混凝土模板侧压力试验研究

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1、混凝土模板侧压力试验研究1绪论1.1研究背景混凝土是目前土木工程领域中使用范围最广，也是使用量最大的一种建筑材料，在房屋建筑、市政桥梁、地铁陵道及其他工程建设项目中发挥了不可替代的作用。据中国混凝土网统计，近几年，我国的混凝土用量基本保持在每年20亿立方米左右。随着工程建设规模的不断沪大，建设方式的不断革新，对混凝土的要求也越来越高。混凝土工程正向着大流动性、泵送、自密实、防渗抗裂、大体积、高强、高性能及生态化等方向发展。由于这种发展，使得混凝土的应用变得更为广泛，但同时也带来了相当多的与应用相关的问题，这其中就有对混凝土模板所产生的影响。例如，随着大体积混凝土在工程中的应

2、用越来越广泛，施工中的涨模问题也曰显突出[2]。2007年，某客运专线桥墩烧筑时发生事故缴身一次性立模高度12m，在混凝土烧筑到大约7m高时，墩底及第二节模板发生严重变形，混凝土从模板接缝中倾湾而出。2008年4月，深圳地铁3号线发生一起桥墩立柱模板姆塌事故⑷。事发时，19号桥墩的混凝土正烧筑到8m高，立柱模板突然发生爆裂姆塌，正在施工的5名建筑工人被埋，最终造成3死2伤的重大安全事故。（图1.1)2009年11月，在建的沪杭客运专线海航特大桥桥墩模板突然发生倒塌，造成施工现场1人死亡，5人受伤2010年8月，茂湛铁路茂名段小东江特大桥，在烧筑该桥107#墩身混凝土时发生模

3、板爆裂事故[6]。事故造成现场作业人员1人死亡，3人轻伤。近年来，随着高速公路和铁路的建设项目增多，桥梁的数量的增加，全国多处工地发生了墩身爆模事故，造成人员伤亡和经济损失墩身模板垮塌主要原因是新烧筑混凝土的侧压力超过了模板或者拉杆、连接螺栓等构件的容许承载力所致。为、找出爆模产生的原因，预防模板誇塌产生的风险，施工时就有必要对新淺混凝土所产生的侧压力进行现场测试，必要时与规范理论计算值进行对比分析，采取措施。1.2研究进展有关普通混凝土模板侧压力的试验，国内和国外都开展了大量的实验研究。Ritchie等学者在实验室状态下研究了混凝土对模板的侧向压力。美国建筑工业研究与情报

4、协会对混凝土模板的侧压力组织过大规模的现场研究，考虑了烧筑速率、混凝土温度、讲落度、模板的最小尺寸和振捣的连续性等众多因素。也有其他学者对变厚度的模板进行了试验，同时研究水泥种类、集料粒径、掺合物、坍落度、烧筑速率和振搞等因素对模板的影响。Gardner等人对大模板进行了实验室研究，所考虑的因素则是振捣的深度、振捣器的功率、烧筑的速度.玲的温度、构件的尺寸和混凝土的讲落度等。同时，我国的一些学者和研究机构也开展了各种混凝土对模板侧压力的试验研究，并将部分研究成果列入相应的设计和施工规范中。如我国的现行混凝土结构旋工规范GB50666-2011，是目前工程项目中应用较为普遍的

5、一种计算混凝土侧压力的方法。它以流体静压力原理为基础，并综合考虑泉送、初凝时间和绕筑速度等有关因素的计算公式。在对模板侧向压力下降机理的研究中，发现模板侧压力受抗剪强度性能影响，包括：①顿粒间的摩擦阻力和咬合力；②由水泥水化作用产生的颗粒之间的连接作用力。已有研究表明水化反应会导致内聚力和屈服应力提高，并且在诱导期快结束的时候这种提高会更加明显，几小时后随着屈服应力的提高，内聚力变为原来的两倍。水化反应速度受缓凝刹和促凝别的控制，影响侧向压力随时间下降的速度。混凝土对模板侧向压力的下降与物理效应及化学效应有关。混凝土烧筑后，水泥进入潜伏期，混凝土处于塑性状态。物理效应由触变

6、性引起，某种程度上是由于颗粒的重新组合和内摩擦力的增大。在水化作用初期，物理效应伴随化学效应发生，但潜伏期结束时化学效应会占主导地位。..2.混凝土模板侧压力理论基站与经验公式2.1理论基础新烧混凝土对模板侧压力，是指入模时具有一定流动性的新烧混凝土在烧筑、振捣和自重的共同作用下，对限制其流动的侧模板所产生的压力[4]。我国在20世纪60至80年代对混凝土侧压力进行了大量的测试研究，发现对于不同的结构类型，尽管一次烧筑高度、烧筑速度不同。但混凝土侧压力分布曲线的走势基本相似，即：从烧筑面向下至最大侧压力处，基本遵循流体静压力的分布规律；达到最大值后，侧压力就随即逐渐减小或维

7、持一段稳压高度后逐渐减小，压力图形对烧筑高度轴呈山形或梯台形分布。侧压力主要特征如下：(1)最大侧压力随混凝土烧筑速度提高而增大，与其呈幂函数关系；(2)在一定的烧筑速度下，因混凝土的凝结时间随温度的降低而延长，从而增加其有效压头：(3)机械振捣的混凝土侧压力比手工搞实增大约56%；(4)侧压力随将落度的增大而增大；(5)外加刹对混凝土固化速度和稠度有调整作用。从而影响混凝土的侧压力；(6)侧压力随混凝土力密度的增加而增大。.2.2混凝土模板侧压力经验公式混凝土结构工程施工及验收规范GB50204-92(以下简称《