桥梁中拉拔节点的耐久性研究

刘润东 鲁丽华

(沈阳工业大学建筑工程学院,辽宁 沈阳 110000)



桥梁中拉拔节点的耐久性研究

刘润东 鲁丽华

(沈阳工业大学建筑工程学院,辽宁 沈阳 110000)

对桥梁工程施工现场提供的有效数据进行了分析，利用缩尺模型的试件进行了粘结拉拔以及冻融循环试验研究，得出了冻融循环次数对试验的粘结强度与钢筋滑移量的影响。

粘结强度，冻融循环，拉拔试验，钢筋

现阶段，我国城市为了减少交通拥堵和解决人们出行问题，在城市中大量建设高架桥来有效缓解交通压力。在高架桥的建设以及施工过程中为了缩短工期、节约人力成本和降低施工对现有交通的干扰常常会将现浇桥梁改为预制桥梁。现浇桥梁改成预制桥梁通常是下部结构(盖梁与墩柱)改为预制拼装方案。

在桥墩预制过程中，预先埋置金属波纹管和压浆管进去，然后再运输到桥址处进行现场的拼装对接，灌浆连接的工艺。施工现场桥墩拼接完成后，从压浆管中输入注浆材料，待波纹管中注满浆料后，用水泥对外露的压浆管进行封装，整个施工过程就算完成。

1 材料选取

本次试验材料选取皆是依据实测数据选取，实测数据结果全部符合试验选取规则。

1)混凝土材料选取。试验选用的水泥是大连青山水泥厂生产的以黏土和石灰石为主料标号425的普通硅酸盐水泥，其中有5%左右的磨细石膏作为它的水硬性胶凝材料。试验选取的石子是辽阳顺平石子厂出产的石灰岩碎石，最大粒径25 mm级配良好，通过现场观察以及厂家提供的数据来说级配良好，得到的混凝土相对来说密实均匀，并且在节约水泥方面具有不错的效果。试验所选取的砂子是产地为本溪的河砂，含泥量为2.0%，细度模数2.4左右。由于砂子颗粒过于细，其表面积相对较大，水泥的消耗也变大，试件施工过程中拌制粘度也大；反之过粗，造成混凝土的凝聚性差，产生泌水和离析现象，对试验结果的精准度造成不利影响。所以这里采用大多数试验所采用的中砂。

2)钢筋材料选取。钢筋选取了表面无明显锈蚀痕迹的HRB335月牙形螺纹钢筋，之后任选三根400 mm的试样，通过对钢筋的单向拉伸试验确定其相对应的屈服强度和极限抗拉强度。具体实测参数如下：直径为10 mm，截面积78.54 mm2，屈服强度为335 MPa，极限强度为455 MPa。

3)注浆材料选取。注浆原料由水泥砂浆以及改性环氧树脂乳液经过后掺法混合而成。其中，组成的水泥、石子和砂子的选取跟上面的混凝土材料的选取没有区别。改性环氧树脂乳液选用的是上海三飞公司生产的SF-101型半固体水性环氧树脂乳液，其基本指标如下：固含量在0.5左右，粘度则小于2 Pa·s，环氧值在0.34～0.46范围内。固化剂则使用的是一种浅棕色改性芳香胺，其粘度则小于10 Pa·s，胺值在270上下。

4)金属波纹管。试验选取湖南洪河金属厂制作的内径为25 mm不锈钢波纹管表面带肋，注浆与其接触面积大，试件整体粘结力提高，按照试验要求每段剪切成长度为210 mm。

2 试验概况

本次试验主要研究冻融与非冻融情况下拉拔试件的粘结强度与极限强度滑移量，目的是为了研究冻融情况对拉拔试验的影响。

1)制作工艺。首先，在试件制作过程中采用特殊工艺进行制作，要求金属波纹管在施工过程中预埋入混凝土中，同时还要考虑到要保持波纹管稳固且与底面垂直，所以对模具的要求有特殊要求。本次试验模具采用的是特制模具，模具为一上方无盖的长方形金属模具，两侧具有U形开口，方便与金属波纹管对接。为了保证波纹管在浇筑过程中处于中间位置且使受力状况能够与实际情况下钢筋端部的受力状态吻合。要求两个待浇筑模具并排放置，将金属波纹管放置于两个模具U形开口中，波纹管水平放置，不可转动。在模具U形卡口与波纹管之间进行聚氨酯泡沫粘结剂的喷涂，使波纹管不可转动即可。这段特殊工艺之后的细节工艺与一般性的化学植筋工艺相同。其次，注浆材料的制作工艺有两种方法：同掺法和后掺法。同掺法与后掺法的区别在于同掺法是将所有材料按照一定比例全部放入一个容器中进行搅拌，在搅拌过程中材料进行混合以及发生化学反应；而后掺法是先将水泥砂浆进行混合然后再添加水性环氧树脂乳液，整个搅拌过程和化学反应分为两次。经过试验证明后掺法制作而成的试件效果明显好于同掺法的试件。最终试验成型如图1所示。

2)试验仪器。拉拔试验需要的设备与仪器具体如下：10 t万能伺服仪、快速冻融试验机、东华测距仪。其中，10 t万能伺服仪用于测量试件的破坏荷载和位移，温度传感器测量冻融循环时试件的中心温度确保冻融循环的准确性；东华测距仪用于测量整个试验过程中模具变形量，由此反推出钢筋滑移量。

拉拔试验还需要相应的模具才能有效进行，模具以吊篮的形式制作，具体组成有：两块20 mm的长方形铁板(长400 mm，宽400 mm)、4根直径为16 mm长400 mm的螺纹钢杆，一端钢板正中部分焊有长度为20 mm直径为15 mm的钢制拉杆，拉杆根部套入钢板并焊接而成，另一端钢板中心有一个直径为30 mm的开口，供试件中金属波纹管和钢筋穿过与万能伺服仪连接。

对试件的冻融循环按照混凝土快速冻融试验方法进行：首先，在试件标准养护一个周期后，取出之后放入水中浸泡，水温控

制在17 ℃左右，浸泡时水面高出试件顶面10 mm即可；之后，按需要温度调好快速冻融机，然后将试验温度探头放入试件预先打好的孔洞当中并将装有温度探头的试件放在试件的中心位置，然后方可开始冻融循环试验。待冻融循环结束后，将相应的试件进行拉拔，整个试验完成。

3)试验结果。按照冻融循环次数进行编号，其中D00代表冻融循环次数为0，依次类推。经过拉拔试验得到具体数据如表1所示。

表1 拉拔试验数据表

从表1中可以看出，没有经过冻融循环的试件，极限强度下的滑移量在0.44 mm左右，极限强度在29.04 kN。整体来看，最大荷载值随着冻融循环次数的增加而下降，极限滑移量也随着冻融循环次数的增加而增加。在冻融初期，最大荷载下滑量还不算太大，之后伴随着冻融循环次数的增加，最大荷载值的下滑量也开始加剧变大，钢筋的滑移量趋势也开始增加。直到冻融循环次数达到150次左右，此时试件极限强度下的钢筋滑移量达到1.23 mm，最大荷载则维持在22.2 kN左右。整个试件经过150次冻融循环后，粘结强度的的下降仍然在25%的强度损失率范围内。

3 结语

1)随着冻融次数增加，拉拔试件的粘结强度也随着冻融次数逐渐下降。

2)随着冻融次数增加，拉拔试件的极限强度滑移量也随着冻融次数逐渐下降。

3)冻融次数较少时，粘结强度下降量并不多，随着冻融次数的不断增加下降量也开始增加。

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The durability research on drawing joint in bridge

Liu Rundong Lu Lihua

(ArchitecturalEngineeringSchool,ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110000,China)

Through to the construction site to provide effective data analysis, this paper discusses from the aspects of the durability of the adhesive is studied by using scale model of specimen drawing and freeze-thaw cycle test research, obtained the number of times of freeze-thaw cycle test has influenced the bonding strength with steel slippage.

bond strength, freeze-thaw cycle, drawing test, steel

1009-6825(2017)17-0140-02

2017-03-25

刘润东(1992- ),男,在读硕士; 鲁丽华(1972- ),女,副教授

U441

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