土建开题报告范文-《桥梁预应力管道注浆材料实验优化研究》 - 土建开题报告

一、研究目的、意义 随着中国<A href="http://www.51lunwen.org/PMP/2011/0804/lw201108041057487635.html" target=_blank>公路建设</A>的高速发展,预应力混凝土结构得到广泛使用,在采用该工艺施工时, 其预留孔道的压浆质量一直是人们关心的问题。为保证梁体的预应力效果及结构的耐久性,使预留孔道中的预应力筋不锈蚀,并与其周围的混凝土结合成整体,在钢筋张拉完毕后,须及时向孔道压力灌浆。灌浆是否饱满,将直接影响预应力构件的整体强度和耐久性。因此,人们十分关心预留孔道的灌浆质量。但是,在实际灌浆操作中,由于管道堵塞、压浆方法不当、灌浆材料或人为疏忽等问题,沿预应力束有时会出现灌浆不密实,甚至出现孔洞等现象，会造成水分侵入而锈蚀钢束,这都将大大降低混凝土结构构件的耐久性与承载能力。 目前对预应力锚索孔的注浆饱和度控制，主要靠现场监理的旁站来控制，判断方法是通过观察注浆过程中，浆液的出浆情况来判别该孔是否饱满及是否符合要求，具有很大的主观随意性，况且浆液在孔内的流动情况受施工操作、注浆压力等因素控制，监理人员难以判别浆液在孔内的饱满和固结情况。目前国内开始才用弹性波方法加以解决，通过弹性波的传播途径，对弹性波的振幅，频率，波幅等参数的认识来识别有无缺陷，但弹性波形的多解性让人难以判断，效果并不明显。加之灌浆混凝土材料是一种由水泥浆、孔隙、预应力钢筋和波纹管等组成多相复合体系的异质结构材料，各相随机地交织在一起，形成极为复杂的内部结构，又是多相的凝聚体和具有弹、粘、塑性的非均质材料，对其进行快速无破损检测也就比较复杂。 二、国内外研究的历史和现状 国内外己有不少有关超声波检测的资料，对超声波检测，国内外也都制定了相应的规程，以指导实际的工程应用。混凝土的超声检测也有了较快的发展。目前应用的较多的是对混凝土强度的检测，混凝土内部缺陷特别是裂缝的检测。混凝土强度的检测的理论也发展的比较完善，对高标号的混凝土的超声检测也有相应的涉及。混凝土内部缺陷理论发展也比较完善，特别是对裂缝的位置，长度的超声检测己有较成熟的发展，对裂缝和其他内部缺陷已形成了相应的图像处理识别理论，目前已在实际中得到了应用，并形成了相应的体系。 目前，关于超声波检测混凝土缺陷的研究趋势可以归结为两个方面。一方面，由利用局部参数发展到利用全局信息的模式识别；另一方面，由大致定性识别发展到半定量和定量识别。虽然近几年来超声波无损检测的理论与技术都有了很大的进展，单大量的实验研究已证明了目前有关混凝土的超声波技术的应用，大部分是停在对已有损害的识别，或是对混凝土强度的检测上，而在波纹管这种多相复合体系交织在一起的异质结构材料以及混凝土材料使用寿命的早期性能退化阶段的检测与评定方面的研究仅处于起步阶段。因此，超声检测技术在桥梁结构领域的应用与开发仍然具有较大潜力。 在我国当今预应力桥梁管道压浆方面遇到的主要问题有如下几个方面。 1、孔道压浆的现状。 在我国所使用的压浆料一般为纯水泥浆，灌浆工艺一般压力灌浆或真空辅助压浆。在施工现场，孔道压浆是后张法预应力工艺的重要环节。须注意压浆用水泥标号应符合设计或规划要求。施工中严格控制水泥浆水灰比，灌浆前用压力水冲洗孔道，压浆顺序应先下后上，曲线孔道应从最低点开始向两端进行，在最高点设排气管。孔道末端应设置排气孔。每条孔道宜一次灌成，中途不应停顿。　 2、压浆不饱满 即为水泥浆未充满整个孔道，造成质量缺陷的主要原因为： 2.1出浆孔开的位置不对，未开在孔道的最高点，因而在出浆孔有浆体外溢时，误以为孔道浆体已充满；再者由于浆孔淤塞，残留空气无法排出，导致压浆失效，也会造成孔道已压实的假相。对于特殊部位仍按一般的操作进行灌浆，导致灌浆不密实。 2.2施工人员责任心不强，在压浆时未等出浆孔冒出浓浆即停止压浆。 2.3分两次压浆时，由于第一次压浆不当，导致无法第二次压浆，又没有采取必要的措施就放弃压浆。 2.4压浆过程中，由于机械故障等原因，导致压浆中止，但对前面灌浆后的孔道又未及时清洗，致使再次压浆时，由于管道、进出浆口等原因，无法压浆。 3、孔道成形质量问题 目前管道成形多采用预埋金属波纹管法，金属波纹管有其自身的优点，但由于生产工艺自身的限制，波纹管肋和肋之间如果压箍不紧密就会有空隙存在，因此金属波纹管的密封性能较差。并且在施工现场由于固定波纹管会使波纹管受拉侧出现缝隙，或者由于振捣混凝土不慎而造成波纹管的破坏。总之由于种种原因导致波纹管出现的缝隙会使混凝土水泥浆渗入管道中，这样不但直接影响混凝土的水化，更严重的是堵塞金属波纹管道，直接影响灌浆质量。 4、浆体质量问题 根据规范要求，用于压浆的水泥浆，3h后泌水率不宜超过2％，24h后，泌水应能够被水泥浆完全自我吸收。但实际上，即使泌水经过24h被水泥浆完全吸收，也会在硬化后的水泥石中留下空隙或孔洞，这种空隙或孔洞不但会影响水泥浆与预应力筋的粘结性能，也会使腐蚀物质深入并接触捣预应力筋，因此，最关键的是不让泌水出现，或者直接将泌出的水排出。 三、课题研究内容 由于混凝土梁中的波纹管是由水泥浆、孔隙、预应力钢筋和波纹管等组成多相复合体系的异质结构材料相随机地交织在一起，并受梁体钢筋混凝土的束缚，形成极为复杂的内部结构，又是多相的凝聚体和具有弹、粘、塑性的非均质材料，因此本技术研究的主要内容包括： （1）基于分析超声波、弹性波和超磁弹性波技术，基于弹性波（超声波）的传播机理，比较各项技术在混凝土梁中的波纹管中、梁体钢筋混凝土中的传播特性，分析各种检测结果的差异性和关联性； （2）分析波纹管注浆材料性质、龄期、强度、梁体钢筋混凝土强度等因素对超声波、弹性波在波纹管中传播特性的影响； （3）建立波纹管注浆密实性检测标准及其与超声波、弹性波技术参数间的关系模型，波纹管注浆密实性研究； （4）波纹管注浆缺陷尺寸、位置的确定，即建立波纹管注浆缺陷的尺寸和所在位置判定方法与标准； (5)利用基于弹性波（超声波）的传播机理的桥梁CT技术对桥梁施工过程中潜在的病害进行无损检测，检测施工过程中潜在的病害的程度和发生部位，同时利用该项技术进行混凝土使用寿命的早期性能退化阶段性能指标的检测与评定方法的研究，建立相应的评价指标体系与标准； (6)研究钢筋混凝土结构中钢筋数量、位置对利用超声波、弹性波技术检测混凝土结构强度结果的影响，建立梁体混凝土强度与超声波传播特性之间的关系模型； (7）开发利用JL-BPAC(A)桥梁预应力管道压浆质量检测仪和基于弹性波（超声波）的传播机理的桥梁CT技术备对桥梁结构性能及其结构病害的检测方法与相应标准。 超声脉冲检测缺陷的基本依据: C超声波遇到缺陷时存在反射和绕射，可根据传播时间的增大来判别及计算缺陷大小;超声波在缺陷处产生大量的散射和吸收，因此接收波的能量显著减少，可判别缺陷的存在及其大小;声波遇到缺陷时，接收波频率明显降低，可借此判别缺陷;声波在缺陷处波形会转换成不同相位的叠加，通过接收波波形的畸变判别缺。按测点分别测出各点的声时、波幅和频率值，数据处理及判定方法与不密实区和空洞检测方法相同。若通过结合面的某些点数据被判为异常，并查明无其它因素影响时，可判定混凝土结合面在该部位结合不良。根据声速的离差系数，可评价灌注桩混凝土匀质性的优劣。 四、主要参考文献： 1、王思源.预应力混凝土孔道灌浆材料及施工工艺改进研究.东南大学硕士论 文，2002 2、庄军生等编译.国外<A href="http://www.51lunwen.org/jianzhugongcheng/2010/1103/lw201011031259451863.html" target=_blank>预应力混凝土</A>工程实践指南.中国铁道出版社，1998 3、雷运华，沈涛.国外后张法孔道压浆工艺的介绍.世界桥梁，2003年第4期 中国工程建设标准化协会标准.建筑工程预应力施工规程(CECS 180:2005 ).北京:中国计划出版社，2005 4、刘家彬，王思源，金明.http://www.51lunwen.org/tuijiankaiti/2011/1117/lw201111171755151827.html南京长江二桥预应力混凝土孔道灌浆试验研究.东南大学，2001 5、刘家彬，孟少平，周明华