16圬工结构的基本概念与材料

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十六章,圬工结构的基本概念与材料,Basic Concept and Material of Masonry Structure,圬工结构的概念及污工结构的特点。,圬工材料的种类。,砌体受压破坏特征和应力状态以及影响因素。,砌体的抗拉、抗弯、抗剪的破坏形式。,本章的主要内容：,16.1,圬工结构的基本概念与材料与特点,一、圬工结构的基本概念,1,、,圬工结构,以砖、石材作为建筑材料，通过将其与砂浆或小石子混凝土砌筑而成的砌体所建成的结构,用砂浆砌筑混凝土预制块、整体浇筑的混凝土或片石混凝土等构成的结构,砖石结构,混凝土结构,圬工结构,赵州桥又名安济桥，建于隋大业(公元605-618)年间，是著名匠师李春建造。桥长64.40米，跨径37.02米，是当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。因桥两端肩部各有二个小孔，不是赵州桥的结构：主拱由28道相互独立的拱券并列而成，建桥时先砌中间的，再砌两边的，每道拱券宽约35厘米，每石长度不同，自70厘米至于109厘米不等，各块条石之间用二个“腰铁”相连。每条拱券坏了可单独修理，因外侧的拱券易风化损坏，明代时桥西侧的5道拱券塌落，在明清时重修（没有修复记录，可明显看出与中间的石料不同），1955年对东侧塌落的5道拱券进行了重修。中间18道拱券还是隋代建筑的。,2,、受力特点,抗压强度高而抗拉和抗剪强度低,3,、应用,圬工拱桥的拱圈、桥的重力式墩台及扩大基础、涵洞及重力式挡土墙等,4,、圬工结构的优缺点,优点：,原材料分布广，易于就地取材，价格低廉；,有较强的耐久性、耐火性及稳定性，维护费用低；,施工简便，不需特殊设备，易于掌握；,具有较强的抗冲击性能及较大的超载性能。,缺点：,自重大，材料用量多；,施工周期长，机械化程度低；,抗拉、抗弯强度很低，抗震能力差。,主跨,(Main Span),：,13.45,米,桥梁类型,(Type of the Bridge),：古代桥梁、圬工拱桥、拱桥,所在地,(Location),：北京、永定河,全长,(Length),：,212.2,米,建成时间,(completed year),：公元,1192,年,猜猜这是什么桥？,北京宛平卢沟桥在北京广安门外公里，跨永定河。桥始建于金,大定二十八年,(,公元年），完工于金,明昌三年,(,公元年）。桥全长米，共孔，净跨不等，自米至米，桥宽米，墩宽米至米。拱券接近半圆形。桥墩迎水面有尖端镶有三角铁柱的分水尖，背水面为削角方形。桥面上石拦杆共间，各望柱头上，雕刻有石狮个。,桥梁类型,(Type of the Bridge),：古代桥梁、拱桥、圬工拱桥,所在地,(Location),：湖北、荆州,位于湖北省荆州市旧城,(,江陵）护城河上。石拱桥，共孔，每孔拱顶处有一龙头，龙尾。解放后进行了改建，龙头嘴设有喷水装置，喷水如雾，光照水雾彩虹横贯，可称一绝。,二、材料种类,1,、石材,概念：是无明显风化的天然岩石经过人工开采加工,后的建筑用材。,优点：强度高、抗冻与抗气性能好。,应用：广泛用于建造桥梁基础、墩台、挡土墙等。,类型：,片石,：是由爆破或楔劈法开采的不规则石块。,块石,：一般是按岩石层理放炮或楔劈而成的石材。,细料石,：是由岩层或大块石材开劈并经修凿而成。,半细料石：同细料石，但表面凹陷深度不大于,15mm,。,粗料石,：同细料石，但表面凹陷深度不大于,20mm,。,强度等级：,MU30,、,MU40,、,MU50,、,MU60,、,MU80,、,MU100,、,MU120,片石：是由爆破或楔劈法开采的不规则石块。,块石：一般是按岩石层理放炮或楔劈而成的石材。,细料石：是由岩层或大块石材开劈并经修凿而成。,粗料石：同细料石，但表面凹陷深度不大于,20mm,。,2,、混凝土,强度等级：,C15,、,C20,、,C25,、,C30,、,C35,和,C40,。,类型：,混凝土预制块,特点：,节省石料的开采加工工作，加快施工进度；,由于混凝土预制块形状和尺寸统一，故砌体表面整齐美观。,混凝土预制块,整体浇筑的混凝土,特点：,收缩变形较大，易产生收缩裂缝或温度收缩裂缝；,浇注时耗费木材较多，工期长，质量较难控制。,小石子混凝土,特点：,节省水泥和砂，在一定条件下是水泥砂浆的代用品。,3,、砂浆,定义：砂浆是由一定比例的胶结料、细骨料及水配制而成的砌筑材料。,作用：,将块材粘结成整体；,铺砌时抹平块材不平的表面，使块材在受压时能比较均匀地受力。,砂浆填满了块材间隙，提高密实度，保温性与抗冻性。,类型：,无塑性掺料的（纯）水泥砂浆,有塑性掺料的混合砂浆,石灰（石膏、粘土）砂浆,强度等级：,M5,、,M7.5,、,M10,、,M15,和,M20,等。,基本要求：强度、可塑性和保水性。,三、砌体种类,1,、,种类,片石砌体,块石砌体,粗料石砌体,半细料石砌体,细料石砌体,混凝土预制块砌体,2,、砌筑要求,遵循施工技术规范中砌体的砌筑规则；,砌体中各工作层的竖向灰缝上下错缝，内外搭砌。,片石砌体,块,石砌体,料,石砌体,混凝土预制块砌体,四、砌体的强度与变形,1,、,砌体的抗压强度,受压破坏特征：,从荷载作用开始受压到破坏大致分为下列三个阶段：,第,I,阶段为整体工作阶段：从砌体开始加载到个别单块块材内第一批裂缝出现的阶段。作用荷载大致为砌体极限荷载的,50%,70%,。此时，如外荷载作用不增加，裂缝也不再发展。,第,II,阶段为带裂缝工作阶段：砌体随荷载再继续增大，单块块材内裂缝不断发展，并逐渐连接起来形成连续的裂缝。此时外荷载不增加，而已有裂缝会缓慢继续发展。,第,III,阶段为破坏阶段：当荷载再稍微增加，裂缝急剧发展，并连成几条贯通的裂缝，将砌体分成若干压柱，各压柱受力极不均匀，最后，柱被压碎或丧失稳定导致砌体的破坏,。,受压时的应力状态,特征：是单块材料先开裂，在受压破坏时，砌体的抗压强度低,于所使用的块材的抗压强度。,原因：砌体即使承受轴向均匀压力，砌体中的块材实际上不是,均匀受压，而是处于复杂应力状态。,影响砌体抗压强度的主要因素,块材的强度：主要因素,块材形状和尺寸： 块材形状规则，砌体抗压强度高,砌体强度随块材厚度的增大而增加,砂浆的物理力学性能：砂浆的强度等级、砂浆的可塑性和流动性、砂浆的弹性模量,砌缝厚度：水平砌缝越厚，砌体强度越低，（,10,12,）,mm,为宜。,砌筑质量,2,、砌体的抗拉、抗弯、抗剪强度,轴向受拉的破坏形式,沿砌体齿缝截面发生破坏，破坏面呈齿状,沿竖向砌缝和块材破坏,沿通缝截面发生破坏,弯曲抗拉的破坏形式,通缝截面发生破坏,齿缝截面发生破坏,抗剪,通缝截面受剪破坏,沿砌体齿缝截面发生破坏，破坏面呈齿,状,4,、,砌体的其他性能,弹性模量,弹性模量取值：受压应力上限为抗压强度平均值的,40,50,时，此时的割线模量简称为弹性模量。,设计中取值：简单方法，取应力为,0.43,倍的砌体抗压强度的割线模量。,按不同等级的砂浆，以砌体弹性模量与砌体抗压强度成正比的关系确定。,线膨胀系数、收缩变形与摩擦系数,线膨胀系数取值见教材表,16-3,。,收缩变形：一般通过砌体收缩试验确定干缩变形的大小，如对混凝土预制块砌体，其,28,天的干缩变形约为,0.2mm/m,。,摩擦系数：砌体摩擦系数的大小，取决于接触砌体摩擦面的材料种类和干湿情况等。砌体的摩擦系数可参照教材表,16-4,选用。,