预制混凝土异形块体成型关键工艺及力学性能研究

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发布时间：2021-09-04

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预制混凝土异形块体成型关键工艺及
力学性能研究
褚云朋，王嵘，古松，姚勇
(西南科技大学，绵阳621010)
摘要：通过对预制混凝土异形块体关键成型工艺控制，以保证块体制作质量及结构装配的可实施性。基于试验
研究及有限元建模分析，研究了单个块体受压力学性能及块体间相互作用后的力学性能，给出了裂缝发展趋势，确定
出了薄弱位置，并建议应在竖向开孔位置加配钢筋，以避免因过早裂缝形成及开展导致的块体失效，降低块体承载力。
关键词：混凝土预制异形块；力学性能；裂缝发展
Abstract：The key forming processes of prefabricated self-locking concrete abnormal blocks are controlled to ensure
quality and assembly structure．Based on the experimental study and finite element simulation method，the mechanical
properties of a single block and between blocks after the mechanical properties of interaction are studied，crack development
is given，and the weak position is determined，which recommends the vertical opening position should be arranged
reinforcement tO avoid premature cracks due to the failure to carry out the block，reduce block bearing capacity．
Key words：Prefabricated conerete abnorm al blocks；Mechanical properties；Crack development
中图分类号：TU528．79 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2016)02—38—04 、
0 前言
目前．国内外钢筋混凝土和预应力混凝土简支
桥梁中绝大部分梁采用预应力钢筋混凝土，墩台采
用现浇钢筋混凝土，严重制约了桥梁的施工速度[ 。
对中小跨度桥梁，墩台采用石预制块砌筑，块体间
要采用砂浆进行砌筑，方能作为结构使用，施工周
期长，依据我国现行GB 50017-2011《砌体结构设
计规范》及GB 50203-2011《砌体结构工程施工质
量验收规范》的相关规定，为避免整体倾倒，一次
性可砌筑的最大高度受块体厚度影响较大，砌体水
平平整度及竖向垂直度偏差尺寸也均要求较为严
格，尤其块体间如不采用自锁。在不采用砂浆进行
填充情形下很有可能在施工阶段发生砌体局部垮
塌，甚至引发结构整体倒塌，高边坡结构更是如此，
异形预制混凝土块体用于护坡结构中的优势更为
明显。
为提高中小跨度钢筋混凝土梁桥建设速度、缩
短建设周期，特发明了一种具有自锁功能的预制钢
筋混凝土块体装配式桥梁墩台的施工方法(专利申
请号：201310589772．9)，设计了一种具有块体间自
锁功能的新型预制小体积钢筋混凝土块体，块体自
重小于50kg，便于搬运。整体由单个预制块拼装而
成，水平方向通过预制块楔口的水平自锁力连接，
竖向通过穿插预应力钢筋在竖向形成整体。考虑块
一38一
体间快速组装的方法．安装时不需要大型吊装设
备。可将其应用于中小跨径的简支梁桥及边坡护坡
结构中。．
一般来说．强度等级高的块体抗弯、抗拉强度
也越高，因而相应桥台的抗压强度也高。此外，块体
规则度对桥台的抗压强度影响也很大．对单个预制
块体在整体结构中会受到压力，块体咬合在一起后
会产生剪力作用，需要明确块体如何抵抗这些破坏
作用，本文通过试验及有限元分析，探讨了新型预
制钢筋混凝土块体的破坏模式及承载能力，为工程
应用提供参考。
1 预制混凝土块体制作及关键工艺控制
1．1 结构装配工艺
依据所要完成的墩台或护坡受力实际，预制块
体可采用素混凝土或在其内部加配受力钢筋，以保
证块体装配成整体结构后．在承受水平力作用时不
被压碎或者拉裂：竖向则采用连接钢筋穿过块体上
的竖向孔洞，后采用拧紧螺母的方法对钢筋施加预
紧力，以用来加强竖向块体间的连接。提高结构竖
向连接整体性。预制块细部构造及尺寸见图1。
1．2 块体成型关键工艺及控制
要使得结构整体力学性能可靠，单块块体的制
作尤为重要：① 在模具制作过程中，需要提高模具
壁厚，壁厚宜在3mm及以上，以保证在浇筑振捣过