基本信息
- 项目名称：
- 后张法预应力钢筋混凝土梁封端缝渗漏治理研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 后张法预应力钢筋混凝土梁，由于封端混凝土与梁体混凝土浇注时间不同，形成封端缝，进而造成封端混凝土渗漏并引起锚具锈蚀和预应力的损失，严重影响行车安全。目前,我国部分上世纪80年代建造的铁路桥梁中已发现此类问题，并已引起有关部门的重视；美国在有些州际桥梁中也发现了同类问题，并也开始立项研究。本文针对后张法预应力钢筋混凝土梁封端缝引起的渗漏问题，提出了有针对性的治理方案。首先研制了能在12厘米（及以上）狭窄环境下进行基面清理的工具，通过实验室模拟试验、材料性能测试和数值模拟，证实了该基面清理工具的可行性和所提渗漏治理方案的合理性，在此基础上将该方案应用于神朔铁路大柳塔-府谷段6孔梁（共8片梁端）的现场渗漏治理并获得成功。最后，本文还介绍了为检验治理效果而开发的一种渗漏检测仪样机。与现有的线缆式水浸变送器只有信号输出不同，本研究开发的渗漏检测仪，不仅集信号输出与数字采集于一体，而且还具有较高的精度和较大的量程，完全可以满足工程需要。
- 详细介绍：
- 后张法预应力钢筋混凝土梁，由于封端混凝土与梁体混凝土浇注时间不同，形成封端缝，进而造成封端混凝土渗漏并引起锚具锈蚀和预应力的损失，严重影响行车安全。目前,我国部分上世纪80年代建造的铁路桥梁中已发现此类问题，并尝试治理措施，如对神朔线上行K65+282处桥-84A伤损梁体进行更换，但从桥梁厂购进梁体花费20万元，运输、租架桥机等间接损失100万元，封锁施工9小时，封锁陕西省301省道10个小时，给行车运输带来巨大压力，经济损失巨大，社会影响极大。美国在有些州际桥梁中也发现了同类问题，而具体的治理措施也才开始立项研究。本文针对后张法预应力钢筋混凝土梁封端缝引起的渗漏问题，提出了在不影响正常运营情况下即可对封端缝渗漏病害进行治理的方案。首先研制了能在12厘米（及以上）狭窄环境下进行基面清理的工具，该工具使用起来灵活自如，具有较高的基面清理速度。接着通过实验室模拟试验、材料性能测试和数值模拟，证实了该基面清理工具的可行性和所提渗漏治理方案的合理性。在此基础上将该方案应用于神朔铁路大柳塔-府谷段6孔梁（共8片梁端）的现场渗漏治理并获得成功。最后，本文还介绍了为检验治理效果而开发的一种渗漏检测仪样机。与现有的线缆式水浸变送器只有信号输出不同，本研究开发的渗漏检测仪，不仅集信号输出与数字采集于一体，而且还具有较高的精度和较大的量程，完全可以满足工程需要。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 撰写目的：针对工程中出现的后张法预应力梁封端缝引起的渗漏问题，提出有针对性的治理方案和渗漏检测技术。 基本思路：通过实验室模拟试验、材料性能实验和数值模拟，检验所提治理方案的可行性；通过在神朔线大柳塔-府谷段选取具有代表性的6孔梁（共8个梁端）进行渗漏治理，验证所提治理方案的合理性和所研制渗漏检测仪的适用性。
科学性、先进性及独特之处
- （1）本项目为国家大学生创新实验项目，将最新研究成果直接应用于实际工程； （2）巧妙地设计并制作了一个用以实验室模拟研究的试件，仅用了6个1m×0.8m×0.2m的混凝土试块，即可模拟由6孔32m长的后张梁形成的5个不同宽度的伸缩缝； （3）研制了能在狭小的伸缩缝（12cm宽）中自如活动的基面清理工具，并具有较高的基面清理速度； （4）研发了集信号输出和数据输出于一体的渗漏检测仪样机。
应用价值和现实意义
- 目前，在我国仍有相当数量的旧式后张梁在服役，仅神朔线大柳塔-府谷段就有87座477孔旧式后张梁。以32m跨度为主，其中有部分梁端已出现上述病害。神朔线上行K65+282处桥-84A梁体曾由于梁体伤损而更换，给行车运输带来巨大压力，经济损失巨大。 本作品提出了在不影响正常运营情况下即可对封端缝渗漏病害进行治理的方案，该方案已经现场治理证实可行。由此不难看出本作品的实际应用价值和现实意义。
学术论文摘要
- 后张法预应力钢筋混凝土梁，由于封端混凝土与梁体混凝土浇注时间不同，形成封端缝，进而造成封端混凝土渗漏并引起锚具锈蚀和预应力的损失，严重影响行车安全。本文提出了能在12厘米（及以上）的狭窄伸缩缝环境下对封端缝渗漏进行治理的一种方案。首先研制了一种适用于该狭窄环境的基面清理工具，通过实验室模拟试验、材料性能测试和数值模拟，证实了本基面清理工具的实用性和本方案的可行性，进而将该方案应用于神朔铁路大柳塔-府谷段6孔梁（共8片梁端）的现场渗漏治理并获得成功。为检验治理效果，开发了一种集信号输出与数字采集于一体的渗漏检测仪样机，测试对比表明，本样机具有较高的精度和较大的量程，完全可以满足工程需要。
获奖情况
- （1）2009年4月，校内大学生创新性实验计划项目验收中成绩优秀； （2）2009年5月，校内第十三届“挑战杯”自然科学类学术论文一等奖； （3）2009年6月，北京市第五届“挑战杯”自然科学类学术论文一等奖； （4）论文待发表。
鉴定结果
- 情况属实。
参考文献
- [1] Larry Jinkins, Subject: Civic Center Garage Report, (Grant No: FAF01 022608), County of Santa Clara Facilities and Fleet Department, 2008, February 26 [2] 中华人民共和国铁道行业标准,预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件（TB/T 3043-2005）,北京:中国铁道出版社，2005. [3] 孙增科，喷涂聚脲在奥体中心体育场看台防水工程中的应用，中国建筑防水，2007，9：14-17 [4] 柏龙,王崇奇,凯顿百森高效渗透结晶型材料对桥梁隧道渗漏水的修补技术, 吉林交通科技, 2004,95(2)：19-21 [5] 中华人民共和国铁道行业标准.铁路混凝土双片式简支梁横向加固技术条件（TB/T 3191-2008）.北京:中国铁道出版社，2008. [6] R.B. Polder, Test method for on site measurement of resistivity of concrete—a RILEM TC-154 technical recommendation[J]. Construction and Building Materials, 2001,15(2-3)，125-131
同类课题研究水平概述
- 目前，对后张法预应力钢筋混凝土梁封端病害治理国内外的研究还很少，主要还停留在理论研究阶段和简单的前期处理。美国的E.F.O'Neil曾对梁体混凝土和封端混凝土在各种环境条件下的耐久性进行过较为系统的研究，并指出采用环氧树脂对封端锚具进行保护会取得较好效果。但是，E.F.O'Neil只进行了理论研究，对服役中的受损梁体，并没有提出治理方案。2007年12月美国Santa Clara郡的公路后张法预应力梁出现了封端缝渗漏问题，并引起政府高度重视。2008年2月，当地基建部门的Larry Jinkins立项开始研究该类病害的治理方案。最后的治理方法，尚未见报道。 国内较早发现了此类问题，并提出了一些前期处理方法，如我国现行后张法预应力梁桥相关规范中，为防止该类病害的发生，建议对锚固后的预应力筋，在预应力筋截断后，先对外露预应力筋和锚具用环氧树脂进行防腐处理，然后再用混凝土封平梁端。但对于服役中的受损后张预应力梁，上述处理已无法实现。 另外，也尚未见到关于集信号输出与数字采集于一体的渗漏检测仪的报道。
