淺析鋼筋混凝土漏筋對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響

張 莉

（吉林省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，吉林 長春 130061）

引言

鋼筋混凝土在橋梁建筑方面有廣泛的應(yīng)用，一般是作為承重結(jié)構(gòu)來使用的，針對(duì)于使用情況的不同鋼筋混凝土也有其型號(hào)的劃分，其中一種劃分情況就是根據(jù)鋼筋混凝土內(nèi)配筋的多少進(jìn)行的，鋼筋混凝土的承重結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且抗扭抗壓抗剪品質(zhì)突出，因此在我國現(xiàn)代大部分地區(qū)所使用的建筑材料都是鋼筋混凝土，但是由于材料自身的性質(zhì)問題鋼筋混凝土的內(nèi)部鋼筋時(shí)常出現(xiàn)裸露情況，這對(duì)于整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會(huì)造成極惡劣的影響，最直觀的就是原本受拉防止混凝土斷裂的鋼筋出現(xiàn)位置偏移或者銹蝕、斷裂，造成承載能力下降結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低。

1 混凝土鋼筋漏筋現(xiàn)象概述

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前土木工程中使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式。由鋼筋和混凝土兩種力學(xué)性能不相同的材料組成。鋼筋的抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高，混凝土的抗壓強(qiáng)度較高而抗拉強(qiáng)度卻很低。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)就是把鋼筋和混凝土通過合理的方式組合在一起，使鋼筋主要承受拉力，混凝土主要承受壓力，從分發(fā)揮兩種材料的性能優(yōu)勢(shì)，從而使設(shè)計(jì)的工程結(jié)構(gòu)安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理。由于施工原因，鋼筋混凝土出現(xiàn)漏筋的情況時(shí)有發(fā)生。導(dǎo)致漏筋的原因很多，主要有兩種情況，一是鋼筋籠整體移位，這種情況比較普遍；另一種是鋼筋籠加工質(zhì)量不滿足要求，鋼筋籠下料尺寸過大導(dǎo)致鋼筋漏筋。出現(xiàn)漏筋通常采取加厚保護(hù)層的做法進(jìn)行處理，加厚保護(hù)層后會(huì)導(dǎo)致混凝土截面發(fā)生變化，其力學(xué)性能會(huì)有一定程度改變。因第二種漏筋情況屬于施工素質(zhì)問題，在施工中通過培訓(xùn)可以避免。因此，本文僅研究第一種情況。

2 混凝土試驗(yàn)

2.1 基本假定

(1) 假定研究對(duì)象為T型梁

(2) 受彎構(gòu)件橫截面應(yīng)變符合“平面假設(shè)”，即鋼筋、混凝土的應(yīng)變與離中性軸的距離成正比；

(3) 忽略橫截面受拉區(qū)混凝土的抗拉強(qiáng)度；

(4) 假定鋼筋保護(hù)層厚度為30mm；

2.2 修復(fù)前承載設(shè)計(jì)值

設(shè)計(jì)T梁腹板筋因，則T梁中和軸在翼緣內(nèi)，此時(shí)混凝土受壓區(qū)高度。

2.3 修復(fù)后承載能力值

因施工過程中，鋼筋籠下部一般安置混凝土墊塊，梁腹板漏筋情況比較少，更多情況是梁翼緣板出現(xiàn)漏筋。對(duì)于這種情況修復(fù)后，混凝土構(gòu)件截面發(fā)生了變化。考慮到隱蔽工程驗(yàn)收，這里僅假定鋼筋籠整體向上移動(dòng)，鋼筋籠自身沒有保護(hù)層厚度，修復(fù)后在這種情況下構(gòu)件的承載力。

2.4 修復(fù)后承載力和修復(fù)前承載力比較

修復(fù)后承載能力較設(shè)計(jì)承載能力變化為：

修復(fù)后承載力較設(shè)計(jì)值有所減低，但降低極為有限，僅為3.65%。

2.5 研究結(jié)果

研究表明，漏筋后修復(fù)不會(huì)引起結(jié)構(gòu)受力的太大變化。但修復(fù)后會(huì)導(dǎo)致梁的自身重量增加，盡管增加的數(shù)量有限，若承重墻或 距離成正比；

忽略橫截面受拉區(qū)混凝土的抗拉強(qiáng)度；

假定鋼筋保護(hù)層厚度為30mm；

修復(fù)前承載設(shè)計(jì)值因，則T梁中和軸在翼緣內(nèi)，此時(shí)混凝土受壓區(qū)高度。

設(shè)計(jì)承載力值為修復(fù)后承載能力值

因施工過程中，鋼筋籠下部一般安置混凝土墊塊，梁腹板漏筋情況比較少，更多情況是梁翼緣板出現(xiàn)漏筋。對(duì)于這種情況修復(fù)后，混凝土構(gòu)件截面發(fā)生了變化?？紤]到隱蔽工程驗(yàn)收，這里僅假定鋼筋籠整體向上移動(dòng)，鋼筋籠自身沒有保護(hù)層厚度，修復(fù)后在這種情況下構(gòu)件的承載力。

3 鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)在混凝土中的相關(guān)操作

在施工進(jìn)行中，比較常見對(duì)受彎桿件的加固是通過改變其截面內(nèi)力的方法實(shí)現(xiàn)的，合理地調(diào)整受彎桿件的截面內(nèi)力可以改變荷載的分布，利用剛結(jié)的操作方法改變端部的支撐能力，采用整體連續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增加端部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，利用撐桿的獨(dú)特受力情況，及時(shí)調(diào)節(jié)受彎桿件的預(yù)應(yīng)力。

我們知道撐桿式結(jié)構(gòu)可以增加結(jié)構(gòu)的承受能力，更好地將整體受體壓力進(jìn)行分散，達(dá)到桁架加固的目的。為了進(jìn)一步改變桁架桿件的內(nèi)力加設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿，使預(yù)應(yīng)力拉桿和撐桿式結(jié)構(gòu)聯(lián)合起來，共同完成桁架的加固任務(wù)。

構(gòu)件截面由于長期暴露在空氣中，容易受到氣候和天氣因素的影響，會(huì)大大降低其本身的使用性能，不利于更好地發(fā)揮作用。在施工過程中，我們首先要認(rèn)真找到在構(gòu)件截面中出現(xiàn)的問題，根據(jù)加固技術(shù)方案的要求，分析已經(jīng)出現(xiàn)的問題的嚴(yán)重性，制定及時(shí)的補(bǔ)救措置。在彌補(bǔ)已經(jīng)存在的問題和缺陷的同時(shí)，還需要使用先進(jìn)的儀器設(shè)施增加加固技術(shù)的使用性和適應(yīng)性，在加大構(gòu)件截面穩(wěn)定性的前提下，使構(gòu)件截面和其他結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，共同完成加固改進(jìn)。

焊縫、鉚釘、普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓連接方法是最常使用的鋼結(jié)構(gòu)連接方法，在連接加固的過程中需要根據(jù)不同種類的連接方法，設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的加固方案。綜合考慮減輕荷載、改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形、加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強(qiáng)度、阻止裂紋擴(kuò)展等技術(shù)要求，認(rèn)真分析需要連接加固部位的作用和實(shí)際受力能力，進(jìn)行加固件的連接，提高各結(jié)構(gòu)的承受外力的能力，提高其抵抗外界環(huán)境和其他因素干擾的能力。

鋼結(jié)構(gòu)可能受到材料的材質(zhì)、設(shè)計(jì)思路和施工人員的操作準(zhǔn)確性等因素的影響，在長期的使用過程中，會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)展性或脆斷傾向性裂紋損傷的問題。為了確保鋼結(jié)構(gòu)的安全性，必須對(duì)產(chǎn)生的裂紋進(jìn)行修復(fù)和加固。在修復(fù)前，需要做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，明確裂紋出現(xiàn)的部位、裂紋產(chǎn)生的原因以及裂紋是否有修復(fù)的可能性，在了解這些信息后，采取有效的修復(fù)操作，盡早完成修復(fù)的工作，減少安全隱患的出現(xiàn)。有些結(jié)構(gòu)如果裂紋的程度很嚴(yán)重，修復(fù)的價(jià)值不大，我們需要對(duì)其進(jìn)行加固，確保其不會(huì)造成坍塌等事故。

荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點(diǎn)性質(zhì)和邊界條件等因素都會(huì)影響結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的加固性能，因此在改進(jìn)過程中可以針對(duì)以上方面進(jìn)行加固改進(jìn)，增加穩(wěn)定性。目前，對(duì)加固改造一般采用增設(shè)附加桿件和支撐、施加預(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同工作等措施。下面主要介紹改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的一般加固方法：

對(duì)結(jié)構(gòu)可采用下列增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度的方法進(jìn)行加固增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)、加設(shè)支撐增加結(jié)構(gòu)剛度、增設(shè)支撐或輔助桿件靈活地調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及在塔架等結(jié)構(gòu)中設(shè)置拉桿或適度張緊的拉索都可以達(dá)到增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度的目的，我們?cè)趯?shí)際操作過程中可以綜合地考慮這些主要因素，做好結(jié)構(gòu)加固工作。

4 混凝土鋼結(jié)構(gòu)受力分析與承載負(fù)荷

研究表明，漏筋后修復(fù)不會(huì)引起結(jié)構(gòu)受力的太大變化。但修復(fù)后會(huì)導(dǎo)致梁的自身重量增加，盡管增加的數(shù)量有限，若承重墻或柱的富余量不足，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)受力體系發(fā)生變化。因此，應(yīng)加強(qiáng)鋼筋混凝土施工質(zhì)量，避免漏筋現(xiàn)象發(fā)生。

在每項(xiàng)工作實(shí)施之前，需要根據(jù)工作的實(shí)際狀態(tài)制定合理有效的施工方案，這是任何一項(xiàng)工作正常運(yùn)行的前提和保證。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)技術(shù)含量很高的工作，需要先進(jìn)的技術(shù)手段作為支持，沒有完成的施工方案，施工的進(jìn)行就是空談。

鋼結(jié)構(gòu)首先要有安全性和穩(wěn)定性作為基礎(chǔ)，如果由于材料的合理性而影響鋼結(jié)構(gòu)的安全性，就會(huì)為之后的施工工作埋在安全隱患，因此，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)選型過程中，負(fù)責(zé)操作的技術(shù)人員必須具備合格的專業(yè)技能，擁有認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，仔細(xì)考慮在選型過程中的每一個(gè)問題，確保鋼結(jié)構(gòu)選型的準(zhǔn)確性。有了鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，就可以很好地預(yù)防一些地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，減少水土流水、泥石流、地震等損害，降低經(jīng)濟(jì)損失和人員損傷。

在施工進(jìn)行中，要保持統(tǒng)籌兼顧部分和整體的理念，不因?yàn)槟骋粋€(gè)環(huán)節(jié)的不重要性而忽視該環(huán)節(jié)的工作。我們要根據(jù)局部力學(xué)的原理，做好局部的施工方案，進(jìn)而將所有局部聯(lián)系在一起，綜合考慮，確保施工工作的順暢進(jìn)行。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念必然會(huì)存在一定的借鑒價(jià)值，我們應(yīng)該總結(jié)前人的成功經(jīng)驗(yàn)，和現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，找到不足的地方，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，爭取呈現(xiàn)出最佳方案指導(dǎo)施工的進(jìn)行。完善的施工方案不僅需要先進(jìn)的技術(shù)作為支持，嚴(yán)格的監(jiān)督管理體系也是不可缺少的。施工人員必須認(rèn)真按照管理規(guī)定規(guī)范自己的行為，以認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度去對(duì)待每項(xiàng)工作，不因自身的情緒或者操作問題影響施工的進(jìn)程。相關(guān)管理部分需要根據(jù)工作人員的具體工作情況，有目的性對(duì)每位工作人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，使工作人員掌握扎實(shí)的專業(yè)技能，擁有健康的心態(tài)，不斷提高工作效率，縮短施工的時(shí)間。監(jiān)督部門要定期或者定期地對(duì)施工進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)督，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問及時(shí)解決，減少安全事故的出現(xiàn)，不延誤施工進(jìn)程。在滿足上述要求的前提下，結(jié)構(gòu)的布置要很據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的選型采取操作，這個(gè)過程中要求綜合考慮結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能和承載能力，全面考慮氣候和天氣變化對(duì)結(jié)構(gòu)布置的影響和損害，制定具有針對(duì)性的結(jié)構(gòu)布置方案。只有將鋼結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)的布置結(jié)合起來考慮，才能形成一個(gè)完整的施工理念，才能經(jīng)受各種因素的干擾，最終順利地完成鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作。

5 結(jié)語

鋼筋裸露對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)來說無疑是致命的。因?yàn)榛炷磷陨淼奶攸c(diǎn)導(dǎo)致其抗壓不抗拉，因此一旦內(nèi)部鋼筋沒有起到分擔(dān)拉力的作用就會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)無法承載額定負(fù)荷，直接導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)斷裂，造成一系列承載傳導(dǎo)，使整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生不穩(wěn)定情況甚至導(dǎo)致建筑整體的垮塌。針對(duì)于鋼筋裸露問題是我國建筑施工技術(shù)部門一直在攻克的難題之一，鋼筋一旦與空氣長時(shí)間接觸就會(huì)導(dǎo)致其自身性質(zhì)發(fā)生改變，銹蝕的鋼筋部分會(huì)變得蓬松、容易發(fā)生脆性折斷，并且鋼筋表面的銹跡會(huì)導(dǎo)致持續(xù)的銹蝕，導(dǎo)致鋼筋混凝土的承載能力持續(xù)下降，因此針對(duì)于鋼筋裸露問題就要積極做出反應(yīng)，修補(bǔ)并加固相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，保證整體承載力的能力不因鋼筋裸露出現(xiàn)改變。

[1]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.（GB50017-2003）.

[2]楊海軍,張愛林.多索預(yù)應(yīng)力格架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]建筑結(jié)構(gòu)，2007,38（8）： 94-96.

[3]賈小民.建筑加固改造技術(shù)簡析[J].市政技術(shù).2009.

[4]丁永強(qiáng),陳新軒.建筑加固技術(shù)實(shí)用性[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2010.