離心成型鋼纖維混凝土及工程應(yīng)用目錄

序

前言

第1章 緒論

1.1 離心成型混凝土的發(fā)展?fàn)顩r

1.1.1 電桿

1.1.2 輸水管(涵)

1.1.3 管樁

1.2 離心成型混凝土制品的工程應(yīng)用問題

1.2.1 離心成型工藝對混凝土組織結(jié)構(gòu)的影響

1.2.2 離心成型混凝土制品的縱向裂縫

1.2.3 離心成型混凝土制品的耐久性

1.3 離心成型混凝土制品質(zhì)量的改善途徑

1.3.1 改進(jìn)離心成型混凝土制品的設(shè)計方法，從制品受力性能上降低出現(xiàn)裂縫的幾率

1.3.2 嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量和混凝土配制，研究合理的離心成型與養(yǎng)護(hù)工藝

1.3.3 研究新型的纖維混凝土材料離心成型技術(shù)，從材性本質(zhì)上克服離心成型產(chǎn)生的不利影響

參考文獻(xiàn)

第2章 離心成型鋼纖維混凝土增強(qiáng)機(jī)理

2.1 概述

2.2 鋼纖維混凝土混合料顆粒離心運(yùn)動的基本假定

2.3 鋼纖維混凝土混合料顆粒的理論沉降速度

2.3.1 固體顆粒沿圓周方向轉(zhuǎn)動分析

2.3.2 固體顆粒沿徑向沉降運(yùn)動分析

2.3.3 固體顆粒沿徑向沉降時間分析

2.4 鋼纖維在混凝土混合料中的離心運(yùn)動理論分析

2.4.1 鋼纖維分布方向理論模型

2.4.2 鋼纖維在離心成型混凝土中的沉降速度分析

2.4.3 鋼纖維與固體顆粒沉降速度對比

2.4.4 鋼纖維在混凝土中的受力分析

2.4.5 鋼纖維在混凝土混合料中的分布方向分析

2.5 鋼纖維在混凝土混合料中分布規(guī)律試驗研究.

2.5.1 鋼纖維分布規(guī)律主要參數(shù)的確定及其意義

2.5.2 初次試驗成果

2.5.3 第二次試驗成果

2.5.4 試驗研究結(jié)論

參考文獻(xiàn)

第3章 離心成型鋼纖維混凝土的力學(xué)性能

3.1 概述

3.2 彎曲抗拉性能

3.2.1 側(cè)壓試驗方法

3.2.2 初次試驗結(jié)果分析

3.2.3 第二次試驗結(jié)果分析

3.2.4 彎曲抗拉強(qiáng)度計算公式

3.3 劈裂抗拉性能

3.3.1 初次試驗結(jié)果分析

3.3.2 第二次試驗結(jié)果分析

3.3.3 劈裂抗拉強(qiáng)度計算公式

3.4 軸心抗壓性能

3.4.1 初次試驗結(jié)果分析

3.4.2 第二次試驗結(jié)果分析

參考文獻(xiàn)

第4章 離心成型鋼纖維混凝土的耐久性能

4.1 概述

4.2 無應(yīng)力狀態(tài)下耐硫酸和硫酸鹽腐蝕性能

4.2.1 試驗概況

4.2.2 耐硫酸腐蝕試驗結(jié)果分析

4.2.3 耐硫酸鹽腐蝕試驗結(jié)果分析

4.2.4 試件浸泡6個月后的劈裂強(qiáng)度

4.2.5 研究結(jié)論

4.3 應(yīng)力狀態(tài)下耐硫酸腐蝕性能

4.3.1 試驗概況

4.3.2 試驗結(jié)果分析

4.3.3 應(yīng)力狀態(tài)下中性化深度預(yù)測數(shù)學(xué)模型

4.3.4 應(yīng)力狀態(tài)下硫酸根離子含量預(yù)測數(shù)學(xué)模型

4.3.5 研究結(jié)論

4.4 抗凍性能

4.4.1 試驗概況

4.4.2 試驗結(jié)果分析

4.4.3 研究結(jié)論

參考文獻(xiàn)

第5章 離心成型鋼纖維混凝土電桿的生產(chǎn)工藝與質(zhì)量檢驗

5.1 概述

5.2 組成材料及其性能

5.2.1 鋼筋

5.2.2 混凝土

5.2.3 鋼纖維

5.3 鋼筋骨架的制作與成型

5.3.1 鋼筋的基本加工

5.3.2 鋼筋骨架的制作與成型及質(zhì)量要求

5.4 電桿的預(yù)應(yīng)力技術(shù)

5.4.1 鋼圈的制作

5.4.2 預(yù)應(yīng)力筋的鐓頭

5.4.3 預(yù)應(yīng)力筋的張拉

5.4.4 預(yù)應(yīng)力筋的錨固與放張

5.5 電桿的離心成型工藝

5.5.1 托輪式離心成型方法

5.5.2 離心成型工藝的效果

5.5.3 離心成型工藝制度

5.5.4 鋼纖維混凝土電桿離心成型工藝特殊要求

5.6 電桿的常壓蒸養(yǎng)工藝

5.6.1 常壓蒸養(yǎng)方式

5.6.2 常壓蒸養(yǎng)工藝制度

5.7 電桿成品檢驗與質(zhì)量控制

參考文獻(xiàn)

第6章 鋼筋鋼纖維混凝土電桿試驗研究與設(shè)計方法

6.1 概述

6.2 鋼筋鋼纖維混凝土等徑桿的受力性能試驗研究

6.2.1 試驗概況

6.2.2 跨中區(qū)段正截面受力性能

6.2.3 抗裂度

6.2.4 純彎段裂縫的分布形態(tài)與裂縫寬度

6.2.5 變形

6.2.6 正截面的破壞情況

6.2.7 斜截面受力性能

6.3 鋼筋鋼纖維混凝土錐形桿的受力性能試驗研究

6.3.1 試驗概況

6.3.2 截面變形特征

6.3.3 抗裂度

6.3.4 裂縫的分布形態(tài)與裂縫寬度

6.3.5 變形性能

6.3.6 破壞情況

6.4 鋼筋鋼纖維混凝土電桿的承載力計算方法

6.5 鋼筋鋼纖維混凝土電桿的正常使用極限狀態(tài)驗算方法

6.5.1 抗裂度驗算

6.5.2 裂縫寬度驗算

6.5.3 撓度驗算

參考文獻(xiàn)

第7章 預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土電桿試驗研究與設(shè)計方法

7.1 概述

7.2 單循環(huán)荷載作用下預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土電桿受力性能試驗研究

7.2.1 試驗概況

7.2.2 測試成果分析

7.3 反復(fù)加卸載作用下預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土電桿的受力性能試驗研究

7.3.1 試驗概況

7.3.2 測試成果分析

7.4 預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土電桿的承載力計算方法

7.5 預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土電桿的正常使用極限狀態(tài)驗算方法

7.5.1 抗裂度驗算

7.5.2 裂縫寬度驗算

7.5.3 變形驗算

參考文獻(xiàn)

第8章 大型無拉線單叉梁門型預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土桿塔設(shè)計與試驗研究

8.1 概述

8.2 漯河-淮陽220kV線路工程桿塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計

8.2.1 呼稱高與設(shè)計檔距的確定

8.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計與構(gòu)造

8.2.3 桿塔基礎(chǔ)的設(shè)計

8.3 桿塔受力性能的實驗室內(nèi)試驗研究

8.3.1 試驗設(shè)計

8.3.2 安裝工況受力性能

8.3.3 大風(fēng)工況桿身的受力性能

8.3.4 大風(fēng)工況叉梁的受力性能

8.3.5 大風(fēng)工況地線支架、橫擔(dān)的受力性能

8.3.6 斷線工況地線支架、邊橫擔(dān)的受力性能

8.3.7 斷線工況單根電桿的受力性能

8.3.8 雙桿對拉試驗與單桿試驗的比較

8.4 桿塔受力性能的室外立式試驗研究

8.4.1 試驗概況

8.4.2 試驗荷載組合

8.4.3 桿塔結(jié)構(gòu)變形分析

8.4.4 桿身試驗結(jié)果分析

8.4.5 鋼結(jié)構(gòu)試驗結(jié)果分析

8.5 桿塔試驗與設(shè)計計算結(jié)果對比分析

8.5.1 立式與臥式試驗結(jié)果對比分析

8.5.2 桿身試驗與設(shè)計計算結(jié)果的對比分析

參考文獻(xiàn)

第9章 大型無拉線單叉梁門型預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土桿塔的工程應(yīng)用

9.1 概述

9.2 桿塔的組立施工方法

9.2.1 施工前的準(zhǔn)備工作

9.2.2 單桿吊裝組立施工

9.2.3 人字型抱桿整體起立施工

9.2.4 桿塔施工質(zhì)量要求

9.3 工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益評價

9.3.1 使用條件對比

9.3.2 單基比較

9.3.3 工程應(yīng)用比較

9.3.4 比較結(jié)論

參考文獻(xiàn)

張?zhí)旃猓呒壒こ處煟幽鲜‰娏夹g(shù)院A級專家、河南省電力勘測設(shè)計院線路室主任兼項目經(jīng)理。兼任中國機(jī)電工程學(xué)會送電專委會結(jié)構(gòu)學(xué)組委員、河南機(jī)電工程學(xué)會電業(yè)土建專委會委員等職。長期從事高壓輸電線路設(shè)計工作，先后完成了交／直流架空線路、河南省第一條500kV緊湊型線路、電纜隧道、光纜通信、國網(wǎng)2000年示范送電線路工程、國網(wǎng)典型設(shè)計、國外線路設(shè)計等百項線路工程設(shè)計。負(fù)責(zé)完成8項科研項目，參編電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1部，獲全國優(yōu)秀工程勘察設(shè)計銀質(zhì)獎1項，省部級優(yōu)秀工程設(shè)計一等獎2項、二等獎2項、三等獎1項，轉(zhuǎn)角塔優(yōu)化Qc小組獲全國工程建設(shè)優(yōu)秀質(zhì)量管理小組。

趙順波，博士，教授，博士生導(dǎo)師，國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師，河南省高校特聘教授，河南省優(yōu)秀專家，河南省高校教學(xué)名師?，F(xiàn)任華北水利水電學(xué)院土木與交通學(xué)院名譽(yù)院長、河南省重點(diǎn)學(xué)科——水工結(jié)構(gòu)工程學(xué)科帶頭人，河南省特色專業(yè)——土木工程專業(yè)負(fù)責(zé)人，兼任中國土木工程學(xué)會——混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土分學(xué)會——纖維混凝土專業(yè)委員會委員、中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會混凝土結(jié)構(gòu)專業(yè)委員會委員、河南省人民政府安全生產(chǎn)委員會專家組專家等職。主要從事現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)、混凝土結(jié)構(gòu)仿真模型試驗技術(shù)、大型和復(fù)雜結(jié)構(gòu)靜動力分析與優(yōu)化設(shè)計、纖維水泥基復(fù)合材料等領(lǐng)域的研究，主持完成20余項國家和省部級科技項目，參加多項國家級和省級重點(diǎn)工程建設(shè)項目的技術(shù)咨詢工作。發(fā)表論文150余篇，被sCI、EI收錄30余篇，出版專著《混凝土疊合結(jié)構(gòu)設(shè)計原理與應(yīng)用》、《環(huán)形高效預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)與工程應(yīng)用》，主編教材4部。參編國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3部。研究成果獲省部級科技進(jìn)步特等獎1項、二等獎3項、三等獎7項，中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展基金會歐威姆預(yù)應(yīng)力技術(shù)工程設(shè)計一等獎1項。

李風(fēng)蘭，碩士，教授，河南省重點(diǎn)學(xué)科——結(jié)構(gòu)工程學(xué)科帶頭人，河南省高校精品課程——混凝土結(jié)構(gòu)課程主講教師，鄭州市優(yōu)秀教師，河南省教育廳學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人。主要從事纖維水泥基復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究，主持完成10余項省部級科技項目，發(fā)表論文40余篇，主編、參編教材4部。研究成果獲省部級科技進(jìn)步二等獎1項、三等獎2項。

《離心成型鋼纖維混凝土及工程應(yīng)用(精)》為科學(xué)出版社出版發(fā)行。

經(jīng)過半個多世紀(jì)的研究和工程實踐，離心成型混凝土技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電桿、輸水管（涵）、管樁等工程領(lǐng)域，但由于受到原材料、混凝土配合比、離心成型工藝、養(yǎng)護(hù)工藝、使用環(huán)境與荷載變化等因素影響，目前仍存在一些難以克服的問題。本書作者及其合作者從提高材料性能的角度，探討將鋼纖維混凝土應(yīng)用于離心成型混凝土制品領(lǐng)域，取得了系列研究成果，主要包括以下幾個方面：

在國內(nèi)外首次研究了離心成型鋼纖維混凝土的增強(qiáng)機(jī)理，提出了離心成型混凝土中粗細(xì)骨料與鋼纖維在水泥漿中發(fā)生離心沉降的運(yùn)動規(guī)律理論分析模型和沉降速度表達(dá)式，并結(jié)合試驗證明了在混凝土拌合物中呈三維亂向分布的鋼纖維，經(jīng)過混凝土離心成型后轉(zhuǎn)變?yōu)檠仉x心軸為中心的圓筒面二維分布的運(yùn)動規(guī)律和受力機(jī)理。這一發(fā)現(xiàn)揭示了鋼纖維在離心成型混凝土中分布的特點(diǎn)，表明離心成型鋼纖維混凝土與一般澆注成型鋼纖維混凝土具有不同的增強(qiáng)效果。

通過離心成型鋼纖維混凝土環(huán)形截面構(gòu)件基本力學(xué)性能試驗，分析了鋼纖維體積率、鋼纖維長度、基體混凝土強(qiáng)度、骨料粒徑和級配、箍筋，以及離心成型工藝對離心成型鋼纖維混凝土彎曲抗拉強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度及抗側(cè)壓變形能力的提高作用，提出了離心成型鋼纖維混凝土彎曲抗拉強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度的計算方法。

通過抗凍性能試驗、耐硫酸腐蝕試驗、耐硫酸鹽腐蝕試驗，證明鋼纖維的摻入顯著提高了離心成型鋼纖維混凝土的抗凍性能及抵抗硫酸和硫酸鹽侵蝕的能力。

結(jié)合輸電線路工程實踐，總結(jié)了離心成型鋼纖維混凝土電桿的生產(chǎn)工藝與質(zhì)量檢驗方法，首次進(jìn)行了大直徑離心成型鋼筋混凝土錐形桿和等徑桿、預(yù)應(yīng)力混凝土錐形桿和等徑桿的受力全過程試驗，提出了鋼筋鋼纖維混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土電桿的正截面承載力計算方法及正常使用極限狀態(tài)驗算方法。

第1章 緒論

1.1 離心成型混凝土的發(fā)展?fàn)顩r

將混凝土混合料裝入鋼模內(nèi)，通過高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心加速度，混合料在離心力作用下向鋼模內(nèi)壁聚集分布，并排出空氣和多余水分，從而獲得密實和較高強(qiáng)度的混凝土，稱為離心成型混凝土（spun-cast concrete）。

早在19世紀(jì)中葉，離心成型工藝方法就已應(yīng)用于金屬鑄管的成型。1915年，澳大利亞人w.R.Hume發(fā)明了用離心方法成型混凝土，由于該工藝簡單、效率高、混凝土質(zhì)量好、無需內(nèi)模等優(yōu)點(diǎn)，逐步被日本、美國和歐洲國家應(yīng)用于生產(chǎn)截面外緣形狀為圓形或偶數(shù)正多邊形、內(nèi)緣為空心圓形的混凝土制品。我國于20世紀(jì)30年代后期開始進(jìn)行混凝土離心成型技術(shù)研究，目前的離心成型混凝土制品主要包括電桿、輸水管（涵）、管樁等3個領(lǐng)域。

1.1.1 電桿

離心成型鋼筋混凝土電桿（spun-cast reinforced concrete pole）和.預(yù)應(yīng)力混凝土電桿（spun-cast prestressed concrete pole）廣泛應(yīng)用于架空輸電線路、照明線路、通信及接觸網(wǎng)架空線路的電桿、變電站構(gòu)支架、照明支柱和信號機(jī)柱等領(lǐng)域，尤其在架空輸電線路上使用的混凝土電桿更是具有特殊的地位與重要性。1938年，我國成功研制離心成型鋼筋混凝土電桿，至1952年鋼筋混凝土電桿的離心成型技術(shù)已相當(dāng)成熟，并得到廣泛工程應(yīng)用。1959年開始研制預(yù)應(yīng)力混凝土電桿，1963年成功生產(chǎn)直徑300ram等徑帶法蘭盤環(huán)形預(yù)應(yīng)力混凝土電桿并應(yīng)用于河北省易縣到紫荊關(guān)的110kV輸電線路。