苏通大桥新旧混凝土界面监测分析.pdf

1 0 6 低温建筑技术 2 0 1 4 年第 1 期( 总第 1 8 7期) 苏通大桥新 旧混凝土界面监测分 析 谷伟铭 ， 陈志坚 ( 河海大学地球科学与工程学院 ， 南京2 1 0 0 9 8) 【 摘要】 苏通大桥 8 号主墩承台第三层混凝土在浇筑时， 由于施工人员的失误 ， 错将粉煤灰当做混凝土浇 筑。文通过对重新浇筑的混凝土在浇筑期和浇筑后 1 9 次的监测及数据处理 ， 分析新旧混凝土结合面黏结状况。 【 关键词】 新旧混凝土； 黏结 ； 结合面； 监测 【 中图分类号】 T U 3 7 5 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 0 1 0 1 0 6 0 3 ANALYS I S OF MoNnoR玎 G ABoUT NEW To- oLD CoNCRETE T ERFACE I N S UToNG BR) GE G U We i m i n g ， C HE N Z h i - j i a n ( C o l l e g e o f E a r t h S c i e n c e s a n d E n g i n e e ri n g ， Ho h a i U n i v e r s i t y ， N a n j i n g 2 1 0 0 9 8， C h i n a ) Ab s t r a c t ： D u e t o t h e mi s t a k e s o f t h e c o n s t r u c ti o n w o r k e r s ，d u ri n g c a s t i n g t h e thi r d l a y e r c o n c r e t e o f b e a ri n g p l a tf o r m o f ma i n p i e r 8 i n S u t o n g Bri d g e ， t h e fl y a s h i s mi s k e n a s t h e c o n c r e t e T h i s p a p e r a n a l y s e s the b o n d i n g c o n d i t i o n s o f j o i n t s u r f a c e a b o u t n e w - t o - o l d c o n c r e t e t h r o u g h t h e d a t e o f 1 9 - t i me s m o n i - t o ti n g d u ri n g t h e c o n c r e t e p o u ti n g a n d a f t e r p o u ri n g Ke y wo r d s ： n e w t o - o l d c o n c r e t e ； b o n g i n g ； j o i n t s u r f a c e ； mo n i t o ri n g 新 旧混凝 土 结合 面 指前 后两 次浇 筑 的混凝 土之 间形成的接触面。工程上经常因为施工需要出现后 续浇筑新混凝土的情况， 有时对已建工程的加 固、 修 补或是拆除改建工程， 也经常会遇到在已硬化的混凝 土上浇筑新混凝土或砂浆的问题。这些均涉及到新 旧混凝土能否结合为整体来共同工作 的问题。于是 新旧混凝土界面 的黏结情况便成为工程质量控制的 关键。常规的现场检测方法采用的是钻芯取样 ， 通 过粗糙度指标来检验是否满足黏结强度的要求。但 是钻芯取样是对原结构是一种损伤， 而且试验结果仅 仅代表了局部结构的情况。文中采用了在新混凝土 浇筑的过程中埋人测缝计， 通过测得浇筑期和浇筑后 l 9次的数据 ， 进 而分 析新 旧混凝 土界 面 的黏结 情况 。 这种方法不仅方便全面的监测新旧混凝土界面的黏 结情况 ， 而且不会对原结构造成损伤 ， 更能够在运营 期及以后随时进行监测。 1 工程概况 苏通大桥位于江苏省东南部， 连接南通和苏州两 市， 是交通部规划的国家高速公路沈阳至海 口通道和 江苏省公路主骨架的重要组成部分。苏通大桥 8号主 墩承台第三层混凝土在浇筑时， 由于施工人员的失 误， 错将粉煤灰当做混凝土浇筑。发现问题后及时凿 除并重新浇筑。现场凿除主要用空压机配风镐进行， 破除顺序从顺桥向侧面向承台轴心方向见图 1 。已凿 除范围的平面图如图 2阴影部分所示。由图可见本次 凿除范围为： 平面底面横桥向方向长度最长约 1 8 O m， 纵桥向宽约 5 87 7 m； 平面顶面横桥 向方向长约 1 6 8 m， 纵桥 向宽约 1 1 02 4 O re； 立面两墩之间深 3 0 3 3 m， 墩身范 围约 3 1 5 m， 墩身上游约 2 9 5 3 1 O m。共凿 除混凝 土 2 6 0 m 3 ， 其 中松散混 凝土 约 4 6 I I l 3 。混凝土采用水上拌和船浇注， 设两套混凝土导 管， 软管布料直接人模进行施工。配合 比仍选用原 8 承台施工配合， 原材料、 设备与原第三层 同浇筑时保 持一致。混凝土浇注采用泵送法， 插入式振捣器振 捣。施工分层浇注， 分 6 0 c m左右一层。凿除面及保 留承台混凝土强度满足设计 C 3 5 混凝土的要求。 图l 承台混凝土的凿除 2 监测点的布置与监测 目的 谷伟铭等： 苏通大桥新旧混凝土界面监测分析 1 0 7 图2 开挖的平面图 竖直临 安全监测 的目的在于预测发现破坏征兆， 即 检出异 常值 ， 这里 的异 常是指 结构 状态 的异 常响 应 。为了监测新旧混凝土之间浇结面的黏结情况 和传力效果， 在竖直开挖面的代表性区域共布置 6个 监测点( 图 2 ) ， 以监测新 旧混凝土接触面的性能以及 新浇混凝土与 旧混凝 土 的共 同作 用。除 1 点 和 3 点 仅布置 1 个振弦式测缝计外 ， 其余测点， 每个测点均布 置 1 个振弦式测缝计， 2个钢筋应力计和 2个混凝土 应 变计 。 3观察 时间 ( 1 ) 在修整混凝土浇筑前进行 4次观测， 以获 取可靠的初始值。 ( 2 ) 在修整混凝土浇筑期间进行 4次观测 ， 以 获取可靠的起算值 ， 并了解混凝土浇注过程 中传感器 的响应 情况 。 ( 3 ) 在混凝土浇筑后 1 h 、 4 h 、 1 4 h 、 1 6 h 、 3 0 h 、 3 2 h 、 6 d 、 1 0 d 、 1 1 d 、 1 2 d和 1 3 d各进行 1 次观测 。 4 观测结果与分析 本次监测共布置6个新旧混凝土结合面监测点， 在修整混凝土浇注期间和浇注后共进行 l 9次观测。 、 一 目- 。 - 、 、 乙 、 为了分析混凝土凝固过程中水化热对新 旧混凝 土结合面的影响 ， 以混凝土浇筑完成时的观测值为 基准值， 绘制相关图形。 ( 1 ) 浇筑完成后 ， 初凝后的混凝土受热膨胀 ， 新 旧混凝土结合面承受挤压作用( 这对结和面的强度较 为有力) ， 所有测缝计的受压状态均呈加大趋势( 图 3 ) ， 测缝计实测到的最大压缩变形为 4 8 m m。受初凝 后的混凝土的约束， 钢筋的热胀( 比混凝土大) 受到限 ； 蚕0 - 一 I 一 1 5 厂 0 1 O 2 0 3 0 4 0 5 0 6 O 时间， I l - 一 6 CJ 2 5 G J 2。 一 4 GJ 2 图4 纵桥向钢筋应力变化 制， 所以， 无论是纵向钢筋 ( 图 4 ) 还是横向钢筋 ( 图 5 ) ， 均承受 由此产生约 1 0 k N的附加应力。在水化热 温度明显上升过程中， 由于钢质应变计的热胀大于混 凝土的。所以， 混凝土应变计( 图 6和图 7 ) 实测到的 应变为压应 变( 增量为 7 0 1 4 0 p ) 。 Z 1 5 l 0 5 O -5 一l O -1 5 时间， l l 一 6 G J1 5 GJ 1 4 GJ 1 2 GJ 2 2 G J I 图5 横桥向钢筋应力变化 0 一4 0 髫一 8 0 一l 2 O 一 1 6 O r J ， 月 、 7 ， 、 、J 0 l O 2 O 3 0 4 0 5 O 6 0 时间， l l 一 6 YB1 5 YBl 一 4 YBl 一 2 YB1 图6 混凝土应变 ( 横桥向 )变化 、 ， ， I C ；，一 f ， ， 时间 l I 一 6 YB2 4 Y1 1 2 2 YB 2 图7 混凝土应变 ( 纵桥向)变化 ( 2 ) 在混凝土冷却收缩过程中， 新旧混凝土胶 结面的受压状态有所减弱， 但未测到张开值。新浇混 凝土内钢筋的受压状态持续减弱， 最大降值为 2 4 k N ， 有3个钢筋应力计实测到拉应力， 与老混凝土内钢筋 焊接的钢筋应力计的响应尤为明显。随着水化热的消 l O 8 低温建筑技术 2 0 1 4年第 1 期 ( 总第 1 8 7期 ) 新老混凝土结合面 断裂 陈芳芳 ， 武永新 ( 天津大学， 天 津3 0 0 0 7 2) 接触耦合分析 【 摘要】 随着现有混凝土结构的老化与损害 ， 混凝土加固工程成为建筑领域的一个重要分支， 新老混凝土 结合面是加固工程的薄弱环节。界面混凝土带有大量原始裂缝和缺陷是典型的非连续结构面， 除具有接触问题 的特征外还包含断裂问题。本文以拱坝加高培厚工程新老坝体结合面为研究对象， 通过基于表面的内聚力模型 与A B A Q U S强大的接触功能耦合分析来模拟新老坝体结合面工作性态。 【 关键词】 加高培厚； 新老混凝土结合面； 内聚力模型； 接触分析 【 中图分类号】 T U 3 7 5 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 0 1 0 1 0 8 0 4 T HE COUP L G ANAL YS I S 0F F RACT URE AND CONT ACT FoR NEW T O OLD CoNCRET E I NTERF ACE CHEN Fa n g f a n g W U Yo ng - x i n ( T i a n j i n U n i v e r s i t y ， T i a n j i n 3 0 0 0 7 2 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： W i t h t h e i n c r e a s e o f s e I v i c e p e r i o d a n d v a rio u s d a ma g e o f c o n c r e t e s t r u c t u r e ， C o n c r e t e r e i n f o r c e me n t e n g i n e e r i n g b e c o me s a n i mp o r t a n t b r a n c h i n t h e c o n s t ruc t i o n fi e l d wi t h a l a r g e n u mb e r o f c r a c k s a n d o ri g i n a l d e f e c t s t h e n e w t o o l d c o n c r e t e i n t e r f a c e i S v u l n e r a b l e t o d e s t ruc t i o n F r a c t u r e p r o b l e ms a n d c o n t a c t a n a l y s i s mu s t b e s t u d y f o r n o n c o n t i n u o u s s t ruc t u r a l s u rf a c e I n t h i s p a p e r ，s u r - f a c e b a s e d c o h e s i v e b e h a v i o r a n d c o n t a c t a n a l y s i s b y AB A Q U S w a s i n t r o d u c e d t o s i m u l a t e t h e f r a c t u r e a n d f o r c e t r a n s f e r me c h a n i s m o n th e i n t e rf a c e o f h e i g h t e n i n g a n d t h i c k e n i n g a r c h d a m p r o j e c t Ke y wo r d s ： h e i g h t e n a n d thi c k e n；n e w t o - o l d c o n c r e t e i n t e rf a c e ；C Z M ；c o n t a c t a n a l y s i s 随着现有混凝土结构的老化与损害， 混凝土加固 工程成为建筑领域的一个重要分支。在水利工程领 域 ， 许多拱坝出现材料老化以及坝体强度不足等病险 情况， 亟需加固。当一般加固措施不能有效解决问题 时， 培厚加固方案逐渐被很多薄拱坝采用。 拱坝培厚加固形成的坝体结合面作为新老混凝 散， 混凝土应变计的受压状态减弱， 基本恢复到水化 热温度明显上升前的水平。 6结语 苏通大桥 8号主墩承台第三层混凝土在浇筑期以 及浇筑后， 通过对测缝计、 钢筋应力计、 混凝土应变计 测得数据的分析。可认为新旧混凝土联系紧密， 结合 面黏结状况良好。承台作为桩基础的主要受力结构 ， 在桥梁运营期间需安全承受复杂的、 较大的工程荷 载。为了全面、 客观地评价新旧混凝土接触面的开合 度、 应变和传力效果以及新旧混凝土的共同作用， 进 一 步的跟踪观测仍然十分必要。 参考 文献 1 沙玲， 蔡祖炼， 刘继状 不同粗糙度的新旧混凝土界面黏结质 2 3 4 5 6 量的超声试验研究 J 混凝土， 2 0 0 8 ， ( 3 ) ： 1 9- 2 1 陈志坚 江阴大桥南塔墩地基基础安全监控模型 J 岩土工 程技 术 2 0 0 1 ， ( 1 ) ： 4 1 4 4 陈志坚 大跨径悬索桥地基基础安全监控模型的研究思路及 技术路线 J 中国工程科学， 2 0 0 2 ， 4 ( 6 ) ： 2 0 2 4 刘大伟 超大型深水群桩基础受力 分析与 安全 监控模型研 究 D 南京 ： 河海大学 ， 2 0 0 6 唐勇， 王江明， 陈志坚， 耿方方 D T W距离在潮汐河段桩顶应 变监测异常识别中的应用 J 工程勘察， 2 0 1 1 ， ( 7 ) ： 7 8 8 9 刘健 新老混凝土粘结的力学性能研究 D 大连： 大连理工 大学 。 2 0 0 0 收稿日期 2 0 1 3 1 0 2 3 作者简介 谷伟铭( 1 9 8 8 一) ， 女， 江苏盐城人， 硕士， 研究方 向： 地质体稳定与安全监测 。