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少筋混凝土在铁道工程中的应用王传明

发表时间：2021/4/12 来源：《基层建设》2020年第32期作者：王传明

[导读] 摘要：本文主要根据少筋混凝土的应力特性和计算必须遵循的原理进行简要研究，并总结了少筋混凝土在铁路工程中的具体应用，保证在铁路工程中应用较少钢筋混凝土的混凝土有效性。

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        摘要：本文主要根据少筋混凝土的应力特性和计算必须遵循的原理进行简要研究，并总结了少筋混凝土在铁路工程中的具体应用，保证在铁路工程中应用较少钢筋混凝土的混凝土有效性。希望本文能够为相关人员提供参考。
        关键词：少筋混凝土；铁道工程；应用
        1.引言
        钢筋混凝土结构的出现已有100多年的历史，并且随着建筑业的积极发展，已广泛用于各种土木结构中。钢筋混凝土结构的计算理论和方法已经相当成熟，积累了丰富的设计和施工经验。随着各种结构设计规范的不断改进，钢筋混凝土结构现已成为所有结构类型的首选。但是，在一些较大的建筑项目中，计算力所需的钢筋数量较少，并且远小于钢筋混凝土结构的最小钢筋比率。为了满足规范要求，经常遵循设计规范中指定的配筋率最小值。这种类型的建筑物的工作特性介于纯混凝土和钢筋混凝土之间，具有两者的强度特性，通常称为少筋混凝土结构。如果从理论上可以解决这种类型的结构的加固问题，则在最小加固率以下的钢筋结构不仅可以满足结构的强度要求，而且还可以达到节省钢材和节约成本的目的。
        2.受力特性
        研究表明，对于具有常规配筋的钢筋混凝土梁，梁的损坏是由于钢筋超过了其最大抗拉强度而造成的的。由于钢的良好均质性，用于钢筋混凝土梁以防止钢筋达到最大抗拉强度。荷载作用下的纯混凝土梁，当出现裂缝时，结构件将立即被破坏。对于混凝土结构，由于混凝土的均质性较差，其承载力随混凝土的最大抗拉强度而变化，因此需要采用较大的安全系数。对于钢筋少的钢筋混凝土梁，在荷载作用下，在裂缝出现之前，先对混凝土和钢筋施加拉力。由于钢筋的数量少，所以张力主要是混凝土。从理论上讲，大部分的张力会在出现裂纹后转移到钢筋上，但是由于钢筋的数量少，不足以承受横截面的全部拉力，所以在第一次出现裂缝之后，组件就已经损坏。但是实际情况并非如此，由于混凝土的均质性差，不可避免地会出现缺陷。将张力施加到薄弱的区域时，在应力最弱的区域未达到最大抗拉强度，也出现了第一个裂纹，但由于少量钢筋的作用，分担了薄弱区域的受力，这样，整个结构可以继续工作。直到混凝土应力达到极限抗拉强度并且钢筋应力达到最大拉伸强度时，梁才会损坏。由此可以看出，在少数钢筋混凝土结构中，少量钢筋具有以下有益效果：首先，在某种程度上弥补了混凝土中的偶然缺陷，在拉伸区域加固了混凝土最薄弱的部分，并防止了裂缝出现在最薄弱的部分之后裂缝的扩散。因此，改善了混凝土的不规则性，并且实际上增强了混凝土的拉伸强度。其次，当混凝土达到极限抗拉强度时，出现裂缝，并且钢筋也达到最大拉伸强度，少量钢筋的混凝土梁就会损坏。因此，钢筋少的混凝土结构提供了防止损坏的双重保证。防止损坏的第一保证是混凝土的抗拉能力，第二防止损坏的是钢筋的抗拉能力。

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        3.少筋混凝土在铁路工程中的应用
        （1）为使少筋混凝土在铁路建设过程中发挥最大的应用效果，有必要分析少筋混凝土是否可以用于铁路建设，并在纯混凝土充分满足受力情况条件下，建立相应的受力方案，并根据计划，对铁路项目是否适合使用少筋混凝土的情况作出具体判断。
        （2）为保证少筋混凝土应用的合理性，要合理计算少筋混凝土的覆盖率。通常，只有完全符合标准防裂系数要求的少筋混凝土才能适用于钢筋混凝土的实际施工。在计算少筋混凝土的覆盖率时，可以根据少筋混凝土结构的计算方法来完成，因此可以设计相应的少筋混凝土覆盖率。
        （3）在铁道工程设计总图中，少量钢筋墩是研究的对象，并且根据少筋墩的细化模型对上部进行了拟静力荷载。使用迟滞曲线和骨架曲线分析混凝土单元的裂缝情况，还进行了纵向位移的延性模量，对破坏模式进行了深入分析，对具有各种加固形式，剪切跨度比和加固比的墩的能量耗散能力和刚度降低特性进行了分析。结果表明，在拟静力作用下，横桥的纵向和破坏模式相似。随着配筋率的增加，桥墩的性能逐渐表现出由于脆性断裂而引起的塑性断裂的特性，并且塑性铰出现在桥墩的底部。由于墩的横向承载能力更大，墩的延性设计必须使用纵向延性参数作为控制指标。
        （4）通过研究各种配筋率，箍筋比和剪切跨度比对桥墩延性的影响，发现配筋率对桥墩的延性具有较大影响，剪跨比主要影响桥墩的延性。在墩屈服位移之后，默认情况下，销钉比不会影响墩的延展性。
        （5）混凝土本身具有一定的抗拉性能，混凝土的抗裂性在保证少筋混凝土结构的稳固性中起着重要作用，因此在建造少筋混凝土时可以确保混凝土的安全性。少筋混凝土施工通常需要使用超过C20的高强度混凝土，在施工过程中，有必要尽可能保证少筋混凝土施工的效果。在施工过程中，还应注意对混凝土的相应改进，严禁弱化混凝土表面的应力。为了确保充分发挥少筋混凝土的实际施工效果，有必要根据对少筋混凝土本身的要求和以往的施工经验来进行少筋混凝土的应用，由于少筋混凝土钢筋较少，因此，矩形横截面将至少为横截面面积的0.5%。同时，少筋混凝土的截面积比圆形混凝土的截面积大1%。如果少筋混凝土的截面不能满足这些要求，则必须根据纯混凝土结构的设计方法计算出要求。
        结语
        在铁道工程中，采用科学的计算方法来获得适合结构特性的钢筋配比，设计人员必须通过价值工程原理对设计计划进行全面分析。将降低成本和提高价值作为主要目标，将功能分析作为设计的核心，将系统概念作为指导政策，并将总体利益作为设计的起点，不应追求单方面的成本节约。设计应充分体现合理应用，技术要求应符合设计标准，完善项目的使用功能、经济效益、设计要求和施工工艺的合理分配，真正做到优化配置，以达到预期的设计效果。
        参考文献：
        [1]罗伟，夏乐，王威.浅谈铁路圆端形桥墩少筋混凝土计算方法[J].北方交通.2012（06）
        [2]卢树圣，林丕文，汪子瞻.钢筋混凝土圆（环）形截面偏心受压构件裂缝的试验研究[J].铁道学报.2011（03）
        [3]王冰.浅谈少筋混凝土结构设计方法[J].科技创新与应用，2013（05）.