初探土木工程中的結(jié)構(gòu)與地基加固技術(shù)
2015-03-27
引言
當(dāng)前的工程建設(shè)來說，很多不是靠相關(guān)的理論，而是具體的實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)在做先導(dǎo)，而在發(fā)生的一些工程的事故之前卻沒有足夠的預(yù)見能力，更沒有對(duì)于新理論和科技有什么引發(fā)性的發(fā)展，至少現(xiàn)在大部分的工程很多問題的解決，還是主要依靠具體的實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)來完成的。
土木工程技術(shù)的發(fā)展之所以主要憑借工程實(shí)踐而不是憑借科學(xué)試驗(yàn)和理論研究，有兩個(gè)原因：一是有些客觀情況過于復(fù)雜，難以如實(shí)地進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和理論分析。例如，地基基礎(chǔ)、隧道及地下工程的受力和變形的狀態(tài)及其隨時(shí)間的變化，至今還需要參考工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析判斷。二是只有進(jìn)行新的工程實(shí)踐，才能揭示新的問題。例如，建造了高層建筑、高聳塔桅和大跨橋梁等，工程的抗風(fēng)和抗震問題突出了，才能發(fā)展出這方面的新理論和技術(shù)。
1 土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工策略方法
1.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理和方法
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是房屋建設(shè)、水利施工、道橋橋梁等土木工程中各種受力構(gòu)造組成的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，主要包括正截面承載力計(jì)算、斜截面承載力計(jì)算、扭曲截面承載力計(jì)算、裂縫控制及耐久性設(shè)計(jì)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土構(gòu)件的延性與抗震，高性能混凝土和纖維增強(qiáng)混凝土性能等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
由鋼筋混凝土制成的構(gòu)造部件，例如鋼筋混凝土梁、橋墩、柱、軌枕、蓋板、頂帽等，因施工工程結(jié)構(gòu)不同，所構(gòu)造的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也會(huì)不同。例如房屋建設(shè)中往往只需要考慮鋼筋混凝土梁、柱、頂帽結(jié)構(gòu)部件。
鋼筋混凝土這樣的結(jié)構(gòu)實(shí)際的外貌是會(huì)因?yàn)榫唧w設(shè)計(jì)的不一樣而顯得不同，而在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)上依然是會(huì)有不同，整個(gè)鋼筋用料的不管是數(shù)量還是在體積上的大小都是會(huì)對(duì)工程的質(zhì)量有著影響的。而在長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際的土木工程的建設(shè)方面的技術(shù)對(duì)于不一樣的鋼筋混凝土的具體的構(gòu)造有著不同的設(shè)計(jì)，實(shí)際的用量等也是有設(shè)計(jì)規(guī)定的使用量的。
而現(xiàn)在的很多的土木工程的建設(shè)越來越多的高層、大的跨度的鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)被采用，這樣看來對(duì)于這樣的結(jié)構(gòu)勢(shì)必會(huì)是很大的的一個(gè)面臨的問題，結(jié)構(gòu)各方面的性能都是需要不斷的發(fā)展，而且在發(fā)展的過程中發(fā)現(xiàn)問題解決問題。
1.2 鋼結(jié)構(gòu)施工安裝要點(diǎn)
整體來說鋼結(jié)構(gòu)的施工流程比較復(fù)雜，并且建筑的要求不同，在細(xì)節(jié)上也有很大的差異性。此處列舉三點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。
1.2.1 選材與連接
鋼材通常分為板材、型材、金屬制品以及管材四大類。土木工程中的建筑鋼材通常采用普通的低合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼以及普通碳素鋼等，碳鋼的塑性比較低，但是硬度強(qiáng)度比較高。在鋼結(jié)構(gòu)中，柱子截面一般多為箱形截面或者寬翼緣“工”字形，另外還有“十”字形截面等等；梁多數(shù)是焊接或者軋制的“H”型鋼梁，如果要求特殊也可以符合截面，在安裝前要對(duì)主要的焊接接頭做焊接工藝的試驗(yàn)，定出焊接的格料和各項(xiàng)參數(shù)。梁與梁之間、梁與柱之間的連接，可以采取焊接連接或者高強(qiáng)螺栓連接，要注意高強(qiáng)螺栓的連接孔位的精度。制孔主要有兩種，一種是精度較高的數(shù)控鉆孔，另外一種則是精度相對(duì)較低的模板制孔。在技術(shù)條件允許時(shí)比較適合采用多軸數(shù)控鉆孔。在運(yùn)到工地以后要對(duì)螺栓參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，安裝時(shí)不能用扳手強(qiáng)行擰入或者用榔頭強(qiáng)行打入，擰入的步驟要經(jīng)過初擰、復(fù)擰以及終擰。
1.2.2 鋼構(gòu)件的堆放以及選擇安裝機(jī)械地點(diǎn)
通常情況下安裝結(jié)構(gòu)的用地面積應(yīng)為結(jié)構(gòu)占地面積的1.5倍。依照安裝流水的順序，從中轉(zhuǎn)堆場(chǎng)配套運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)的鋼構(gòu)件要采用裝卸機(jī)械把其安置于安裝機(jī)械的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)。如果因?yàn)檫\(yùn)輸?shù)脑蛟斐闪藰?gòu)件的變形，則在施工現(xiàn)場(chǎng)就要加以矯正。一般鋼結(jié)構(gòu)的安裝采用的是塔式起重機(jī)，臂桿長(zhǎng)度要有夠的覆蓋面，并且起重能力要相應(yīng)足夠，從而滿足各種不同部位構(gòu)件的起吊要求。鋼絲繩容量也要能滿足起吊的高度要求；起吊速度有足夠的檔次可以滿足安裝要求。在多機(jī)作業(yè)的情況下，臂桿的高差要足夠，以避免不安全的碰撞，保證安全運(yùn)轉(zhuǎn)。各個(gè)塔式起重機(jī)之間要有相應(yīng)的安全距離，以保證臂桿與塔身不相碰撞。鋼結(jié)構(gòu)比較適用于規(guī)整、勻稱以及較平的建筑平面，所以安裝流水線的布置要因地制宜。
2 土木工程中地基加固技術(shù)
當(dāng)前土木工程方面地基的實(shí)際加固的方面還是需要去面臨新的挑戰(zhàn)的，很多鐵路的建設(shè)讓世界對(duì)于中國(guó)的相關(guān)技術(shù)有了新的認(rèn)識(shí)，以青藏鐵路為例，但是也正這樣看到了里面存在的不足，就是地基加固的問題是當(dāng)前比較難的問題，所以更可以看到地基加固的問題是現(xiàn)在土木工程技術(shù)發(fā)展的一個(gè)問題。
地基加固技術(shù)在目前土木工程技術(shù)中使用較多的主要包括換填法、排水（加固）法、擠壓法、膠結(jié)法、加筋法等方法，因工程施工地段地質(zhì)不同也會(huì)因地制宜采取不同的地基加固法。
換填法是地基加固技術(shù)中最常用的一種方法，這種方法通常適用于自然地質(zhì)不夠適用當(dāng)前工程的施工，最主要的換土墊層法和置換法。換土墊層法就是將比較優(yōu)質(zhì)的泥土作為材料換掉原自然土，這種方法比較適合整體置換。置換法又包括石灰置換法、碎石置換法、水泥置換法等。
排水加固法主要是在一些沼澤和濕地的地方，正是因?yàn)檫@樣的地方本身土里含有很多的水分，從而對(duì)于建筑的安全和穩(wěn)固都是有影響的，所以把水分不斷的排除保證建筑的安全就是關(guān)鍵，這樣的加固法具體的工程使用排水的量也是根據(jù)具體的需要來實(shí)現(xiàn)的。
加筋法是為了保證實(shí)際土質(zhì)的穩(wěn)固，不能輕易的出現(xiàn)位移而最合適的地基的加固方法，這樣的技術(shù)對(duì)于整個(gè)土木工程的技術(shù)都是很普遍的，尤其是一些高層的建筑和比較難度大的高層來說都是采用這樣的加固的方式的。
3 結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)中的常見問題分析
3.1 場(chǎng)地類別對(duì)抗震等級(jí)的影響
抗震等級(jí)對(duì)于框架截面設(shè)計(jì)的影響很大。一般情況下根據(jù)房屋高度和設(shè)防裂度從抗震規(guī)范中直接查出抗震等級(jí)，但對(duì)于“場(chǎng)地類別為Ⅰ類時(shí)，除6度外，可按表內(nèi)降低1度所對(duì)應(yīng)的抗震等級(jí)采取抗震構(gòu)造措施，但相應(yīng)的計(jì)算要求不應(yīng)降低”。當(dāng)采用Ⅰ類場(chǎng)地時(shí)，抗震計(jì)算的抗震等級(jí)與采取抗震構(gòu)造措施的抗震等級(jí)不一樣，而筆者的畢業(yè)設(shè)計(jì)的場(chǎng)地類別為二類，按照原先的抗震構(gòu)造措施。
3.2 框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度
確定框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)取框架柱的長(zhǎng)度為結(jié)構(gòu)的層高，但實(shí)際上梁柱縱筋相互交叉形成的節(jié)點(diǎn)連接是介于剛接與鉸接之間的，更接近于剛接。所以《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》7.3.11條規(guī)定了各種柱的計(jì)算長(zhǎng)度，對(duì)于現(xiàn)澆框架的底層柱取l0= 1.0 H0，其余各層柱取l0= 1.25 H0。
4 工程測(cè)量和施工管理技術(shù)與方法
工程測(cè)量是施工測(cè)量人員根據(jù)土木工程設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測(cè)量工作，為工程施工做出一定的標(biāo)志和記錄。工程測(cè)量貫穿整個(gè)施工過程，使設(shè)計(jì)圖紙能夠正確實(shí)施和呈現(xiàn)。測(cè)量中應(yīng)堅(jiān)持“從整體到局部，先控制后碎步”的原則，避免測(cè)量錯(cuò)誤而產(chǎn)生的工程質(zhì)量問題。
在工程的具體測(cè)量工作中，測(cè)量的人員應(yīng)該有的是專業(yè)的知識(shí)和具體的實(shí)際工作的經(jīng)驗(yàn)，做好各項(xiàng)器械和實(shí)際的圖紙的使用比例工作，對(duì)于測(cè)量的數(shù)據(jù)做好相關(guān)的測(cè)試和復(fù)測(cè)，對(duì)于具體的數(shù)據(jù)和相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄檢測(cè)工作都是需要認(rèn)真給出的。
5 結(jié)語(yǔ)
隨著建筑相關(guān)技術(shù)的不斷的進(jìn)步，可以看出建筑每個(gè)部分的建設(shè)都可以看做一個(gè)單體，每個(gè)單體對(duì)于整個(gè)建筑都是比較重要的，只有對(duì)于不同的部分了解深入，才可以更好的保證整體的建筑的更好的實(shí)現(xiàn)，隨著科技的發(fā)展，我們堅(jiān)信土木工程的建設(shè)也會(huì)越來越好。
