桥梁工程教案Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:19227335
- 上传时间:2023-01-04
- 格式:DOCX
- 页数:88
- 大小:331.98KB
桥梁工程教案Word文档下载推荐.docx
《桥梁工程教案Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《桥梁工程教案Word文档下载推荐.docx(88页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
掌握:
石料的力学性能试验方法;
普通混凝土试件的制作方法和普通混凝土的抗压强度和弹性模量的测试方法;
桥梁用钢材的力学性能测试方法以及焊接钢筋质量检测方法
第一节.桥梁工程所用材料的种类以及用途
一.砂石材料
砂石材料包括天然的或经人工轧制的石料、集料和砂。
它是桥涵工程建筑中用量最大的一种建筑材料,它可以直接(或经过加工)用在桥涵的圬工结构中,也可以加工成各种尺寸的集料作为水泥混凝上的集料。
二.水泥、水泥砂浆和水泥混凝土
1.水泥:
水泥是一种人造水硬性胶凝材料,水泥与水混合后,经过一系列的物理化学作用,形成坚硬的结构体。
以满足各种实际工程的需要,它是桥梁建筑中最重要的建筑材料之一。
2.砂浆:
由水泥、砂和水按一定的比例混合而成,经过一定的凝结、硬化时间后形成强度。
常分为砌筑砂浆和抹面砂浆两类。
砌筑砂浆能把块体材料(砖、石、砌块)粘结为整体结构。
主要用于拱桥的拱圈、中小桥涵的墩台、基础、锥坡和挡土墙等;
抹面砂浆主要用于结构表面装饰。
3.水泥混凝土:
用水泥为胶结材料,用普通砂石为集料,并以普通水为原材料,按专门设计的配合比,经搅拌、成型、养护而得到的复合材料。
现代水泥混凝土中,为了调节和改善其工艺性能和力学性能,还加入各种化学外加剂和磨细矿质掺合料。
经过一定的凝结、硬化时间后形成强度。
用于各种工程结构。
它是所有建筑材料中用途最广、用量最大的材料之一。
三.桥涵用钢及制品
按其形状来分可分为型材、棒材(或线材)和异型材(特种形状)等三类。
型材主要包括型钢和钢板,主要用于钢桥建筑;
线材主要包括钢筋、预应力钢筋、高强钢丝和钢绞线等,它是钢筋混凝土桥梁建筑中使用的重要材料之一。
异型材是为特殊用途而制作的,如预应力混凝土中用的锚具、夹具和大变形伸缩件中使用的异型钢梁等。
四.其它材料
水泥混凝土外掺剂;
地基及基础处理的材料;
桥梁防水材料;
交通安全设施材料等等。
第二节石料
一.石料的技术标准
桥涵工程使用的石料制品有片石、块石、粗料石和拱石等,主要用于砌体工程,如桥涵拱圈、墩台、基础、锥坡等。
1.石料分类
Ⅰ.岩浆岩类:
花岗岩、正长岩、辉绿岩、闪长岩、橄榄岩、玄武岩、安山岩、流纹岩等。
Ⅱ.石灰岩类:
石灰岩、白云岩、泥灰岩、凝灰岩等。
Ⅲ.砂岩和片麻岩类:
石英岩、砂岩、片麻岩、石英片麻岩等。
Ⅳ.砾石类。
2.石料的分级
1级:
最坚强的岩石;
2级:
坚强的岩石;
3级:
中等强度的岩石;
4级:
较软的岩石。
3.石料制品的主要物理力学性质
1)石料的标号
2)抗压强度、
3)抗冻性
4)坚固性指标
4.石料制品规格和几何尺寸要求
1)片石:
一般为爆破法开采的石块,其厚度不应小于15cm(卵形和薄片者不得使用);
用于镶面的片石,表面应比较平整、尺寸较大者应稍作凿整。
2)块石:
形状大致方正,上下面大致平整,厚度在20~30cm,宽度一般为厚度的1.0~1.5倍,长度约为厚度的1.5~3.0倍。
3)粗料石:
外形大致方正,成六面体,厚度为20~30cm,宽度为厚度的1.0~1.5倍,长为厚度的2.5~4.0倍,其表面凹陷深度不大于2cm。
4)拱石:
按设计要求采用粗料石或块石,主要用于石拱桥的拱圈砌筑。
二.石料的力学性能试验方法
1.石料单轴抗压强度试验(T0221-2005)
1)仪器设备
(1)压力试验机其测量精度为±
1%,试件破坏荷载应大于压力试验机全程的20%且小于压力试验机全程的80%,同时应具有加荷速度指示装置或加荷速度控制装置。
(2)切石机或钻石机、磨平机等岩石加工设备。
(3)烘箱、干燥器、游标卡尺(精度0.1mm)、角尺及水池等。
2)试样
桥梁工程的石料试验,采用立方体试件,边长为70mm±
2mm,每组试件共6个。
有显著层理的岩石,分别沿平行和垂直层理方向各取试件6个,试件上、下端面应平行和磨平,试件端面的平面度公差应小于0.05mm,端面对于试件轴线垂直度偏差不应超过0.25mm。
3)试验步骤
(1)对试件编号,量取试件尺寸(精确至0.1mm),对立方体试件在顶面和底面上各量取其边长,以各个面上相互平行的两个边长的算术平均值计算其承压面积。
(2)试件的含水状况可根据需要选择烘干状况、天然状况、饱和状况。
试件烘干方法:
将试件放入温度为105~110℃的烘箱内烘至恒重,烘干时间一般为12~24h,取出置于干燥器内冷却至室温(20℃±
2℃),称其质量,精确至0.01g。
试件饱和有如下三种方法:
①自由吸水法:
将称量后的试件置于盛水容器内,先注水至试件的1/4处,以后每隔2h分别注水至试件高度的1/2和3/4处,6h后将水加至高出试件顶面20mm,以利试件内空气逸出。
试件全部被水淹没后再自由吸水48h。
②用煮沸法饱和试件:
将称量后的试件放入水槽,注水至试件高度的一半,静置24h,再加水使试件浸没,煮沸6h以上,煮沸停止后静置水槽冷却取出试件擦去表面水分,称其质量。
③用真空抽气法饱和试件:
将称量后的试件置于真空干燥器内,注入洁净水,水面高出试件顶面20mm,开动抽气机,抽气时真空压力需达100Mpa,保持此真空状态直至无气泡发生为止(不少于4h),经真空抽气的试件放置在原容器中,在大气压力下静置4h,取出试件擦去表面水分,称其质量。
将试件置于压力机的承压板中央。
以0.5~1.0MPa/s速率进行加荷直至破坏,记录破坏荷载及加载过程出现的现象。
4)岩石抗压强度按式(3-1-1)计算:
(i=1、2、、、12)(3-1-1)
Ri——第i个试件的抗压强度(MPa);
Pi——第i个试件的极限破坏荷载(N);
Ai——第i个试件的截面积,mm2。
5)岩石软化系数按式(3-1-2)计算:
(3-1-2)
Kp——软化系数;
Rw——岩石饱和状态下的单轴抗压强度(MPa);
Rd——岩石烘干状态下的单轴抗压强度(MPa)。
单轴抗压强度试验结果应同时列出每个试件的试验值及同组的平均值;
有显著层理的岩石应分别报告垂直和平行两个方向的试件强度平均值。
计算精确至0.1MPa。
软化系数计算精确至0.01,3个试件平行测定,取算术平均值,其中的3个中最大与最小不超过20%,否则,应另取第4个试件试验。
取最接近的3个试件算术平均值作为试验结果。
2.石料的单轴压缩变形试验(T0222—2005)
1)目的和适用范围
石料的单轴压缩变形试验用于测定岩石在单轴压缩应力条件下的轴向及径向应变值,据此计算岩石的弹性模量及泊松比。
试验分为电阻应变仪法和千分表法,坚硬和较坚硬的岩石应采用电阻应变仪法,较软岩石采用千分表法。
2)仪器设备
(1)切石机或钻石机、磨平机等岩石加工设备。
(2)惠登斯电桥、万用表、兆欧表、千分表。
(3)电阻应变仪。
(4)电阻应变片(丝栅长度大于15mm)及粘贴电阻应变片用的各种工具及粘结剂等。
(5)压力试验机或万能试验机。
(6)其他设备:
金属屏蔽线、恒温烘箱及其他试件加工设备。
3)试样
从岩石中制取直径为50mm±
2mm,高径比为2:
1的圆柱体试件,试件含水状况及烘干和饱和方法同单轴抗压试验,同一含水状况下每组试件不少于6个,试件端面的平面度公差小于0.05mm,端面对于试件轴线垂直度偏差不应超过0.25°
。
4)试验步骤
(1)先测定其中3个试件单轴抗压强度。
(2)电阻应变仪法
①选择电阻应变片:
应变片栅长大于岩石矿物最大颗粒粒径的10倍,小于试件半径。
②贴应变片:
试件以相对面为一组,分别贴纵向和横向应变片(只求弹性模量,只需贴纵向一对即可)数量均不少于2片。
③焊接导线:
将各应变片的线头分别焊接导线,编号并固定。
④按电阻应变仪的使用说明书进行操作,接电源并检查电压,调整灵敏度系数,将试件测量导线接好,放在压力试验机球座上;
接温度补偿应变片。
⑤将试件反复预压2~3次,加荷压力约为岩石极限强度的15%。
⑥按规定的加载方式和荷载分级,加载速度应为0.5~1.0MPa/s,分级读数,直至试件破坏,读数不少于10组测量值。
⑦记录加载过程及破坏时出现的现象,对破坏后的试件进行描述。
(3)千分表法
对于较坚硬的岩石,可将测量表架直接安装在试件上测量试件的纵、横向变形。
对于变形较大、强度较低的软岩,可将测表安装在磁性表架上,磁性表架安装在试验机的下承压板上,纵向测表表头与上承压板边缘接触,横向表头直接与试件接触,测读初始读数,两对相互垂直的纵向测表和横向测表应分别安装在试件直径的对称位置上。
其他步骤同上。
(4)结果整理
①按式(3-1-3)计算各级应力
(3-1-3)
σ——应力(MPa)
P——与所测各组应变值相应的荷载(N);
A——试件的截面积(mm2)
②绘制应力与纵向应变及横向应变关系曲线,在应力与应变曲线上找出加载量最大值的0.8倍和0.2倍的点,并作割线,以该割线的斜率表示该试件的弹性模量,按式(3-1-4)计算,计算结果精确至100MPa。
(3-1-4)
E——弹性模量;
σ0.8、σ0.2——加载量最大值的0.8倍和0.2倍时试件应力(MPa);
εL0.8、εL0.2——应力为σ0.8、σ0.2时的纵向应变值。
③以同一应力下的纵向和横向应变按式(3-1-5)计算弹性泊松比μ
(3-1-5)
μ——弹性泊松比;
εH0.8、εH0.2——应力为σ0.8、σ0.2—时的横向应变值。
④按以下两式(3-1-6),(3-1-7)分别计算割线模量和相应的泊松比:
(3-1-6)
(3-1-7)
E50——岩石的变形模量,即割线模量(MPa);
μ50——岩石的泊松比;
σ50——加载量最大值的0.5倍时试件应力(MPa);
εH50——应力为σ50时的横向应变值;
εL50——应力为σ50时的纵向应变值。
⑤每组试验3个试件平行试验,试验结果为3个试件的平均值,同时列出每个试件的试验结果。
3.石料抗冻性试验(T0241-1994)
1)冻融次数的规定:
严寒地区(最冷月的月平均气温低于-15℃)为25次;
寒冷地区(最冷月的月平均气温低于-15℃~-5℃)为15次
试件加工设备:
切石机、钻石机及磨平机;
冰箱:
温度能控制在-15℃—-20℃;
天平:
感量0.01g。
称量大于500g;
放大镜。
烘箱:
能使温度控制在105~110℃。
3)试样
采用立方体试件边长为70mm±
2mm,每组不少于3个。
此外再制备同样试件3个,用于做冻融系数试验。
(1)对试件编号,用放大镜详细检验,并作外观描述,然后量出每个试件的尺寸计算受压面积。
将试件放入烘箱,在(105土5)℃下烘至恒量,烘干时间一般为12~24h,待在干爆器内冷却至室温后取出,立即称其质量,精确0.01g。
(2)按吸水率试验方法,让试件吸水饱和,然后取出擦去表面水分,放在铁盘中试件与试件之间应留有一定间距。
待冰箱温度下降到-15℃时,将铁盘连同试件一起放入冰箱,并立即开始记时。
冻结4h后取出试件,放入(20±
5)℃的水中融解4h,如此反复冻融至规定次数为止(冻融循环的次数分为15次、25次及25次以上)。
(3)每隔一定的冻融循环次数(如10次、15次、25次及50次),详细检查各试件有无剥落、裂缝、分层及掉角等现象,并记录检查情况。
(4)称取冻融试验后试件的饱水质量m/f,再将其烘至恒量,称其质量mf,并按单轴抗压强度的试验方法测定其冻融试验后的试件饱水抗压强度,另取3个未经冻融试验的试件测定其饱水抗压强度。
5)质量损失率计算
试件冻融后的质量损失率按式(3-1-8)计算(精确至0.01):
(3-1-8)
L一一冻融后的质量损失率(%);
ms一一试验前烘干试件的质量(g);
mf一一试验后烘干试件的质量(g)。
冻融后的质量损失率取6个试件试验结果的算术平均值。
6)冻融后的吸水率按式(3-1-9)计算(精确至0.1%):
(3-1-9)
m/f——冻融后的饱水质量
7)耐冻系数计算
试件经冻融试验后的抗压强度与冻融试验前的抗压强度的比值称为耐冻系数。
耐冻系数按式(3-1-10)计算(精确至0.01):
(3-1-10)
式中:
Kf一一耐冻系数;
Rf一一若干次冻融试验后的试件饱水抗压强度(MPa);
Rs一一未经冻融试验的试件饱水抗压强度(MPa)。
8)评定指标
评定指标有如下三个方面
(1)一般要求冻融后的质量损失率Q冻≤2%;
(2)耐冻系数K≥75%;
(3)试件外形无变化。
4.石料磨耗率试验
磨耗性是石料抵抗撞击、剪切和摩擦等综合作用的性能,用磨耗率来定量描述它。
我国现行试验规程(JTGE42-2005)T0317--2005粗集料磨耗试验(洛杉矶法)规定的石料磨耗试验的试验法为标准方法。
试验方法如下:
1)仪具与材料
(1)洛杉矶磨耗试验机:
圆筒内径710㎜±
5㎜,内侧长510㎜±
5㎜,两端封闭,投料口的钢盖通过紧固螺栓和橡胶垫与钢筒紧闭密封。
钢筒的回转速率为30r/min~33r/min。
(2)钢球:
直径约46.8㎜,质量为390g~445g,大小稍有不同,以便按要求组合成符合要求的总质量。
(3)台秤:
感量5g。
(4)标准筛:
符合要求的标准筛系列,以及筛孔为1.7㎜,的方孔筛一个。
(5)烘箱:
能使温度控制在105℃±
5℃范围内。
(6)容器:
搪瓷盘等。
2)试验步骤
(1)将不同规格的集料用水冲洗干净,置烘箱中烘干至恒重。
(2)对所使用的集料,根据实际情况按表3-1-1选择最接近的粒级类别,确定相应的试验条件,按规定的粒级组成备料、筛分。
其中水泥混凝土用集料宜采用A级粒度;
沥青路面及各种基层、底基层的粗集料,表中的16㎜筛孔也可用13.2㎜筛孔代替。
对非规格材料,应根据材料的实际粒度,从表3-1-1中选择最接近的粒级类别及试验条件。
粗集料洛杉矶试验条件表3-1-1
粒度类别
粒级组成(㎜)
试样质量(g)
试样总质量(g)
钢球数量(个)
钢球总质量(g)
转动次数(转)
适用的粗集料
规格
公称粒径
(㎜)
A
26.5~37.5
19.0~26.5
16.0~19.0
9.5~16.0
1250±
25
10
5000±
12
500
B
2500±
11
4850±
S6
S7
S8
15~30
10~30
10~25
C
4.75~9.5
8
3320±
20
S9
S10
S11
S12
10~20
10~15
5~15
5~10
D
2.36~4.75
6
15
S13
S14
3~10
3~5
E
63~75
53~63
37.5~53
50
10000±
100
1000
S1
S2
40~75
40~60
F
75
S3
S4
30~60
25~50
G
19~26.5
S5
20~40
表中16㎜也可用13.2㎜代替。
②A级适用于未筛碎石混合料及水泥混凝土用集料。
C级中S12可全部采用4.75㎜~9.5㎜颗粒5000g;
S9及S10可全部采用9.5㎜~16㎜颗粒5000g。
④E级中S2中缺63㎜~75㎜颗粒可用53㎜~63㎜颗粒代替。
(3)分级称量(准确至5g),称取总质量(m1),装入磨耗机圆筒中。
(4)选择钢球,使钢球的数量及总质量符合表3-1-1中规定,将钢球加入钢筒中,盖好筒盖,紧固密封。
(5)将计数器调整到零位,设定要求的回转次数,对水泥混凝土集料,回转次数为500转,对沥青混合料集料,回转次数应符合表3-1-1的要求。
开动磨耗机,以30r/min~33r/min转速转动至要求的回转次数为止。
(6)取出钢球,将经过磨耗后的试样从投料口倒入接受容器(搪瓷盘)中。
(7)将试样用l.7㎜的方孔筛过筛,筛去试样中被撞击磨碎的细屑。
(8)用水冲干净留在筛上的碎石,置105℃±
5℃烘箱中烘干至恒重(通常不少于4h),准确称量(m2)。
3)计算
按式(3-1-11)计算粗集料洛杉矶磨耗损失,精确至0.1%。
Q=
×
100(3-1-11)
Q——洛杉矶磨耗损失(%);
m1——装入圆筒中试样质量(g);
第三节.水泥混凝土
以各种水泥为胶结材料,用砂石为集料,并以普通水为原材料,按专门设计的配合比,经搅拌、成型、养护而得到的复合材料。
现代水泥混凝土中为了调节和改善其工艺性能和力学性能,还加入各种化学外加剂和磨细矿质掺合料。
普通水泥混凝土主要技术性质包括新拌混凝土拌和物的工作性、硬化混凝土的强度、变形和耐久性。
普通混凝土的力学性能包括:
抗压强度(Ry)、轴心抗压强度(Rz)、静力受压弹性模量、劈裂抗拉强度(RpL)和抗折强度(Rw)等。
一.普通混凝土试件的制作方法
1.试件尺寸公差
公差包括尺寸公差和形位公差。
试件的形位公差是否符合要求,对其力学性能,特别是对高强混凝土的力学性能影响甚大。
对试件承压面平面公差主要是靠试模内表面的平面度来控制,而试件相邻面夹角公差不但靠试模相邻面夹角控制,而且还取决于每次安装试模的精度。
所以要使试件的形位公差符合要求,不但应采用符合标准要求的试模来制作试件,而且必须高度重视对试模的安装。
2.普通混凝土试件的制作方法
1)混凝土试件的制作应符合下列规定:
(1)成型前,应检查试模尺寸并符合有关规定;
尤其是对高强混凝土,应格外重视检查试模的尺寸是否符合试模标准的要求。
特别应检查试模的内表面平整度和相邻面夹角是否符合要求。
试模内表面应涂一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。
(2)普通混凝土力学性能试验每组试件所用的拌合物应从同一盘混凝土或同一车混凝土中取样。
在试验室拌制混凝土时,其材料用量应以质量计,称量的精度:
水泥、掺合料、水和外加剂为±
0.5%;
骨料为±
1%。
(3)取样或试验室拌制的混凝土应在拌制后尽量短的时间内成型,一般不宜超过15min。
(4)根据混凝土拌合物的稠度确定混凝土成型方法,坍落度不大于70mm的混凝土宜用振动振实;
大于70mm的宜用捣棒人工捣实;
检验现浇混凝土或预制构件的混凝土,试件成型方法宜与实际采用的方法相同。
(5)圆柱体试件的制作见《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50D81-2002)附录A。
2)混凝土试件制作应按下列步骤进行:
(1)取样或拌制好的混凝土拌合物应至少用铁锨来回拌和三次。
(2)用振动台振实制作试件应按下述方法进行:
①.将混凝土拌合物一次装入试模,装料时应用抹刀沿各试模壁插捣,并使混凝土拌合物高出试模口;
②试模应附着或固定在振动台上,振动时试模不得有任何跳动,振动应持续到表面出浆为止,不得过振;
③刮除试模上口多余的混凝土,待混凝土临近初凝时,用抹刀抹平。
3)用人工插捣制作试件应按下述方法进行:
(1)混凝上拌合物应分两层装入模内,每层的装料厚度大致相等;
(2)插捣应按螺旋方向从边缘向中心均匀进行。
在插捣底层混凝土时,捣棒应达到试模底部;
插捣上层时,捣棒应贯穿上层后插入下层20~30mm;
插捣时捣棒应保持垂直,不得倾斜,然后应用抹刀沿试模内壁插拔数次;
(3)每层插捣次数按在l0000mm2截面积内不得少于l2次;
(4)插捣后应用橡皮锤轻轻敲击试模四周,直至插捣棒留下的空洞消失为止;
(5)刮除试模上口多余的混凝土,待混凝土临近初凝时,用抹刀抹平;
4)用插入式振捣棒振实制作试件应按下述方法进行:
(1)将混凝土拌合物一次装入试模,装料时应用抹刀沿各试模壁插捣,并使混凝土拌合物高出试模口;
(2)宜用直径为Ф25mm的插入式振捣棒,插入试模振捣时,振捣棒距试模底板10~20mm且不得触及试模底板,振动应持续到表面出浆为止,且应避免过振,以防止混凝土离析;
一般振捣时间为20s,振捣棒拔出时要缓慢,拔出后不得留有孔洞;
(3)刮除试模上口多余的混凝土,待混凝土临近初凝时,用抹刀抹平。
5)试件的养护
(1)试件成型后应立即用不透水的薄膜覆盖表面。
(2)采用标准养护的试件,应在温度为(20±
5)℃的环境中静置一至二昼夜,然后编号、拆模。
拆模后应立即放入温度为(20±
2)℃,相对湿度为95%以上的标准养护室中养护,或在温度为(20±
2)℃的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中养护(因为水泥石中存在Ca(OH)2是水泥水化和维持水泥石稳定的重要前提,如果养护水不是Ca(OH)2饱和溶液,那么混凝土中的Ca(OH)2就会溶出,这就影响水泥的水化进程从而影响混凝士的强度)。
标准养护室内的试件应放在支架上,彼此间隔l0~20mm,试件表面应保持潮湿,并不得被水直接冲淋。
(3)同条件养护试件的拆模时间可与实际构件的拆模时间相同,拆模后,试件仍需保持同条件养
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 桥梁工程 教案