鋼管廠AOD臺(tái)車混凝土墻基座開(kāi)裂后安全性鑒定

  混凝土墻基座開(kāi)裂后存在安全隱患，此類結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)鑒定案例較少。浙江至德鋼業(yè)有限公司結(jié)合工程實(shí)例介紹混凝土墻基座開(kāi)裂后安全性鑒定，為類似工程提供參考?；炷粱休d機(jī)器重量和負(fù)荷，保證AOD臺(tái)車平穩(wěn)正常運(yùn)行，故混凝土墻基安全性必須得到保證。通常，混凝土結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)裂縫，其導(dǎo)致持久強(qiáng)度的降低，如保護(hù)層剝落、鋼筋腐蝕、混凝土碳化等，存在安全隱患，故需對(duì)開(kāi)裂后混凝土結(jié)構(gòu)的安全性鑒定。本文介紹鋼管廠AOD臺(tái)車混凝土墻基座開(kāi)裂后安全性鑒定。鋼管廠房的AOD臺(tái)車混凝土墻基座建于2006年，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，該基座長(zhǎng)22.5m，每側(cè)寬2.54m，地面以上高度為5.36m，實(shí)景照片見(jiàn)圖。AOD臺(tái)車在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)混凝土墻基座略有振動(dòng)，且有高溫影響?；鶅?nèi)側(cè)設(shè)有隔熱措施，基座外側(cè)未設(shè)置任何保護(hù)措施。該墻基座于2011年~2012年期間，陸續(xù)出現(xiàn)數(shù)條豎向裂縫。

  現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該混凝土墻基裂縫表面寬度及裂縫深度進(jìn)行檢測(cè)，部分檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表。通過(guò)對(duì)裂縫深度和裂縫表面寬度檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析可知，基座裂縫主要分為3個(gè)類型：第一類為沿墻體高度方向基本通長(zhǎng)開(kāi)裂，裂縫表面寬度0.15mm~0.30mm，裂縫深度80.6mm~236.3mm；第二類為長(zhǎng)度較短的豎向裂縫，該類裂縫表面寬度為0.05mm~0.10mm，裂縫深度小于80mm；第三種裂縫為不規(guī)則裂縫，裂縫表面寬度0.05mm，裂縫深度為60mm左右?，F(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取部分位置，采用鉆芯法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度，部分位置檢測(cè)基座內(nèi)部混凝土抗壓強(qiáng)度，檢測(cè)結(jié)果表明混凝土抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，混凝土墻基水平方向鋼筋間距及豎直方向鋼筋間距的滿足設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范要求，并通過(guò)局部鑿除，鋼筋直徑滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)查閱相關(guān)資料（送檢報(bào)告等），墻基鋼筋力學(xué)性能滿足設(shè)計(jì)要求。

  該基座上設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程分為靜置、搖爐、冶煉、出鋼4個(gè)階段，4個(gè)階段按順序循環(huán)，一個(gè)循環(huán)約60分鐘?，F(xiàn)場(chǎng)在基座上每個(gè)設(shè)備支座處各放置3個(gè)加速度傳感器，采集生產(chǎn)過(guò)程中每個(gè)階段的作用于基座的X向（南北向）、Y向（東西向）及Z向（豎直向）加速度時(shí)程曲線，加速度傳感器布置見(jiàn)圖。本次采用ABAQUS有限元模擬軟件對(duì)該基座進(jìn)行有限元模擬計(jì)算。該基座為鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土采用單元、鋼筋采用單元。按照結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的實(shí)際連接構(gòu)造和構(gòu)件與基礎(chǔ)的實(shí)際連接構(gòu)造設(shè)置邊界位移條件。根據(jù)委托單位提供的荷載信息，基座上爐體自動(dòng)為700噸，滿載時(shí)860噸，爐體荷載通過(guò)基座上的4個(gè)支座作用于基座，將爐體荷載平均分配到4個(gè)支座，A側(cè)兩個(gè)支座每個(gè)另加64噸的荷載。南端的活動(dòng)平臺(tái)及大門（加配重）折算為面荷載施加于基座頂面。根據(jù)振動(dòng)測(cè)試結(jié)果，機(jī)器設(shè)備產(chǎn)生的激勵(lì)以正弦波輸入，正弦波的頻率及振幅按實(shí)測(cè)振動(dòng)頻率及實(shí)測(cè)最大加速度值輸入。

  首先計(jì)算結(jié)構(gòu)自身動(dòng)力特性，計(jì)算結(jié)構(gòu)前十階自振周期，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表，第一階和第三階振型示意圖見(jiàn)圖。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，第一階、第二階的結(jié)構(gòu)自振頻率為32.9Hz左右，根據(jù)振動(dòng)檢測(cè)結(jié)果，基座在靜置狀態(tài)上部爐體作用于基座的振動(dòng)頻率為50 Hz左右，該頻率一直作用于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，另?yè)u爐、冶煉、出鋼工作狀態(tài)時(shí)，爐體作用于基座的振動(dòng)頻率較小，外部振動(dòng)頻率與結(jié)構(gòu)自振頻率不重合。分別計(jì)算無(wú)振動(dòng)作用及有外部振動(dòng)（靜置、搖爐、冶煉、出鋼）作用下混凝土和鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變值，各工況下混凝土及鋼筋最大應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如表。經(jīng)計(jì)算，各工況混凝土及鋼筋的最大應(yīng)力均小于設(shè)計(jì)值。將各工況各控制截面的應(yīng)變實(shí)測(cè)值與理論值進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)圖。據(jù)圖可知，各控制截面各工況作用下應(yīng)變實(shí)測(cè)值小于理論值。

  該結(jié)構(gòu)第一振型自振頻率為32.9Hz，與實(shí)測(cè)振動(dòng)頻率不重合，不存在共振現(xiàn)象。根據(jù)裂縫檢測(cè)結(jié)果，第一類裂縫沿基座長(zhǎng)度方向基本等間距分布，裂縫自上而下基本通長(zhǎng)開(kāi)裂，該類裂縫主要由于混凝土收縮，產(chǎn)生收縮應(yīng)力，當(dāng)收縮應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土開(kāi)裂。第二類裂縫是第一類裂縫產(chǎn)生初期，早期收縮裂縫在收縮應(yīng)力較大處先開(kāi)裂，裂縫分布不規(guī)律，混凝土開(kāi)裂后早期應(yīng)力得到釋放，后期產(chǎn)生的收縮應(yīng)力集中在某些已開(kāi)裂位置繼續(xù)釋放，逐漸形成第一種裂縫形態(tài)。第三類裂縫為混凝土表面的不規(guī)則網(wǎng)狀裂縫，該類裂縫主要由混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中水分快速揮發(fā)導(dǎo)致混凝土表面形成干縮裂縫。另兩混凝土基座間為煉鋼爐，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)了解，爐體溫度為1700℃，基座內(nèi)側(cè)雖采用防火磚、鋼板等保護(hù)隔熱措施。但基座內(nèi)側(cè)產(chǎn)生較高的溫度場(chǎng)，在溫度場(chǎng)作用下，在基座表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，對(duì)裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展存在一定的影響。上述3類裂縫均為非受力裂縫，根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》第6.2.5-1條，在室內(nèi)正常環(huán)境下的重要構(gòu)件，當(dāng)裂縫寬度大于0.3 mm時(shí)，構(gòu)件的使用性等級(jí)評(píng)為c級(jí)。所測(cè)裂縫寬度最大值為0.3mm，故上述裂縫尚不明顯影響構(gòu)件的使用性。

  對(duì)裂縫進(jìn)行鑒定，結(jié)論如下：根據(jù)檢測(cè)結(jié)果和結(jié)構(gòu)分析，該基座裂縫的產(chǎn)生主要是由混凝土收縮和混凝土失水干縮引起，另基座內(nèi)側(cè)的高溫形成的溫度場(chǎng)對(duì)裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展存在一定的影響，基座裂縫為非受力裂縫，裂縫尚不顯著影響構(gòu)件的使用性，考慮結(jié)果耐久性的要求，建議對(duì)裂縫進(jìn)行處理。該基座混凝土抗壓強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求，其鋼筋配置滿足設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范要求，碳化深度小于裂縫深度。根據(jù)振動(dòng)測(cè)試結(jié)果，結(jié)構(gòu)自振頻率與外部振動(dòng)頻率不一致，經(jīng)有限計(jì)算軟件ABAQUS結(jié)構(gòu)分析，混凝土及鋼筋最大應(yīng)力均小于設(shè)計(jì)值，各工況下各控制截面的應(yīng)變實(shí)測(cè)值小于理論值。綜上所述，該結(jié)構(gòu)的安全性等級(jí)評(píng)定為B級(jí)。本文以工程實(shí)例介紹了混凝土墻基座開(kāi)裂后安全性檢測(cè)鑒定，文章中主要闡述了檢測(cè)項(xiàng)目、結(jié)構(gòu)分析及安全性判定，為類似工程提供參考。