淺議進水閘啟閉機大梁加固處理措施在舊縣站的應用

劉華強

淺議進水閘啟閉機大梁加固處理措施在舊縣站的應用

劉華強

一、工程概況

舊縣站新建排澇進水閘采用兩孔，單孔凈寬4m，底板頂高程10m，工作橋面高程15.3m，閘室總寬10m，啟閉機平臺長10.2m，寬3.6m，啟閉機梁混凝土強度為C25，截面尺寸600mm ×400mm，梁上下部分配筋各采用6Φ18（二級鋼），箍筋采用Φ8@100。該閘啟閉設備為 2臺 QLSD-2× 100kN手電兩用螺桿啟閉機，啟閉機房為3m高的磚混結構。

二、事件概況

該啟閉機梁采用現場拌制混凝土澆筑，混凝土試塊在監理見證下送檢，混凝土試塊檢測結果達標，在混凝土回彈時強度未能達標。

三、混凝土強度不合格原因分析

1.拌制、振搗原因

拌制過程中攪拌不均勻，無法保證混凝土質量。

2.原材料原因

（1）砂石含泥量太高，混凝土中膠結材料的粘結力不夠，導致強度低于設計值。

（2）砂、石、水泥比例不符合要求，影響混凝土強度。

3.配合比原因

（1）配合比設計時，水灰比過大不符合設計強度要求，導致混凝土強度達不到設計強度等級。

（2）配合比設計時，水灰比過小，導致混凝土強度超過設計強度等級過多。

（3）配合比設計合理，在配合比執行過程中對砂、石的含水率扣除不合理，扣少了混凝土強度低，扣多了，混凝土塌落度變小，強度偏高。

圖1 大梁受力圖（單位：mm）

表1 內力計算結果表

4.運輸過程

（1）混凝土運輸前，車罐中有水未放干凈，混凝土進罐后和水混在一起，混凝土的實際水灰比變大，導致強度偏低。

（2）其他原因，混凝土等待時間過長，和易性變差，為了便于施工，在攪拌機中加水攪拌再施工，增大了混凝土的水灰比，改變了混凝土的配合比，強度變低。

5.養護原因

該梁施工時正值冬季低溫季節，未添加防凍劑、現場養護措施不到位，導致混凝土強度變低。

四、啟閉機大梁配筋復核計算

舊縣站進水閘啟閉機大梁凈長（單跨）4350mm，共2跨，計算長度取4850mm，寬600mm，梁高400mm。作用在大梁上的力有均布力：自重6.3kN/m。集中力：啟閉力82.5kN，計算簡圖如圖1。

1.大梁內力計算

（1）內力計算結果（見表1）

（2）彎矩圖（見圖2）

2.大梁配筋復核計算

（1）大梁受彎計算

①取第1跨右端最大彎矩94.1N·m，混凝土強度按C15計算，其中γd=1.2，fc=7.2N/mm2，fy=300N/mm2，a=35mm，b=600mm，h=400mm，h0=h-a=365mm。 ρmin=0.2%，滿足要求。

若按梁現有混凝土強度C15計算所需鋼筋面積As為1209mm2，而實際施工圖中選用6Φ18鋼筋，其實際面積As為1527mm2，故抗彎能滿足要求。

②取第1跨右端最大彎矩94.1N·m，混凝土強度按C15計算，其中γd=1.2，fc=11.9N/mm2，fy=300N/mm2，a=35mm，b=600mm，h=400mm，h0=h-a=365mm。 ρmin=0.2%，滿足要求。選用6Φ18（實際As=1527mm2）。

（2）大梁受剪計算

①取第2跨左端最大剪力98.8kN，混凝土強度按C15計算，其中K=1.2，ft=0.91N/mm2，fyv=3210N/mm2，a= 35mm，b=600mm，h=400mm，h0=h-a= 365mm，施工圖中選用的箍筋為Φ8@100四肢箍筋，即 Asv=50.3× 4=201.2mm2，s=100mm。

KV=1.2×98.8=118.6kN

Vc=0.7ftbh0=0.7×0.91×600×365

=139.5kN Vcs=Vc+Vsv=139.5+192.8=332.3kN＞KV =0.15%

混凝土強度為C15時，選用的Φ8@ 100四肢箍筋能滿足抗剪要求。

②取第2跨左端最大剪力98.8kN，按設計采用C25混凝土計算，其中K=1.2，ft=1.27N/mm2，fyv=210N/mm2，a=35mm，b=600mm，h=400mm，h0=h-a=365mm，由于選用的箍筋為Φ8@100四肢箍筋，即Asv=50.3×4=201.2mm2，s=100mm。

KV=1.2×98.8=118.6kN

Vc=0.7ftbh0=0.7×1.27×600×365

=194.7kN ×365=192.8kN

Vcs=Vc+Vsv=194.7+192.8=387.5kN＞KV

故選用Φ8@100四肢箍筋能滿足抗剪要求。

五、設計加固方案

綜合以上啟閉機大梁鋼筋復核計算結果，在大梁混凝土強度為C15時，現有配筋能滿足抗彎及抗剪要求。為安全起見，在大梁上層澆25cm厚C25混凝土，配6Φ18@120縱向受力鋼筋，新配鋼筋原上層鋼筋間采用Φ8@100箍筋連接。

六、結語

該工程于2013年8月完成施工準備、大梁表面鑿毛處理、加固處理，嚴格按設計加固方案混凝土施工工藝流程進行啟閉機大梁混凝土的澆筑。根據現場對加固后混凝土進行檢測，各項指標性能滿足設計要求。該閘已投入使用近2年，啟閉機開啟自如，運行狀況良好，發揮了很好的社會效益和經濟效益

（作者單位：蚌埠市江河水利工程建設有限責任公司 233000）

圖2 彎矩圖（單位：kN·m）