯矩继续增大，裂缝的数目越来越多，宽度越来越宽，这时受压区混凝土已有塑性变形，但不充分；受拉区大部分混凝土已退出工作，拉力主要由钢筋承担，但钢筋没有屈服。这个状态就是钢筋混凝土通常的使用工作状态。所以说，从设计的原理讲，钢筋混凝土有裂缝是允许的。

但是，裂缝的宽度不能超过允许值。裂缝过宽，空气中的水分和氧气以及带有腐蚀性的各种气体就会侵蚀到钢筋混凝土中去，从而引起钢筋的锈蚀，钢筋一旦被锈蚀，钢筋的断面就会缩小，抗拉能力下降，在应力集中效应下，断面处的“病态”会发展很快，从而导致梁板的使用寿命大大缩短。因此，设计上必须采取相应的措施控制裂缝宽度。

二、竖向裂缝和斜裂缝

我国在混凝土结构设计理论和设计方法上采用按近似概率理论的极限状态设计法。极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。承载能力极限状态是保证结构和构件安全性，而正常使用极限状态是满足结构和构件的适用性和耐久性。例如，当结构或构件由于材料强度不够而破坏，或因产生过大的塑性变形而不能继续承载，结构或构件丧失稳定，结构或构件就超过了承载能力极限状态，就不能满足安全性的要求；当结构或构件虽然满足了安全性要求，但却出现了影响正常使用的过大变形、过宽裂缝或局部损害时，可认为结构超过了正常使用状态，构件就不可能保证适用性和耐久的要求。《混凝土结构设计规范》规定，结构或构件按承载能力极限状态进行计算后，还应该按正常使用极限状态进行验算。所以对桥梁的钢筋混凝土梁板设计时，必须要对梁板的裂缝宽度进行验算。

一般情况下，裂缝出现的部位多集中在剪力和弯矩最大的区段。对于钢筋混凝土受弯构件在主要承受弯矩的区段内（梁中间部位）会产生竖向裂缝；同时还有可能在剪力和弯矩的共同作用的支座附近产生斜裂缝。因此，在保证受弯构件正截面受弯承载力的同时，还要保证斜截面承载力。竖向裂缝是由纵向受力钢筋来控制的，而斜向裂缝是由弯起钢筋和箍筋来控制的。

1． 对梁板纵向钢筋的布置要求

1)下部钢筋水平方向的净距不小于钢筋直径，也

不小于25MM；上部钢筋水平方向的净距则不应小于1.5倍钢筋直径，也不应小于30MM。

2)竖向净距不小于钢筋直径，也不应小于25MM。

为了满足以上要求，梁的纵向钢筋有时须放置两层，甚至还有多于两层的，上、下钢筋应对齐，不能错列，以方便混凝土的浇捣。

当梁的下部钢筋多于两层时，从第三层起，钢筋的中距应比下面两层钢筋的中距增大一倍。

2.箍筋、弯起钢筋统称为腹筋，他们和纵筋、架立筋等构成梁的钢筋骨架。按理说箍筋也应像弯起筋那样做成斜的，以便与主应力方向一致，更有效地抑制裂缝的开展，但箍筋不便绑扎，与纵向钢筋难以形成牢固的钢筋骨架，故一般都采用竖向箍筋。

实验研究表明，箍筋对抑制斜裂缝开展的效果比弯起筋要好，所以工程设计中优先选用箍筋，然后再考虑弯起筋。由于弯起筋承受的拉力比较大且集中，有可能引起弯起处混凝土的劈裂裂缝，因此放置在梁侧边缘的钢筋不宜弯起，位于梁底的角筋亦不能弯起，弯起钢筋的直径不宜过粗。

三、裂缝宽度的验算

未出现裂缝时，受弯构件各截面上同一水平的钢筋和混凝土的拉应力、拉应变大致相同，当拉应变接近混凝土的极限拉应变值时，就处于即将裂缝状态，当受拉区边缘一旦超过极限拉应变，就会出现第一批裂缝。在裂缝出现瞬间，紧张的混凝土就像剪断的橡皮一样向裂缝两侧回缩，这种回缩是不自由的，它受到钢筋的约束。在回缩的那一段长度中，混凝土与钢筋之间有相对滑移，产生粘结力。第一批裂缝出现后，在粘结应力作用长度以外的那部分混凝土仍处于受拉紧张状态，当弯矩继续增大时，就有可能在另一薄弱截面处出现新裂缝，按此规律，随着弯矩的增大，裂缝逐条出现，当截面弯矩达到构件最大受弯承载力值的50%-70%时，裂缝将基本“出齐”，此时裂缝分布处于稳定状态。如果钢筋与混凝土的粘结力强度高，则裂缝间距较短，裂缝分布则密些。在荷载长期作用下，由于混凝土的滑移徐变和拉应力的松弛，将导致受拉混凝土不断退出工作，使裂缝开展宽度增大。此外，荷载的变动使钢筋直径时胀时缩等因素，也将引起粘结力强度降低，导致裂缝宽度增大。混凝土与钢筋的粘结力直接影响裂缝的离散性。而裂缝的离散性影响裂缝的宽度，裂缝间距越小，密度越大，则裂缝宽度越小。试验表明，粘结强度大致与混凝土抗拉强度成正比，且受钢筋表面特征（是否带肋，还是光圆）的直接影响，与混凝土保护层厚度也有较大关系，同时还与构件配筋率、截面形状有关。

由于裂缝的最大开展宽度是影响结构耐久性的重要因素，因此应对它进行验算是十分必要的。验算裂缝宽度时应满足Wmax≤Wlim.

Wmax---计算出的最大裂缝宽度，其计算公式规范中已给定。

Wlim---《混凝土结构设计规范》规定的允许最大裂缝宽度。可以查表得之。

裂缝宽度的验算是在满足构件承载力的前提下进行的。因而诸如截面尺寸、配筋率等均已确定。在验算中可能会出现满足了挠度的要求，不满足裂缝宽度的要求，这通常在配筋率较低，而钢筋选用的直径较大的情况下出现。因当计算裂缝宽度超过允许值不大时，常可用减小钢筋直径的方法解决，必要时可适当增加配筋率。

对于受拉及受弯构件，当承载力要求较高时，往往会出现不能同时满足裂缝宽度或变形限值要求的情况，这时增大截面尺寸或增加用钢量，显然是不合理的，对此，有效的措施是施加预应力。

四、预应力钢筋混凝土梁（板）

由于混凝土的抗拉强度及极限抗拉应变值都很低，其极限拉应变约为0.1×103-0.15×10-3，即每米只能拉长0.1-0.15mm,所以在使用荷载作用下钢筋混凝土梁（板）通常是带裂缝工作的。因而对于使用上不允许开裂的构件，受拉钢筋只能用到20-30N/㎜2，不能充分利用其强度，对于允许开裂的构件，通常当受拉钢筋应力达到250 N/㎜2时，裂缝宽度已达到0.2-0.3mm,构件耐久性降低，也不宜用于高温度或侵蚀环境中。为了满足变形和裂缝控制的要求，则需要增大构件的截面尺寸和用钢量，这将导致自重过大，使钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。如果采用高强度钢筋，在荷载作用下，其应力可达500-1000 N/㎜2，此时的裂缝宽度将很大，无法满足使用要求。因而为了充分利用高强钢筋及高强度混凝土，设法在结构构件受荷载前，给它产生预压应力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而使构件在荷载的作用下拉应力不大，甚至仍处于受压状态，这样产生的裂缝将很小，甚至完全消灭裂缝。由此可见，预应力混凝土构件可以减小或消除混凝土构件的开裂，提高构件的抗裂度和刚度，并取得减轻自重，节约钢筋的效果，克服了钢筋混凝土的主要缺点。

根据预应力值大小对构件截面裂缝控制程度不同，预应力混凝土结构分为全预应力和部分预应力两类。

在使用荷载作用下，不允许截面混凝土出现拉应力的构件，称为全预应力混凝土。裂缝控制等级为一级，即严格要求不出现裂缝；在使用荷载作用下，允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过允许值，则成为部分预应力混凝土，裂缝控制等级为三级，即允许出现裂缝；在使用荷载作用下，根据荷载组织情况，不同程度地保证混凝土不开裂，称为限值预应力混凝土，裂缝控制等级为二级，即一般要求不出现裂缝。（注：限值预应力混凝土也属于部分预应力混凝土）。

五、混凝土梁桥工程

钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土广泛使用在桥梁工程中，以钢筋混凝土或预应力混凝土板、梁等受弯构件作为桥梁结构中主要承重构件的桥统称为混凝土梁桥。按承重结构的受力图式分类，混凝土梁桥主要有简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥三类。

1.简支梁桥：简支梁桥属静定结构，且相邻桥孔各自单独受力，故结构内力不受墩台基础不均匀沉降影响，从而适用于地基较差的桥位上建桥。

简支梁主要受其跨中正弯矩的控制，当跨径增大时，梁的跨中截面恒载弯矩和活载弯矩急剧增加。因此，混凝土简支梁（板）的常用跨径在20M以下。当采用预应力简支板时，常用跨径在13-16M,而预应力简支梁常用跨径在25-50M.

2.连续梁桥

连续梁桥在竖向力作用下支点截面处产生负弯矩，从而减小了梁跨中截面的正弯矩。这样，不但可减小梁跨中的建筑高度，而且能节约混凝土数量，跨径增大时，这种节约就愈显着。连续梁是超静定结构，所以对墩台地基要求严格。

钢筋混凝土连续梁桥主孔常用跨径范围为30以下，而预应力混凝土连续梁的主孔常用范围为40-160M。

3.悬臂梁桥

将简支梁梁体加长，并越过支点成为悬臂梁。对于较长的桥，可以借助挂梁与悬臂梁一起组成多孔。在受力方面，悬臂部分使支点上产生负弯矩，减小跨中的正弯矩。所以，悬臂梁跨中高度比简支梁小。但挂梁与悬臂梁的连接处的构造较复杂，挠度曲线在这个连接处有折点，会加大荷载的冲击作用，因而易于损害。

由于混凝土材料的不均匀性和施工的差异性，混凝土梁桥的承重构件可能会产生意外的过大的裂缝。特别是在施工过程中，对于容易产生裂缝的部位要心中有数，并且勤观察，发现意外裂缝，应采取有效措施予以防治。例如对简支梁桥的跨中梁底部位；连续梁的跨中梁底部位及支座处的梁顶部位应该做为重点观察部位；对于现浇整体式梁板底模拆除时间要根据环境温度情况合理安排计划，拆除过早很可能发生梁底裂缝；对于整体式斜交板梁，最大主弯矩方向在板的中央，接近于垂直支承边；在板的自由边处，接近于自由边与支承边垂线之间的中间方向；在纯角处有垂直于纯角平分线的负弯矩，以上部位都容易产生意外裂缝，作为工程技术人员心中要清楚。

六、桥面铺装

桥面铺装层通常采用水泥混凝土铺装，它的作用是防止车轮轮胎或履带车直接磨耗行车道板，保护主梁免受雨水侵蚀，分散车轮的集中荷载，在温度应力和车轮荷载的反复作用下，铺装层容易开裂。因此，桥面铺装层要有一定强度，其混凝土强度等级不应低于梁（板）的混凝土等级。铺装层混凝土厚度最小为100mm，并应设置钢筋网，钢筋直径宜为8-12mm，网口尺寸为150mm×150mm。

在桥面构造中，伸缩缝处是最为薄弱处，由于车轮的反复冲击，最易造成伸缩缝处的混凝土损害。必须对其进行重点设防。通常的技术措施有，对伸缩缝处的后浇带混凝土采用钢钎维混凝土，混凝土强度等级比铺装层混凝土强度等级提高5 ∽10 N/㎜2，以提高耐磨性和抗冲击能力，并在其上层布置一层防裂钢筋网，钢筋直径宜为6mm，网口尺寸100mm×100mm。同时，在浇筑前，在新老混凝土界面上涂刷1：1纯水泥浆，以增强后浇带混凝土与铺装层混凝土的粘结性。

结束语：

本文只从混凝土结构设计原理的角度上，对混凝土结构中裂缝问题进行了探讨，对于由于施工的不合理造成的混凝土裂缝问题本文未涉及，而可能通常发生梁板裂缝问题大多是由施工原因造成的。但是，作为工程技术人员必须弄清设计原理中的裂缝形成原因，是十分必要的。混凝土结构的使用至今已约有150年的历史，由于它在物理力学性能及材料来源等方面有许多优点，所以发展速度很快，应用也最广泛。近年来我国在混凝土基本原理与设计方法、结构可靠度与荷载分析等方面取得很多新成果，某些方面已达到和接近国际先进水平，与此同时，电子计算机的普及和多功能化，CAD等软件系统的开发，缩短了建筑结构设计的时间和工作量。我国新颁布的《混凝土结构设计规范》（CB50010-2002）积累了半个世纪的工程实践经验和最新的科研成果，作为工程技术人员有必要深入地对混凝土结构设计规范的学习，这对指导施工，研究探讨工程中发现的质量问题有很大的帮助。本文只是抛砖引玉，希望能对大家有点参考意义。

参考文献：

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关键词：混凝土拌合物；氯离子；盐桥；标准溶液

1氯离子对钢筋混凝土结构的影响

大家都知道水泥水化后是呈碱性的，它的ph值在12以上。钢筋在这种碱性环境下表面会形成一层У-Fe2O3钝化膜，这层钝化膜能够保护钢筋不受侵蚀。当混凝土中的氯离子含量足够高时，其表面的钝化膜即遭破坏，在空气和水的作用下钢筋便会开始锈蚀，致使混凝土膨胀、疏松，从而进一步导致混凝土的抗化学侵蚀性和耐磨性以及抗折强度的降低。大量的工程实例也证明了这种破坏的严重性：美国旧金山海湾的第二座San Mateo-Hayward大桥，其预制横梁处于浪溅区，由于其底部裂缝给氯离子侵入创造了条件，发生了严重的钢筋腐蚀，不得不花巨资修补。日本著名的新干线使用不到10年，由于氯离子的侵蚀，出现大面积的混凝土开裂、剥落现象。我国黑龙江的哈绥公路由于在路面大量撒除冰盐后出现大面积的混凝土剥蚀破坏，破损全长19.5km。

2混凝土拌合物中氯离子含量测定的意义及重要性

以上提到了氯离子对钢筋混凝土结构的影响，但钢筋混凝土中的氯离子到底从何而来，主要有以下几个方面：1.环境污染造成的空气中氯离子含量的升高从而被钢筋混凝土所吸附2.在一些盐渍土环境土壤本身含有大量的盐碱物会通过地下水的渗透进入到钢筋混凝土中。3.处于海水（或盐湖）环境的钢筋混凝土由于海水（或盐湖）中带有的大量氯盐进入钢筋混凝土后产生氯离子。4.水泥生产过程中本身就会带入一定的氯离子。5.拌合混凝土所使用的水中带有的氯离子。6.拌合混凝土所使用的粗细骨料中带有的氯离子。7.所使用的掺合料及外加剂中所含的氯离子等。8.其它人为因素。由于以上提到的第1点、第2点、第3点，都是环境影响的客观存在。我们难以去控制它，只能做一些保护性措施。但下面的几点就是属于我们可以控制的范围了。所以新的普通混凝土配合比设计规程JGJ 55-2011别加入了对混凝土拌合物中氯离子含量的要求。目的就在于我们配置混凝土的时候能够通过对原材料的控制从而控制混凝土拌合物中的氯离子含量。由此可见混凝土拌合物中氯离子含量的测定，对于提高钢筋混凝土建筑的质量和耐久性都有着重要的意义。

3适合快速测定混凝土拌合物中氯离子含量的方法

氯离子测定的方法有很多，现色滴定法、电位滴定法、氯离子选择性电极法、分光光度法等。其中现色滴定存在滴定终点时颜色难以辨认、精确度不高，人为误差较大的缺点。分光光度法虽然检测精度高，但仪器设备昂贵。电位滴定法与氯离子选择性电极法同属于电化学方法，但氯离子选择性电极不需要贵重试剂AgNO3，省去了AgNO3标准溶液的配制和滴定，所得数据标准偏差小，能够简单、经济、快速、准确地测定混凝土拌合物中氯离子的含量，值得推广。

我们现在使用的《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2011中提到所使用的测试方法就是《水运工程混凝土试验规程》JTJ 270 -98中规定的海砂、混凝土拌合物中氯离子含量的快速测定法。也就是氯离子选择电极法，这种方法快速准确、设备成本低，适合用来做混凝土拌合物中氯离子含量的快速测定。下面我就重点讨论使用本方法测定混凝土拌合物中氯离子时一些容易出现的问题和需要注意的要点。

4使用的仪器设备：

下面是我们这次试验所用的部分设备：

1.氯离子选择电极 型号：PCI-1-01 测量范围：（10-1—5×10-5）mol/L

温度范围：（5—45）℃

2.数字显示pH计 型号：PHS-2F 测量范围：pH：(0~14.00)pH mV: (0~±1400)mV

温度范围：（5—40）℃

3.参比电极：232型饱和甘汞电极

4.自制盐桥：充硝酸钾0.1mol/L

5 试验基本原理：

用氯离子选择电极和甘汞电极置于液相中，测得的电极电位 E ，与液相中氯离子浓度C的对数，呈线性关系，即 E ＝ K － 0.059lg C 。因此，可根据测得的电极电位值，来推算出氯离子浓度。

6实验步骤

第一步我们需要建立电位——氯离子浓度关系曲线：

首先控制实验室温度到20± 2℃， 用蒸馏水（或去离子水）配置5.5×10-3mol/L 和 5.5×10-4mol／L两种NaCL标准溶液，各250Ml ，这里需要特别注意，由于溶液浓度比较低，所需NaCL分量很少，如果马上配置到标准浓度的话对称量难度太高。我们用精度为万分之一的电子天平称量也十分困难。所以一个比较简单的方法就是放大配置浓度，然后再稀释。比如我们先配浓度为5.5×10-2mol/L的NaCL溶液250 Ml,然后取25 Ml用蒸馏水稀释到250 Ml这样就得到5.5×10-3mol/L的NaCL标准溶液了。当然你也可以通过2次甚至3次稀释后得到所需溶液，这样也能达到我们这次的实验要求。