淺析工程建造過程混凝土結(jié)構(gòu)墊墩的選用

李文

【摘要】隨著城市現(xiàn)代化發(fā)展進程的不斷加快，高層建筑與多層建筑結(jié)構(gòu)越來越多，對于建筑結(jié)構(gòu)整體性要求也逐步提高。在目前的建筑工程項目中，整體性的高低好壞不僅關(guān)系著建筑物的整體質(zhì)量，更是直接關(guān)系到人民生命和財產(chǎn)安全。因此在工程施工中做好建筑物整體性要求顯得十分重要，混凝土墊墩作為提高建筑物荷載力的常用方法，在施工中越來越受到人們的重視與關(guān)注。本文以實際工程為例，探討了其施工中混凝土墊墩的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】混凝土結(jié)構(gòu)；墊墩；承載力

新世紀(jì)，我國城市化發(fā)展進程中的人地矛盾必然會促使越來越多的高層與多層建筑物的出現(xiàn)，與此同時，在建筑結(jié)構(gòu)中對于基層荷載力也提出了新的要求。在目前的建筑工程項目中，伴隨著節(jié)能建筑要求的不斷提出，這就造成了在施工中對于各種墊墩要求的高度提出了限制性要求。目前施工中，最常見的墊墩多為鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)，本文主要以某工程為例對鋼結(jié)構(gòu)墊墩與混凝土結(jié)構(gòu)墊墩進行對比，進而分析其施工優(yōu)勢。

1.工程概況

某工程項目在施工的過程中是一種大規(guī)模的建設(shè)模式。由于在施工的過程中模塊眾多，且建造區(qū)域則分為滑道區(qū)與非滑道區(qū)。而在施工中，由于建設(shè)區(qū)域選在非滑道區(qū)，且選用的SPMT拖車作為主要的運輸工具，這就對于墊墩高度提出了嚴格的限制要求。而目前常用的墊墩主要有鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)。在模塊的施工選用中，滑道區(qū)域建造和非滑道區(qū)域建設(shè)形勢各不相同。在滑道區(qū)域建設(shè)模塊的支腿是直接放置在滑道塊上的過程，而非滑道區(qū)域的建造是只能夠使用墊塊作為承力結(jié)構(gòu)。在墊墩選用的過程中，鋼結(jié)構(gòu)墊墩較之混凝土結(jié)構(gòu)墊墩擁有著更多的受力性能；而在相同承載力條件基礎(chǔ)上，混凝土墊墩的使用可以有效的降低施工成本，提高工程施工經(jīng)濟效益。

2.混凝土結(jié)構(gòu)墊墩與鋼結(jié)構(gòu)墊墩性能比較

2.1受力性能比較

在施工中，鋼結(jié)構(gòu)墊墩由于重量相對而言較輕，對于地基承載力要求小，影響低，且自身的承載能力強；但是在施工的過程中由于鋼結(jié)構(gòu)墊墩不能夠做的太高，一旦出現(xiàn)墊墩過高的情況，很容易引起墊墩豎向鋼板出現(xiàn)彎曲變形，甚至是喪失相應(yīng)的穩(wěn)定性。由于鋼制墊墩中鋼板都是采用焊接連接，焊縫太長，容易產(chǎn)生彎曲變形，從而產(chǎn)生附加彎矩，使墊墩的受力性能大大降低，因此其施工難度較大。對于混凝土結(jié)構(gòu)墊墩而言，在一定的范圍內(nèi)，墊墩的高度越大，其受沖切的能力越大，墊墩的強度也就越大：混凝土墊墩的施工工藝比較簡單，但是混凝土墊墩預(yù)制完成后，在標(biāo)準(zhǔn)條件下需要養(yǎng)護28天，才能完全達到其承載能力，因此需要提前預(yù)制。

2.2耐久性能比較

鋼結(jié)構(gòu)墊墩具有良好的抗疲勞性能，因此其使用壽命較長；但是，在沒有防腐措施的情況下，容易產(chǎn)生腐蝕，從而承載能力降低。混凝土結(jié)構(gòu)墊墩在預(yù)制過程中，會在墊墩上部配置構(gòu)造鋼筋，并預(yù)埋50mm厚的鋼板；墊墩上部橫向主要承受壓力，剛開始壓力將主要由混凝土承擔(dān)，在壓力長期作用下，由于混凝土的徐變，混凝土的壓應(yīng)力逐漸變小，鋼筋和鋼板所承受的壓力會逐漸變大，一開始變化較快，經(jīng)過一定時間后趨于穩(wěn)定。當(dāng)荷載突然卸載時，構(gòu)件回彈，由于混凝土徐變變形的大部分不可回復(fù)，故當(dāng)荷載為零時，會使鋼筋受壓而混凝土受拉，由于混凝土的受拉強度很小，因此，在這種情況下，混凝土容易產(chǎn)生裂縫，從而使混凝土的承載能力降低。

2.3經(jīng)濟性能比較

鋼材的價格大約在5000元／T左右，而商品混凝土的價格大約為300元／m?；炷恋拿芏葹?．4-2．5t／m，水泥的價格大致在400元／T左右，沙石的價格更低；由此可知，使用混凝土結(jié)構(gòu)墊墩將大大降低成本。

3.墊墩的具體選取

3.1墊墩布置的基本原則

3.1.1滿足場地地基承載力的要求

地基承載力主要是指地基的極限承載力，即：在土體不受破壞的情況下，地基所能承受的最大荷載。

3.1.2滿足墊墩自身承載力的要求

滿足墊墩自身承載力的要求是指：墊墩在使用過程中不會發(fā)生局部破壞和整體失穩(wěn)的情況。

3.1.3便于施工

便于施工是指墊墩要便于制作和便于運輸；并且，墊墩的布置不會對其他工作流程造成影響，例如：對于采用SPMT小車裝船的結(jié)構(gòu)而言，墊墩的布置要保證小車能順利通過，保證結(jié)構(gòu)物下方有足夠的操作空間等。

3.1.4經(jīng)濟性能好

墊墩要盡可能相對于所支撐的結(jié)構(gòu)均勻布置，避免出現(xiàn)墊墩所承受的結(jié)構(gòu)重量相差太大。墊墩的制作要考慮經(jīng)濟耐用，縮短制作周期；并要根據(jù)場地現(xiàn)有的墊墩情況，優(yōu)先考慮使用現(xiàn)有墊墩，避免重新預(yù)制墊墩所帶來的材料浪費和對工期的影響。

3.2確定預(yù)制場地和地基承載力

對于一個新項目，要根據(jù)場地上各個項目的建造位置和建造工期，確定此項目的預(yù)制區(qū)域，從而確定地基承載力。對于某場地而言，滑道和碼頭地基承載力的選取可以設(shè)計報告為準(zhǔn)。

3.3確定墊墩形式

根據(jù)地基情況和上部承載力情況，選取墊墩的具體形式；為了節(jié)約成本，優(yōu)先考慮使用混凝土結(jié)構(gòu)墊墩；若上部結(jié)構(gòu)支反力過大，地基承載力較為薄弱，混凝土墊墩將不適用。

4.混凝土墊墩的使用范圍

4.1使用范圍概述

混凝土墊墩的使用有一定的局限性，當(dāng)支反力過大時，混凝土墊墩的強度將不能滿足要求；由于影響混凝土墊墩強度的因素有很多，因此確定混凝土墊墩的最大承載力是實際工作中的困難。由以上的計算過程可知，影響混凝土墊墩強度的決定性因素，是其自身的抗沖切能力。而影響混凝土墊墩抗沖切承載力的因素主要有：

4.1.1混凝土墊墩上方柱的規(guī)格和鋼板的尺寸

由于混凝土墊墩上方預(yù)埋鋼板，當(dāng)柱的尺寸和鋼板的尺寸相差不多時，鋼板可以當(dāng)成是剛性結(jié)構(gòu)；當(dāng)柱的尺寸太小時，鋼板就不能假設(shè)成剛性結(jié)構(gòu)，混凝土上方受壓面積將會減小，柱對混凝土的沖切力將會變大。

4.1.2混凝土墊墩的有效高度

在一定的范圍內(nèi)，混凝土墊墩的有效高度越大，墊墩的抗沖切承載力也就越大。

4.2混凝土結(jié)構(gòu)墊墩最大承載力公式推導(dǎo)

綜上所述，影響混凝土強度的決定性因素是其自身的抗沖切承載力；根據(jù)公式，對于立柱底面長邊尺寸和短邊尺寸相差不多的結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計成底面為正方形的墊墩，并能求出混凝土墊墩抗沖切時的最大承載能力；當(dāng)支反力低于此承載能力時，認為可以采用混凝土墊墩，然后驗算混凝土局部受壓，并配置鋼筋。

5.結(jié)語

鑒于混凝土墊墩的經(jīng)濟性，在墊墩選擇時，應(yīng)優(yōu)先考慮使用混凝土結(jié)構(gòu)墊墩。通過5．2節(jié)最后推導(dǎo)出的公式可見，決定混凝土結(jié)構(gòu)墊墩最大承載力的因素是混凝土強度等級、地基承載力和墊墩的有效高度。實際工程項目中，可利用己知的支反力和地基承載力算出墊墩最小底面尺寸，根據(jù)施工要求得出墊墩高度；混凝土強度等級一定的條件下，根據(jù)公式可以快速得出采用混凝土結(jié)構(gòu)墊墩的最大承載力，若承載力大于其要承擔(dān)的支反力，則可以選用混凝土結(jié)構(gòu)墊墩；反之，采用鋼結(jié)構(gòu)墩。[科]