摘要：主要講了砼護面板的應力計算方法，表明對砼護面板在設計過程中，不能套用原有的半經(jīng)驗的分塊與結(jié)構(gòu)配筋，設計時需考慮工程的各種因素，對重要的護面板結(jié)構(gòu)進行應力分析，使護面板不產(chǎn)生裂縫或裂縫寬度在設計允許范圍內(nèi)，以提高構(gòu)件的安全程度

　　關鍵詞：砼護面,工程,期刊論文發(fā)表

　　一、問題的提出：

　　砼護面板是指豎向荷載較小，面積較大而厚度相對較小又和地基直接接觸的一類砼結(jié)構(gòu)板，在工程實踐中多用于渠道防滲、水閘前后護坦，廠房地板及砼房頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)中，而這些結(jié)構(gòu)多為砼結(jié)構(gòu)和少筋砼結(jié)構(gòu)。由于承受豎向荷載較小又與地基直接接觸，其應力計算一般不被重視，而直接按半經(jīng)驗或規(guī)范分塊并配以相應的結(jié)構(gòu)鋼筋，忽視內(nèi)力計算。然而，這樣處理的結(jié)果很難滿足千變?nèi)f化的工程實際情況，致使一些護面板產(chǎn)生裂縫影響使用與安全。如1981年修建的橫山嶺水庫磁右電站檢修間地板開裂，1991年修建的橫山嶺水庫非常溢洪道下游有三塊地板開裂。民房剛性房頂開裂等多屬一類問題，而這些結(jié)構(gòu)大多又能滿足規(guī)范規(guī)定的分塊及配筋要求。所以必須充分重視其應力計算以滿足工程實際要求。現(xiàn)就砼護面板的應力計算方法淺議如下：

　　二、計算原則：

　　(一)、豎向荷載作用的內(nèi)力計算：

　　豎向荷載一般較小，其內(nèi)力可按彈性地基梁進行計算不再陳述。

　　(二)、水平荷載的內(nèi)力計算：

　　水平荷載的內(nèi)力計算為本文的研究對象也往往不被重視，然而是產(chǎn)生護面板裂縫的主要因素。

　　水平荷載主要來源于護面板的固端約束、面板于地基的摩擦約束在砼干縮及溫度變化影響所產(chǎn)生的水平拉力。

　　1、面板兩端固定情況下的受力計算。

　　由于兩端固定不允許面板變形。在砼干縮或溫降變形作用下的拉力F為：

　　F=：ε·Eh·A (1)

　　式中：ε為砼應變量，計算砼干縮變形時取砼的干縮應變量ε干，計算溫度降低引起的應變量按下式計算：

　　ε=a·t (2)

　　其中：a是砼線脹系數(shù)，一般情況下a=0.7～1.4×10-5

　　t為溫度變化量

　　Eh為砼的彈性模量

　　A為砼板的斷面積

　　2、一端固定情況下的受力計算

　　兩端自由的護面板取長度的一半為計算單元和一端固定一端自由的受力情況完全相同，因此，實屬一類問題，其結(jié)構(gòu)所受水平力F為其面板與地基的水平摩擦約束力，按下式進行計算：

　　F=fG+N (3)

　　式中：f為摩擦系數(shù)

　　G為護面板自重

　　N為粘著水平剪力 N=CW

　　C為單位面積粘結(jié)剪力

　　W為地基面板的接觸面積

　　(三)、應力計算：

　　砼護面板結(jié)構(gòu)隨配筋量的不同其力學性能和計算方法也不同，滿足下述表達式按鋼筋砼計算，否則，按少筋砼或素砼進行計算：

　　Fg≥Fh+Fg` (4)

　　式中：Fg為計算斷面鋼筋達到設計強度的總拉力。

　　Fh為計算斷面砼達到極限抗拉強度的總拉力。

　　Fg`為Fh相應變形時計算段面鋼筋的總拉力。

　　兩端固定情況下的配筋計算：

　　由于兩端固定情況下結(jié)構(gòu)不允許變形，這樣按(1)式計算出的拉力僅干縮一項就已經(jīng)超過少筋砼的極限拉力。若配筋量在少筋砼范圍內(nèi)將首先在強度薄弱斷面產(chǎn)生裂縫，裂縫一但產(chǎn)生，鋼筋又無能力使砼護面板產(chǎn)生第二條、第三條……裂縫。因此，全結(jié)構(gòu)的溫度及砼干縮變形量將集中于這一裂縫，這是結(jié)構(gòu)不允許的，因此，必須增加配筋量按鋼筋砼計算，其配筋量按下式求解：

　　Ag=(K·δh·A-L·B(C+f·q))/(Rg-K·εh·Eg) (5)

　　式中：Ag—鋼筋面積

　　Kg—鋼筋的安全系數(shù)

　　δh—砼的極限拉應力

　　εh—砼達到極限拉應力的應變量

　　Eg—鋼筋的彈性模量

　　L—裂縫間距

　　B—砼護面板的寬度

　　C—護面板與地基單位面積粘抗剪力

　　q—護面板單位面積的自重

　　f—護面板與地基的系數(shù)

　　A—護面板計算斷面積 A=B·h

　　h—護面板的厚度

　　K—安全系數(shù)(鋼筋砼構(gòu)件軸心受拉安全系數(shù))

　　2、求裂縫間距L

　　計算公式：

　　L=e/(a(t。+t)- εh/2) (6)

　　式中：e—限制裂縫寬度

　　a—砼的線脹系數(shù)

　　t。—砼干縮折合溫變量

　　t—溫降量

　　εh—拉極限應變量

　　3、一端固定一端自由情況下的配筋計算：

　　由于一端自由的護面板結(jié)構(gòu)的拉應力是由于砼干縮和溫降情況下結(jié)構(gòu)與地基的摩擦阻力和粘結(jié)剪力所致，所以從自由端算起當距離L超過下述表達式的計算值，超過部分按(5)式計算配筋。

　　L=(δh·A+εh·Eg·Ag)/K`·B(f·q+C)

　　式中：K`—安全系數(shù)，取素砼構(gòu)件軸心受拉時安全系數(shù)。

　　其他符號同前

　　三、幾條建議：

　　根據(jù)以上應力分析，由(5)式可看出砼護面板厚度較大，面積較大時，計算出的配筋量往往較大很不經(jīng)濟，如果條件允許可對結(jié)構(gòu)進行適當分縫減少工程造價，以取得經(jīng)濟適用的設計成果。對護面板設計提出幾點建議：

　　1、一般不采用兩端固定結(jié)構(gòu)，在設計前詳細掌握地基的地址條件。盡量采用兩端均為自由端的結(jié)構(gòu)形式。

　　2、伸縮縫應盡量布置在結(jié)構(gòu)與地基摩阻系數(shù)小的位置。

　　3、應采用工程手段減小結(jié)構(gòu)與地基的摩擦阻力。

　　4、少筋砼一端固定一端自由的分塊長度不大于(6)式計算的L值。兩端自由的分塊長度不大于(6)式計算出的L值的2倍，否則，中間大于L值部分應按(5)式進行配筋計算。

　　5、遇有兩端固定的結(jié)構(gòu)形式，必須進行配筋計算，摩阻系數(shù)和單位面積粘結(jié)剪力通過實驗確定。裂縫允許寬度按規(guī)范要求取值。

　　總之，對砼護面板在設計過程中，不能套用原有的半經(jīng)驗的分塊與結(jié)構(gòu)配筋，設計時需考慮工程的各種因素，對重要的護面板結(jié)構(gòu)進行應力分析，使護面板不產(chǎn)生裂縫或裂縫寬度在設計允許范圍內(nèi)，以提高構(gòu)件的安全程度。