玻璃纤维筋混凝土栅栏板在条子泥匡围工程中的应用.pdf

广西水利水电 G U AN G X I WA T E R R E S O U R C E S&H Y D R O P O WE R E NG I N E E R I N G 2 0 1 4 ( 4 ) 技术推广 玻璃纤维筋混凝土栅栏板在条子泥匡围工程中的应用 徐亮 ( 上海勘测设计研究院， 上海2 0 0 4 3 4 ) 【 摘要】 条子泥匡围工程处于东海前进潮波和南黄海旋转潮波辐聚区域 ， 是江苏沿海辐射沙洲滩涂综合开发试验 工程。为解决海水浪溅区的钢筋易腐蚀问题， 该工程海堤护面采用玻璃纤维筋混凝土栅栏板代替传统钢筋混凝土 栅栏板。通过对其设计 、 施工以及实施后效果进行分析， 认为用其代替钢筋混凝土栅栏板可从根本上解决沿海地 区的钢筋锈蚀问题， 延长结构的使用年限。 【 关键词】 玻璃纤维筋； 栅栏板； 海堤 ； 应用； 抗腐蚀 【 中图分类号】 U 6 5 6 ． 3 [ 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 3 — 1 5 1 0 ( 2 0 1 4 ) 0 4 - 0 0 6 7 - 0 4 1 概 述 条子 泥匡围工程是江苏沿 海辐射沙洲滩涂综 合开发试验工 程。辐射沙脊群海域 由于海岸 的特 殊形态 ， 该 区域潮 能和波能较 为集 中， 对离岸沙洲 匡围工程中的施工材料 、 施工工艺等要求较高。先 期 1 0 万亩匡 围工程为江苏省沿海滩涂资源大范围 开发利用提供现场试验 、 技术研 究和试点示范 ， 对 后 续工程提供重要 的技术储备 和经验积累。先期 1 0 万亩匡围主要包括： 海堤2 7 ． 1 6 1 k m 、 新建水闸3 座。 海堤临海侧坡面防护采用混凝土栅栏板 。混 凝土栅栏板除需满足设计的承载能力计算及正常 使用极 限状态验算外 ， 还须满足结构耐久性。钢筋 混凝土栅栏板构件长期处于海水环境中， 由于C l 一 侵 入混凝土内引起钢筋电化腐蚀 ， 锈蚀钢筋体积膨 胀 ， 挤压破坏混凝土保护层 ， 从而影 响结构物 的强 度及耐久性“ 1 。玻璃纤维筋 ( 以下简称 G F R P筋 ) 作 为一种高性能材料， 其具有轻质高强、 耐腐蚀 、 耐久 性好、 施工便捷等性能特点。若采用其替代混凝土 栅栏板中的钢筋， 不失为一种延长栅栏板使用年限 的有效途径。 2 GF RP筋混凝土栅栏板 的应用 下面从设计 、 施工 以及实施后效果 3 方面介绍 G F R P 筋混凝土栅栏板在条子泥匡围工程中的应用。 2 ． 1 G F R P 筋混凝土栅栏板设计 工程位于江苏 中部近岸浅海 区， 由于该 区域易 受台风和温带气旋或局部气象寒流影响， 并且东北 风风力较强 ， 风浪作用 明显 。工程 堤段 防潮标准 ： 采用 2 O 年重现期高潮位加 2 0年重 现期风浪组合 ， 允许部分越浪。设计波浪要素见表1 。 表 1 设计波浪要素 计算 段 海堤 计算 堡盐塑 墨苤 水深／ mH 1 ％ ／ mH 4 ％ ／ m ％ ， m日 s ， m疗／ m 7 y s L ／ m 控制波向 6． 3 5 3．42 3．0 o 2．9 2 2 ． 5 4 1 ． 7 3 6 ． 4 9 4 6 ． 0 NE—E NE 本工程临海侧坡面采用混凝土栅栏板作为坡 面防护结构。混凝土栅栏板结构见图 1 。栅栏板从 预制厂到施工现场需 吊装与运输 ( 栅栏板边梁上设 有 吊环 ) 。对边梁 吊装工况进行 内力计算 ， 对栅栏 条正常使用工况进行内力计算， 根据内力计算成果 对其进行配筋。栅栏条、 边梁内力及配筋简图详见 图 2 、 3 。 图 1 栅 栏板 结构 图 【 收稿 日期】 2 0 1 4 - 0 5 - 2 8 【 修 回 日期】 2 0 1 4 — 0 6 1 3 【 作者简介】 徐亮( 1 9 8 2 - ) ， 男， 江苏盐城人， 上海勘测设计研究院工程师， 学士， 从事水利工程设计lT作。 6 7 — 0 0 ∞ 一 岔 盘 网 葬 徐亮： 玻璃纤维筋混凝土栅栏板在条子泥匡围工程中的应用 ／ ＼ ／ 6 ． 71 6 2 3 ． 9 8 7 弯矩包 络图 ( 调幅后 )／ k N ． m ＼ ＼ ⋯ ＼ 计算配筋简 图 图2 栅栏条内力及配筋简图 弯矩包 络图 ( 调幅后 )／ k N ． m 24 ．0l 4 『 1 1 0 ． 7 2 5 一r———L —一 = == = —— —— — = =L 一 一 1 O． 72 5 —21 ．1 43 剪力包 络图／ k N d； d ； d 嚣 ； d 嚣 5 卵 d 器 ； 选 筋简 图 图3 边梁 内力及配筋简 图 海堤护坡采用栅栏板 ， 该构件长期处于海水环 境中。为保证海堤护面的结构耐久性 ， 作为试验性 工程中新材料的尝试 ， 对上述构件采用G F R P 筋替 代常规的钢筋。G F R P 筋为非金属的材料， 耐腐蚀 性能好 ， 试用于处于海水环境且受力较小 ， 配筋形 式 简单 的混凝土栅栏 板 中较 为合适 。G F R P筋材 ( 2 2 mm ≥d ≥1 O mm) 抗拉强度标准值>16 0 0 MP a ， 远 高于普通钢筋强度标准值。 结合上述 内力计算成果 ， 同时根据 G F R P 筋材 相关设计规范对栅栏条及边梁 G F R P 筋材进行选型 ( 主要验算最大裂缝宽度 、 挠度 、 受弯极 限承载力 以 及斜截面受剪承载力计算 ) 。由于 G F R P筋材弹性 模量较低 ， 当构件混凝土梁 出现初始裂缝后 ， 构件 挠度会突然加大 。因此， G F R P 筋混凝土构件的裂 缝宽度和挠度常作为设计 G F R P 筋混凝土构件的控 制因素。 本工程整体预制栅栏板采用G F R P 作为筋材 ， G F R P筋材规 格选 型如下 ： 肋条及边梁均采用双面 配筋， 肋条配筋采用2 1 4 ( 单面) ； 边梁配筋采用3 1 4 ( 单面) 。 2 ． 2 G F R P 筋混凝土栅栏板施工 作为试验性工程 中对新材料应用的尝试 ， 对玻 璃纤维筋混凝土栅栏板在施工过程中的问题进行 分析。 2 ． 2 ． 1 G F R P筋材立模浇筑 G F R P筋材 由于具有 良好 的耐腐蚀性 能 ， 为使 筋材受力较充分， 保护层设置较薄。在混凝土倒入 模具后会出现筋材骨架上浮现象。因为G F R P 筋材 密度较小 ， 为 2 ． 1 g ／ c m ， 与混凝土密度相近 ， 为满足 筋材保护层要求 ， 须控制其上浮幅度 。该特点有别 于钢筋混凝土浇筑时在钢筋骨架底部设置垫块控 制保护层厚度。预制栅栏板立模浇筑详见图4 。 图4 预制栅栏板立模浇筑 图 2 。 2 ． 2 预制栅栏板 吊运 预制栅栏板养护至龄期后， 起吊堆放在预制场 地坪， 然后再运至待铺设栅栏板护面的堤段。在吊 运过程中少数栅栏板 出现开裂的现象 ， 栅栏板开裂 大多出现在第一次吊运时， 且大多为同一规格( 单 块重量最大) 。 少数栅栏板出现裂缝原 因较复杂 ， 主要原因有 以下几方面： ①预制栅栏板养护不到位 ， 起吊前未 养护至设计强度 ； ②G F R P筋材与混凝土 的的粘结 广西水利水电 G U A NG X I WA T E R R E S O U R C E S＆H Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 4 ( 4 ) 强度低 ， 该批筋材采用缠绕尼龙丝进行加肋 ， 这种 加肋方式使筋材与混凝土粘结性能反而降低； ③起 吊时 ， 尽量采用 4 点起 吊 ， 若采用 同一边梁 的2 点起 吊， 导致边梁受力较大， 且梁截面短边作高长边作 宽 ， 不利于边梁抗弯。 2 ． 2 - 3 预制栅栏板安放 预制栅栏板安放前检查垫层 ， 符合要求后方可 安装 ， 以保证 风浪条件下护坡结构 的稳定 、 坡面坡 度和平整度 。栅栏板 自下而上规则摆放 ， 安放时应 与垫层接触牢固， 但不应使用 2 片石支垫。注意缝 宽须均匀 ， 控制相邻块体的缝宽及高差须满足相应 规范要求 。 2 ． 3 G F R P 筋混凝土栅栏板实施后效果 玻璃纤 维筋混凝土栅栏 板经过定制筋材 绑 扎筋材一立模浇筑一吊运一安放等过程后 ， 形成海 堤护面 。采 用玻璃纤维筋材 的栅栏板相较 于传 统 钢筋混凝 土栅栏板 ， 很好地解决 了沿海地 区的钢筋 腐蚀问题， 同时满足混凝土栅栏板抵御风浪作用以 及其吊装过程中的结构内力要求。具体实施后效 果见图5 。 图5 栅栏板 实施现场 4结 语 海工结构的腐蚀 问题较为突出 ， 常规 的海工钢 筋混凝土结构通过采用加厚混凝土保护层作 为防 腐措施 ， 其对内部钢筋防氯盐腐蚀也仅有 1 5 年左 右， 这与永久海工建筑物的耐久要求相距甚远。采 用 G F R P 筋混凝土栅栏板可解决海洋围堤工程护面 结构 的钢筋腐蚀问题 ， 通过其在条子泥匡围工程中 的应用 ， 得出如下小结 ： ( 1 ) G F R P 材料以其质量轻、 抗拉强度高、 耐腐 蚀性强、 耐久性好等优点 ， 在一些耐腐蚀性要求高 的海工结构得到初步应用， 随着研究工作的不断深 入和计算分析方法的不断改进， 该材料在工程结构 中的应用将会更加广泛 ； ( 2 ) G F R P 筋在长期承受应力达到某限值时会 发生断裂 ， 这种现象称为徐变 断裂 ， 徐变断裂折减 系数取值较大， 在荷载效应标准组合下G F R P 筋的 应力允许值大为降低 ， 导致虽然 G F R P筋材抗拉强 度标准值远高于普通钢筋强度标准值， 但在混凝土 栅栏板中筋材截面积并未明显减小； ( 3 ) 玻璃纤维筋混凝 土栅栏板 中G F R P筋材与 混凝土的粘结性能仍需 提高 ， 从本工程使用情况来 看 ， 由纤维和树脂组成 的G F R P 筋表面横肋较浅 ， 由 于横肋抗剪性能不足 ， 往往先于肋间混凝土破坏， 从而引起粘结失效， 无法提供足够的机械咬合力。 参考文献 【 1 】 张学辉 ， 陈达， 江朝华． F R P材料在海港工程中的应用 [ J ] ． 现代交通技术， 2 0 0 7 ， 4 ( 2 ) ： 8 4 — 8 7 ． 【 2 】 G B 5 0 6 0 8 — 2 0 1 0 ， 纤维增强复合材料建设工程应用技术规 范【 S ] ． 【 3 】 时蓓玲， 吴锋 ， 卓杨． 纤维增强塑料( F R P ) 筋混凝土结构 在港口工程中的应用 [ J 】 ． 中国港湾建设， 2 0 0 9 ， 1 6 4 ( 6 ) ： 2 8 — 3 1 ． ( 责任编辑： 周群) 6 9 徐亮： 玻璃纤维筋混凝土栅栏板在条子泥匡围工程中的应用 Ap p l i c a t i o n o f g l a s s fib e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e f e n c e p l a t e s a t Ti a o z i n i R e c l a ma t i o n P r o j e c t xu Li a n g ( S h a n g h a i I n v e s t i g a t i o n ， D e s i g n&R e s e a r c h I n s t i t u t e ， S h a n g h a i 2 0 0 4 3 4 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： L o c a t e d i n t h e c o n v e r g e n c e a r e a o f E a s t C h i n a S e a f o r w a r d t i d a l wa v e s a n d S o u t h C h i n a Hu a n g S e a r o t a r y t i d a l w a v e s ， T i a o z i n i R e c l a ma t i o n P r o j e c t i s a t e s t w o r k f o r c o mp r e h e n s i v e d e v e l o p m e n t o f c o a s t a l r a d i a t e s a n d — b a r s a n d b e a c h e s i n J i a n g s u P r o v i n c e ． I n o r d e r t o s o l v e t h e p r o b l e m o f s t e e l b a r c o r r o s i o n i n t h e s e a wa t e r s p l a s h z o n e ，g l a s s fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e f e n c e p l a t e s a r e d e s i g n e d for d i k e p r o t e c t i v e c o v e ri n g i n s t e a d o f t r a d i t i o n a l r e — i n f o r c e d c o n c r e t e f e n c e b o a r d s ． Ba s e d o n a n a l y s i s o f d e s i g n， c o n s t r u c t i o n a n d o p e r a t i n g p e rf o r ma n c e， i t i s c o n c l u d — e d t h a t t h e s u b s t i t u t e i s a b l e t o s o l v e s t e e l b a r c o r r o s i o n p r o b l e m o f c o a s t a l a r e a s a n d p r o l o n g t h e s e r v i c e l i f e o f s t r u c — t ur es ． Ke y wor ds：Gl a s s fib e r r e i n f o r c e d；f e nc e p l a t e；s e a d i k e；a pp l i c a t i o n；a nt i — c o r r o s i o n ( 上接 第 5 8 页) ( 2 ) 引水隧洞浮碴混凝土底板施工方案是一种 中， 可根据工程实际情况并参考已建工程施工经验 较为简易的施工方案 ， 在国内部分工程中已得到了 在部分洞段实施浮碴混凝土底板。 应用 ， 运行效果 良好 ， 但 因为其使用年限不长 ， 未经 历过特殊工况( 如突然放空等) 的考验 ， 故浮碴混凝 土底板施工方案未能得到广 泛推广 。在实 际工程 ( 责任 编辑 ： 刘征湛 ) Appl i c a t i o n o f flo a t i ng b a l l a s t c o n c r e t e flo o r s l a b a t di v e r s i o n t unn e l o f B a o x i n g Hy d r o p o we r P r o j e c t YI N Ku n， HU J i a — h a n g ( T i b e t P o w e r G e n e r a t i o n C o ． ， L t d ． ， C h i n a Hu a n e n g G r o u p ， L h a s a 8 5 0 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： F o r t h e d i v e r s i o n t u n n e l o f B a o x i n g Hy d r o p o w e r P r o j e c t ， fi e l d fl o a t i n g b a l l a s t c o n c r e t e fl o o r s l a b l i ft i n g t e s t a g a i n s t e x t e r n a l w a t e r p r e s s u r e w a s c o n d u c t e d d u r i n g c o n s t r u c t i o n ． W i t h r e f e r e n c e t o t h e t e s t i n g r e s u l t s a n d t h e e x p e ri e n c e o f s i mi l a r p r o j e c t s ， t h e o ri g i n a l p l a i n c o n c r e t e fl o o r s l a b c o n s t r u c t i o n s c h e me w a s o p t i m i z e d a n d fl o a t i n g b a l l a s t c o n c r e t e fl o o r s l a b s c h e me w a s a d o p t e d for t h e t u n n e l s e c t i o n s wi t h I I ~ I I I c a t e g o r y s u r r o u n d i n g r o c k，w h i c h h a d p l a y e d a n a c t i v e r o l e i n c o s t c o n t r o l a n d a c c e l e r a t i n g c o n s t ruc t i o n p r o g r e s s d u e t o s i mp l i fi e d fl o o r s l a b c l e a n i n g p r o c e d u r e s ， r e d u c e d c o n c r e t e s l a b t h i c k n e s s ， i n c r e a s e d d r a i n a g e h o l e s o n b a s e s l a b a n d wa l l s ． Ke y wo r d s ：Di v e r s i o n t u n n e l ；fl o a t i n g b a l l a s t ；e x t e r n a l w a t e r p r e s s u r e o n fl o o r s l a b； l i f t t e s t ；B a o x i n g Hy d r o p o w e r P r o j e c t 7 0