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混凝土泵范文1
【Abstract】 Taking 45 m concrete pump truck as research object, finite element model of the pump truck was established with ANSYS. The connection between each arm was simulated by using solid elements and contact elements, while the rest parts were simulated by using shell elements and beam elements. The structural strength of the pump truck was analyzed under three typical working conditions. The results show that when the pump truck is under the most dangerous condition, some part structures can not meet the design requirement. Some strengthening designs were proposed after calculating and analyzing. Actual use of the improved pump truck was working in good condition.
【关键词】机械工程；混凝土泵车；非线性分析；结构强度
【Key words】 mechanical engineering; concrete pump truck; nonlinear analysis; structural strength
中图分类号：U445.33 文献标志码：B 文章编号：1000-033X(2012)03-0082-03
0 引言
混凝土泵车由于机动灵活、施工效率高，被广泛应用于桥梁、机场、高层建筑等大型工程施工［1］。在工作过程中，混凝土泵车臂架姿态的复杂多变导致泵车工况复杂，且结构设计轻量化以及机动灵活的设计要求使得泵车的结构十分复杂，因此对混凝土泵车的结构强度研究具有重要意义。本文利用ANSYS有限元分析软件对某45 m混凝土泵车进行强度研究，在典型工况下进行结构强度分析，找出了危险工况及危险部位，发现结构局部强度不能满足设计要求，对其进行了结构补强改进，改进后的结构实际使用情况良好。本文的研究方法和研究结果可为混凝土泵车的结构设计提供参考。
1 混凝土泵车有限元分析模型
某混凝土泵车为5节臂结构，如图1所示。为了保证计算结果的可靠性，将臂架部分和车体部分连成一体，使用ANSYS有限元分析软件进行整体分析。由于泵车结构复杂，泵车臂架、支撑台、回转台和支腿由钢板焊接而成，对其采用空间板壳元进行分析。对于输料管、料管与臂架之间的连接杆以及臂架之间的连接杆，采用空间梁单元模拟，这样不仅能够保证杆件承受拉压和扭转荷载，而且可以保证杆件承受弯曲荷载。对于销接位置采用接触单元模拟；连接销采用实体单元模拟。有限元分析模型如图2所示。共划分板壳元82 176个，梁单元704个，接触对的目标单元19 208个，接触对的接触单元7 235个，节点共90 381个。
2 混凝土泵车强度分析
2.1 典型工况分析
混凝土泵车的基本载荷包括自重载荷、工作载荷和惯性力。本次计算将臂架上的结构件自重载荷和工作载荷乘以1.25，其余部件自重载荷的数值上乘以1.15作为动力载荷。进行有限元强度分析时，将约束点确定在4个支腿与地面的接触处，约束其6个自由度。施加的荷载包括钢结构件重力、水泥重力和整车其余部件自重。假定混凝土输送泵车实际工作时，料管中充满了混凝土，车体由支腿支撑，整车其余部件通过4个悬挂装置悬挂于支撑台上，由计算得出该部分的重心位置，通过杠杆原理可确定其自重在悬挂点的分配力，作为外荷载施加在支撑台上［2-3］。
泵车臂架由5节臂组成，相互之间通过液压调节机构调节臂架姿态，臂架与回转台相连，并且回转台可以实现绕垂直轴水平旋转，因此泵车泵送姿态是空间连续可变的。通过分析可知，臂架系统的不利工作姿态是臂架水平姿态；臂架位于垂直或水平姿态时，回转台均处于不利工况；支撑台和前后支腿的不利工作位置是前支腿和后支腿分别出现最大支反力时的工作位置，且臂架姿态为水平伸直状态。所以确定3种工况，如图3所示。
2.2 有限元强度计算结果
当臂架水平伸长时，臂架部分和回转台的受力情况相同，各部位的最大应力结果如表1所示，而支撑台和4个支腿由于与臂架的夹角不同而受力情况不相同，计算结果如表2所示。
泵车材料抗压强度s■为900 MPa，安全系数n=1.5，因此材料许用应力［s］=s■/n=600 MPa。由以上计算分析可得，当混凝土泵车臂架水平且垂直于支撑点对角线附近时，泵车受力情况最危险，臂架1、臂架2、臂架3、支撑台、前支腿以及后支腿上的最大应力超出材料许用应力，因此需要对其进行加强改进并计算。
3 混凝土泵车结构强度改进
为了保证混凝土泵车工作的安全性，必须对混凝土泵车局部结构进行补强。通过对不同补强方案的有限元计算分析，确定最终的改进方案如下：对于臂架1和臂架2，在连接油缸处增加筋板；在臂架3连接端弯折侧板处内贴板条加强筋；在前支腿前摆动结构与支撑台之间增加斜向加强板，并且增加伸缩结构上盖板的厚度；对于后支腿，改变板形状，使过渡平缓，减少应力集中；支撑台的应力最大，采用加强筋或增加板厚、改变结构来增加结构强度。补强后的结构重新进行有限元计算，工况二最大应力下降为452 MPa，相应工况一的最大应力也减小为469 MPa。两种工况下大应力处应力云图如图4、5所示。该泵车结构改进后实际使用情况良好。
4 结语
本文通过对混凝土泵车的强度研究，得到如下结论。
（1） 对于混凝土泵车整体结构，采用实体单元与接触单元相结合的方法来模拟各个臂架之间的连接，用板壳单元和梁单元来模拟泵车其余结构，所建立的整车有限元模型与实际更加接近。
（2） 选用3种典型工况进行混凝土泵车强度分析，发现泵车臂架处于水平状态且垂直于支撑点对角线时泵车受力情况最危险。
（3） 通过对混凝土泵车局部薄弱部位进行补强，可明显改善泵车结构的应力状况，从而保证结构强度达到设计要求。
参考文献：
［1］ 王斌华，吕彭民，田润利.基于整体建模的混凝土泵车结构强度分析与试验研究［J］.郑州大学学报：工学版，2009，30(6)：53-56.
［2］ 王海英，胡新杰.混凝土泵车结构应力场分析与试验研究［J］.筑路机械与施工机械化，2004，21（1）：45-48.
混凝土泵范文2
关键词：混凝土；施工；技术
Abstract: The author combine with Yuqing Lake reservoir pumping station project floor and wall concrete construction scheme, introduced the big volume concrete pumping plan and pumping technology for concrete pump, promotion and application to provide some practical experience.
Key words: concrete; construction technology
中图分类号：TV544+.91 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02
一、工程概况
济南玉清湖水库出库泵站工程为库内式泵站，是济南市引黄供水玉清湖水库工程中的重要组成部分。本工程结构为整体式钢筋砼箱型结构，混凝土一次浇筑量较大，6000多方混凝土分6次浇完，最大一次1200多方。用常规浇捣机械浇筑比较困难，故我们选用了泵送砼的浇筑方法，并制定出一套切实可行的浇筑方案。
二、施工内容：
基础为桩基筏式钢筋砼底板，在⑦~⑧间，近⑧轴侧设沉降缝一道，沉降缝处设651型橡胶止水2道，654型橡胶止水1道，缝间填嵌沥青杉板。根据这一结构特点，可由沉降缝处将整个结构分为两部分独立进行施工，不另设垂直施工缝；依据工程的结构特点，分别在高程30.95和35.95处设水平施工缝，分三层浇筑成型，以形成流水作业面，尽最大限度的缩短施工时间。
2、施工顺序为：
3、施工缝处理：
砼施工缝采用凸式企口缝，人工凿毛，外露干净砂石，用压力水冲洗干净，刷水泥净浆二度。
二、施工机械：
现场配备HBT60A混凝土输送泵1台，适应其浇筑强度，另设JS500强制式搅拌机2台，PL800砼自动配料系统2台，ZL30E装载机1台，自备120KW发电机2台。
三、浇筑方案：
底板砼浇筑方案：砼浇筑采用斜层浇筑法，自吸水室底板上游测开始，拆管后退，平行浇筑，吸水室墩墙砼时浇筑到预定高程（30.95m），吸水室底板及墩墙砼浇筑完毕，与泵房底板连接处也随之上升到30.65高程时，即开始泵房底板砼的浇筑。如图按顺序分块，按序号分批次，采用铺管前进的方法进行浇筑，直至底板砼浇筑完毕。底板表面用木抹子搓平，原浆压光。
墩墙砼浇筑方案：浇筑自吸水室西北角开始，拆管后退，斜层浇筑。所有墩墙均一次浇筑至预定高程，至泵房前墙浇筑完毕，砼输送管沿泵房内侧浇筑平台顺墙布置，接管前进斜层浇筑，直至预定高程。
四、浇筑方法：
泵送浇筑，用于大体积砼的浇筑。装载机上料到配料斗中，有配料系统完成自动称量、配料，送到强制式拌合机进行拌合，拌好的砼经溜槽进入砼泵拌和料斗，二次拌和后，加压泵送至浇筑现场，通过溜筒卸到浇筑仓面，人工配合软轴式高频率振动器平仓、振捣密实，采用斜层式浇筑，顺序推进。
工艺流程：
由于泵送混凝土与通常意义上的混凝土的施工方法不同，因此
对混凝土拌和物的要求，除了满足设计要求的强度、耐久性等之外，还应满足管道输送的要求，即要求有良好的可泵性，即拌和物能顺利通过管道、不离析、不泌水、不阻塞和粘滞性良好的性能。用于泵送施工工艺的混凝土拌和物，其材料和配合比必须满足以下要求：
材料要求
石子1~3cm
砂子宜选中砂，细度模数2.5~3.2
泵送剂的选用必须通过试验确定
配合比要求
水灰比宜为0.4~.06
砂率 38%~45%
最小水泥用量300kg
3、 混凝土的泵送与浇筑应注意以下几点：
对模板的要求
由于泵送混凝土的流动性大和施工的冲击力大，因此在设计模板时，必须根据泵送砼对模板侧压力大的特点，确保模板和支撑有足够的强度、刚度和稳定性。
混凝土泵送要求
混凝土泵启动后，应先泵送适量的水泥砂浆（与混凝土内除粗骨料外其它成分相同），但不得集中浇筑在同一处。开始泵送时，混凝土泵应处于慢速、匀速并随时可能反泵状态。泵送时，如输送管内吸入了空气，应立即进行反泵吸出混凝土，将其至料斗中重新搅拌，排出空气后再泵送。在混凝土泵送过程中，如须接管长度长于3m时，应预先用水或水泥砂浆，进行湿润和和管道内壁。混凝土泵送中，不得把拆下的泵管内的混凝土撒落在未浇筑的地方。
五、质量控制；砼浇筑前，仓面清理干净且清水湿润，但不能有积水。浇筑过程中，及时排除砼泌水和积水，但不能在模板上开孔，防止灰浆流失。施工缝表面铺2~3cm厚的同灰砂比的砂浆（水灰比减少0.05），随浇随铺，随铺随浇。
严格控制水灰比，拌合时间不少于60s，保证拌和物质量，杜绝不合格料入仓，已经入仓的，坚决清除。
下料高度较大时，采用溜筒等缓将措施或在模板侧面预留浇筑窗口，使砼的自由落差不大于2米。
铺料均匀，每层厚度控制在50~60cm，每次浇筑厚度不超过2米，砼浇筑坡度不大于10度。
铺料采用砼外加剂技术，延长砼初凝时间8-10h，在砼浇筑过程中避免出现冷缝。
采用人工平仓，闸门槽、止水带、预埋件、预留洞及靠近模板附近必须人工平仓，其余不影响模板稳定及埋件位置准确的部位使用振捣器平仓；但振捣器平仓不能代替振捣，砼必须振捣密实，以砼面不再显著下沉、不出现气泡并开始泛浆为准；振捣器插入点距不超过其振动影响半径的1.5倍，且插入下层5~10cm，顺序振捣，倾斜方向一致；小断面粱、板、柱和钢筋密集部位采用小型振捣器结合人工插钎捣实，振动时不得碰触钢筋和模板。
按照设计和规范要求留取砼试块，进行常规试验检测砼强度、抗冻、抗渗性能。
底板浸水养护，现浇平台板洒水湿润养护，墩墙立面喷涂养护液进行养护。
六、砼温度及裂缝控制措施：
采用低温地下水拌合，拌合机、砼泵等同生产和运输系统进行遮盖，降低砼浇筑温度。掺用高效减水泵送剂，降低水灰比，减少水泥用量，降低水化热。合理布置泵管，尽量减少拆、装、移等工作，保证布料均匀。根据结构特点，合理设置施工缝（高程30.95m），以利蓄水养护：砼浇筑完毕，具备养护条件时，开始蓄水，养护底板砼；并根据养护水温的监测结果，调整养护水的深度，使砼表面温度维持基本恒定，避免因温差过大产生裂缝。
混凝土泵范文3
【关键词】高墩；泵送混凝土；塌落度
1、概况
梅子沟大桥为双幅简支预应力连续T型梁大桥，为我处目前承建桥梁中高度最高T梁跨度最大的桥梁，为以后的施工积累了宝贵的经验。梅子沟大桥位于国家重点杭州至兰州高速公路重庆段云阳至奉节段高速公路，第B20合同段（K118+000～K121+000）,主线全长3.00公里。本合同段共设大桥按双幅合计671.90米/1座。本桥上部结构采用装配式部分预应力混凝土T型连续梁，T梁采用现场预制，简支安装，现浇连续接头的先简支后连续的预应力的结构体系，左右线跨径组成均为3×50+3×50+3×50+4×50m。单幅每跨采用5片T梁，全桥共计130片T梁。下部构造为用柱式墩和空心薄壁墩，墩柱平均高度50m，最大高度为79m，设计为C40混凝土，现场采用泵送混凝土。
由于重庆特有的地质条件，施工场地狭小，搅拌站建场地理条件不足，场地的选址只能建立在地势较低较平坦的山谷中，这就必须面对混凝土泵送传输距离远高度大的施工难点，混凝土的现场塌落度难以控制，塌落度过大混凝土泵送过程中易出现混凝土堵管现象，造起浇筑时间过长影响混凝土浇筑质量，尤其在高温期间混凝土初凝快易形成施工缝。塌落度过小的结果，造成混凝土离析、沉底现象，严重影响了混凝土表观性能和结构功能。因此，如何更好的抑制、解决混凝土的塌落度问题是目前泵送混凝土所需解决的重要问题。针对以上问题，本文主要从混凝土使用的原材料着手分析影响混凝土塌落度的原因，并提出应对措施。
2、影响混凝土塌落度的因素及措施
混凝土主要由水泥、水、砂石粗细骨料、外加剂等材料混合而成；泵送混凝土是在普通混凝土的基础上调整砂石粗细骨料级酏、砂率和掺入一定量的粉煤灰混合而成。混凝土塌落度除搅拌方法、搅拌时间长短有关外，一般的来讲，主要于混凝土拌合物的胶凝材料的优劣、用水量、碎石级配、减水剂掺量等关系更密切。
2.1 水泥。水泥的品种、细度、矿物组成以及混合材料的掺量等都会影响混凝土的塌落度。由于不同品种的水泥达到标准稠度的用水量不同，具有不同的和易性。通常普通水泥的混凝土拌合物比矿渣水泥和火山灰水泥的工作性好。矿渣水泥拌合物的流动性虽大，但粘聚性差，易泌水离析。火山灰水泥流动性小，但粘聚性最好。此外，水泥细度对混凝土拌合物的工作性亦有影响，水泥的细度越高，其活性越高，水泥的需水量也越大，同时水泥细度越大，水泥颗粒对混凝土减水剂的吸附能力也越强，极大的减弱了减水剂的减水效果。因此，在实际生产中，当水泥的细度大幅度降低时，混凝土外加剂的减水效果将得到增强，在外加剂掺量不变的情况下，混凝土的用水量将大幅度减少。水泥细度的下降，容易造成混凝土外加剂的过量，引起混凝土产生离析现象。因此，适当提高水泥的细度可改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性，减少泌水、离析现象。
2.2 水。即混凝土的用水量，它是影响水泥混凝土工作性的最主要的因素。新拌混凝土的流动性主要是依靠集料及水泥颗粒表面吸附一层水膜，从而使颗粒间比较。而粘聚性也主要是依靠水的表面张力作用，如用水量过少，则水膜较薄，效果较差；而用水量过多，毛细孔被水分填满，表面张力的作用减小，混凝土的粘聚性变差，易泌水。因此用水量的多少直接影响着水泥混凝土的工作性，而且大量的试验表明，当粗集料和细集料的种类和比例确定后，在一定的水灰比范围内（W/C=0.4~0.8），水泥混凝土的坍落度主要取决于单位体积用水量，而受其他因素的影响较小，这一规律称为固定加水量定则，它为水泥混凝土的配合比设计提供了极大的方便。
2.3 砂、粗集料。砂石料是混凝土中用量最大的材料，砂石料的质量直接影响混凝土的质量，影响塌落度主要原因为（1）砂率，当砂率过大时集料的空隙率和总表面积增大，在水泥浆用量一定的条件下，混凝土拌合物就显得干稠，流动性小；当砂率过小时，虽然集料的总表面积减小，但由于砂浆量不足，不能在粗集料的周围形成足够的砂浆层起作用，使混凝土拌合物的流动性降低。因此，在不同的砂率中应有一个合理砂率值。混凝土拌合物的合理砂率是指在用水量和水泥用量一定的情况下，能使混凝土拌合物获得最大流动性，且能保持粘聚性。（2）粗集料，集料的特性包括集料的最大粒径、形状、表面纹理（卵石或碎石）、级配和吸水性等，这些特性将不同程度地影响新拌混凝土的和易性。其中最为明显的是，卵石拌制的混凝土拌合物的流动性较碎石的好。集料的最大粒径增大，可使集料的总表面积减小，拌合物的工作性也随之改善。此外，具有优良级配的混凝土拌合物具有较好的和易性。
2.4 外加剂。混凝土中使用少量的外加剂（主要是表面活性剂类的减水剂）能使混凝土在不增加水泥浆用量的条件下，获得很好的和易性，增大流动性，改善粘聚性，降低泌水性，降低混凝土的水化热。提高混凝土的耐久性防止混凝土开裂。但是由于减水剂的掺量过大，减水率过高，用水量减少，使减水剂在搅拌机内没有充分发挥作用，而在混凝土泵送过程中不断的发生作用，致使管内混凝土坍落度大于搅拌时的坍落度，容易造成混凝土堵管。因此合理的配合比降低减水剂的用量，使用复合型带引气性能的外加剂可增强混凝土的粘聚性，提高混凝土和易性，解决坍落度损失。
2.5 粉煤灰。在混凝土中掺入适量粉煤灰能极大改善混凝土和易性、密实性及强度性能。减少水泥用量（20%-30%），降低混凝土生产成本。由于粉煤灰出厂批次不一样，质量存在一定的差异，粉煤的细度模数直接影响着混凝土的用水量，细度模数过小，粉煤灰表面积增大用水量随之增大，相反细度模数过大，粉煤灰表面积减小用水量随之减少，混凝土的用水量直接影响着塌落度的大小。因此做好粉煤灰细度模数筛分实验，良好的配合比能有效的降低塌落度损失。
3、总结
笔者以泵送混凝土为例，塌落度是个普遍的问题不仅仅局限于泵送混凝土，此文章可以作为解决混凝土塌落度的参考文件。但影响混凝土塌落度的原因远不止这些，如水泥用量、水泥及掺合料品种、计量等问题都是引起混凝土离析的原因，出现问题通过实验验证是解决办法的最好途径。在平时工作中，应注意观察总结经验，加强细节的管理，遇到问题及时解决。
混凝土泵范文4
关键词:回转支承;混凝土泵车;选型
中图分类号:TU646文献标识码:A文章编号:1673-0992(2010)07A-0127-02
回转支承集支承、旋转和固定功能于一身,在工程机械、机器人、铁路车辆、雷达、风力发电、航天等领域有着广泛的应用。在实际使用中,回转支承不仅要承受不断变化的轴向载荷和径向载荷,同时还要承受外部阿质如:雨水、沙、盐、泥等的污染,因此回转支承的可靠性对产品的性能有着很关键的影响,而回转支承的正确选型是其能可靠工作的重要保证。
1回转支承结构
回转支承按照其结构可分交叉滚子式与四点接触球式等多种,交叉滚子回转支承的滚动体为圆柱体,在内、外套圈上各有两条滚道,每个套圈上的两条滚道互相垂直,相邻滚子的轴线成90。交叉排列,其中一半滚子承受向下的轴向力,一半承受向上的轴向力(下图1)。
图1 交叉滚子式回转支承
四点接触球式回转支承滚动体为球,在内、外套圈上各有两条滚道,每个套圈上的两条滚道是由两圆弧构成,但圆弧中心并不重合,从而构成接触点与接触角(下图2)。当接角角不同时,就能承受不同的轴向载荷和径向载荷。
图2 四点接触球式回转支承
这两种回转支承各有特点。由于四点接触球式回转支承滚子与滚道之间的间隙要大于交叉滚子式的,因此当回转支承承受倾覆力矩作用时,四点接触球式回转支承的倾斜角度会较大,这样会导致臂架末端振幅增大。因此,考虑到臂架振动应尽量小的情况下应该优先选取用交叉滚子式回转支承。
2回转支承的载荷
回转支承将机构的负载由转动部分传递到固定部分。为了能更准确的进行选型,首先需要精确的介定回转支承所受的全部应力,包括由质量、负载和结构惯性产生的影响,而且必须区分固定载荷和变动载荷及动态负载引起的影响,后者构成“疲劳”应力。
按照负载种类的不同,回转支承的载荷大体上可分为以下四种:
轴向载荷――其方向与回转支承的转轴平行,这些轴向载荷的合力称为FA;
径向载荷――在垂直转轴的平面内,这些径向载荷的合力称为FR;
倾斜力矩(弯曲)――在与转轴平行的平面内,在转轴所在平面内产生的力矩称为MT;
回转力矩――控制回转支承选转的力矩称为CD。
为了方便计算回转支承的载荷,需要将径向载荷合力FR通过系数KR转换成等值的转向载荷,对于标准的回转支承,其转换关系如下:
当FR/FA
当0.25
当FR/FA>1时KR=2.4
轻系列和轻系列实心截面轴承,KR=3.225.
等值载荷Feq转换式为:
Feq=FA+KR*FQ ――水平安装的回转支承
Py=MT*KA*KU*KS=517*1*1*1=517kN.m
选用回转支承型号823可以满足使用要求。
3回转支承螺栓计算
为了能有效的传递载荷,最有效的方式是采用螺栓和螺母连接,需要注意的是,焊接是绝对不允许的。
螺栓推荐采用10.9级高抗拉螺栓,特殊情况可彩用8.8级或12.9级,螺母必须是相应螺枪一的同等级别或更高级别,推荐螺母高度等螺栓直径。如果使用垫圈,必须采用淬硬平垫圈(不能使用任何型号的弹簧垫圈),对垫圈要求其屈服强度不少于600Mpa,外径等于2倍螺栓直径,厚度不小于0.3倍螺栓直径。
根据载荷能力选定回转支承后凡要确定相应的固定螺栓,从最恶劣的情况考虑,可以根据下式确定所城螺栓的最小数目:
N=1.6*FK(4*MT-FA*Df)/[Df(TS-FPC)]
式中
N―理论所需螺栓数;FK―螺栓拉伸系数;FA―轴向载荷(kN);
MT―回转支持所受总倾覆力矩(kN.m),Df―紧固圆直径(m);
TS―紧固张力;FPC―因蠕变的张力损失(KN)
螺栓的拉伸系数和张力损失可分别查下图4――图5
图4螺栓拉伸系数 图5螺栓张损失
几种常用螺栓的最小预紧力矩如表2:
表2常用螺栓预紧力矩
需要注意的是,有时候应该更详细的结合具体受力结构来考虑螺栓的预紧力,比如混凝土泵车转台结构和刚度对回转支承与其连接螺栓的影响。理论上,回转支承内圈螺栓分布半径小于外圈的,在螺栓数目相同的情况下外圈螺栓的受力应该好于内圈,但实际并非如此,此时应该借助有限元分析内、外圈螺栓的轴心力并结合螺栓保证载荷来计算其安全系数,否则可能由于螺栓预紧力过大而导致螺栓断裂失效。
4结束语
回转支承在混泥土泵车上主要是连接转台与固定转塔,满足泵车施工时多方位旋转的要求,本文对此进行了初步探讨。影响回转支承使用寿命的因素还有很多,包括回转支承本身的结构、工艺、、齿型参数、公差配合等等,这些均需要做进一步的研究。
参考文献:
混凝土泵范文5
关键词：超高层混凝土泵送；混凝土配合比设计 ；泵送机械选择 ；管路铺设
中图分类号： TU97文献标识码： A
引言
商品砼采用泵送施工已广泛用于建筑工程中，但对于高度大于300m的超高层泵送，因泵送压力过高，所用砼强度高、粘度大，泵送尤其困难,给泵送施工带来一系列有待探讨的技术难题。随着泵送砼的普及推广和迅猛发展，不断研究高强度砼的超高层泵送技术，对于提高超高层建筑施工质量及施工效率具有相当的实用价值和经济意义。
1.超高层泵送技术难点
对于高度大于200m的高标号混凝土超高层泵送来说，混凝土强度高、黏度大，因此泵送压力较高，泵送施工尤其困难，给整个施工浇筑过程带来一系列有待探讨的技术难题。
这种高强度混凝土的超高压泵送因混凝土压力过高，容易产生泄漏导致混凝土离析、堵管等诸多问题，一直是混凝土施工的一大难题，要解决此难题，必须解决设备的高可靠性和超强的泵送能力，超高压混凝土的密封、超高压管道、超高压混凝土泵送施工工艺及管道内剩余混凝土的水洗等方面的技术问题。
从混凝土泵的选型、混凝土配合比及混凝土拌制、运输、泵送的整个过程中，任意一个环节出现偏差，都可能造成泵送失败。
2.混凝土配合比的设计要求
2.1配合比设计
混凝土配合比设计合理,是泵送作业顺利进行而又经济的关键，混凝土配合比包括骨料级配、水泥含量、混凝土的稠度三大要素,这三大要素相互交叉发挥作用.比如:当细骨料或水泥含量小而无法泵送时,可取用较理想的骨料级配,提高含砂量,多加水等方法来提高可泵性;当骨料级配不当,含砂量过低,或片状碎石过多,可增加些10~25mm卵石,改变粗骨料级配,也可适当地多加水泥或水,可以部分地改善其可泵性。
2.2合理适用的配合比
(1)水泥用量:超高层泵送混凝土的水泥用量必须同时考虑强度与可泵性,水泥用量过少强度达不到要求;过大则混凝土的黏性大、泵送阻力增大,增加泵送难度,而且降低吸入效率.因此,尽量使用保水性好、泌水小的普通硅酸盐水泥,其易于泵送。
(2)细骨料:为确保混凝土的流动性满足要求,骨料应有良好的级配.为了防止混凝土离析,粒径在0.315mm以下的细骨料的比例应适当加大.通过0.315mm筛孔的砂,宜不少于15%,而且优先选用中砂,其可泵性好。
(3)粗骨料:在泵送混凝土中,粗骨料粒径越大,越容易堵管,常规的泵送作业要求最大骨料粒径与管径之比不大于1:3.在超高层泵送中,因管道内压力大,易出现离析,最大骨料粒径与管径之比宜小于1:5,若其中针状、扁平的石子含量过大,泵送性能差,含量应控制在5%以内.为了防止混凝土泵送时堵塞,粗骨料还应采用连续级配。
(4)砂率：砂率太大,管内的摩阻力大;砂率太小,混凝土容易产生离析.泵送混凝土的砂率宜控制在40%~45%,高强泵送混凝土砂率选用28%~35%比较合适。
(5)坍落度:普通泵送混凝土的坍落度在160mm左右最利于泵送,坍落度偏高易离析,偏低则流动性差.在超高层泵送中为减小泵送阻力,坍落度宜控制在180~200mm。
(6)水灰比：水灰比小于0.45时,混凝土的流动阻力很大,可泵性差;水灰比太大,阻力减少,但混凝土又容易离析,因此水灰比宜选用0.50~0.60.而超高层建筑的混凝土强度通常较高,为了配制高强度混凝土,一般采用较小的水灰比,控制在0.30~0.38之间.为了解决因水灰比太小而引起的混凝土流动阻力太大的矛盾,可在高强泵送混凝土中加入适量的泵送剂,以增加混凝土的流动性。
3.混凝土的泵送
3.1机械选择
泵送机械的输送能力，和其他辅助设备均要符合施工要求。
3.2输送管路的布置
根据现场情况选定了检泵的最佳停放位置，泵管布置中尽量减少弯管和软管弯管尽量采用大弯管,最大限度的降低泵送管道阻力。根据泵送高度确定泵与建筑物的水平距离，同时满足砼运输车辆的供料方便及砼泵的清洗和排水条件。
3.3砼泵送施工要求
（1） 泵送砼模板的要求
泵送砼坍落度较大、浇筑速度快，新浇筑的砼侧压力较大。施工中墙体采用大钢模板，柱子采用 定型钢模板。为防止漏浆，模板要求拼缝严密、安装牢固，模板与楼板接触处先抹一层砂浆找平，加强支撑，防止变形。
（2） 泵送砼的要求
泵送砼浇筑速度快、改坍落度大，振捣时产生的侧压力大。要求钢筋绑扎牢固，墙、柱竖向钢筋在砼浇筑之前进行测量定位，用定做的钢筋固定卡子固定，保证砼钢筋位置准确。预应力梁钢绞线加密定型支架，保证预应力筋的矢高和位置。
(3)砼泵送
a每车砼出料前高速搅拌1分钟，以保证砼的均匀性。
b正式泵送之前，泵送水泥浆或水泥砂浆湿润泵体和输送管线。
c泵送过程中尽量避免中断，因此必须配足罐车，保证砼连续供应。
d泵送过程中经常检查破坍落度，坍落度过小而无法泵送时适当加人同类型的减水剂搅拌，再进行泵送。
e夏季高温季节泵送时，输送管采取覆盖遮阳并向泵管上喷洒冷水降温。
f冬季进行泵送时，对砼泵采取挡风措施，用矿棉保温瓦将输送管包裹进行保温。
g泵送结束后按要求进行管道清洗。
4.故障应急措施
堵管：超高泵送时，容易反泵，不容易发生堵管。若发生堵管，其部位一般出现在水平段弯管或锥管处，特别是水平段与垂直管相接的弯管处。
处理方法：先进行反泵疏通，其它人员对堵管部位用榔锤敲打该处。若排除堵管无效，可先将液压闸阀关闭，待泄压后，清除堵管中的混凝土，接好管道，开启液压闸阀再继续泵送。
预防措施：泵送150米以上高层时，必须将混凝土坍落度控制在18-22㎝之间，同时防止混凝土离析、泌水。
爆管：爆管一般出现在泵机出口端附近的管道，特别是水平段与垂直管相接的弯管处。
处理方法：关闭垂直管与水平管处的液压闸阀并更换管道。
预防措施：定期用红外线测厚仪检测水平段与垂直初始段输送管的厚度，厚度小于4毫米则更换。
混凝土泵范文6
郧西县佘家湾钢管拱桥,设计为1-70 m系杆拱主梁采用预应力混凝土梁。主桥采用人字坡。桥纵坡为4%、竖曲线半径R=1000 m。
主拱拱肋采用下承式上下弦管无铰拱,计算跨径70.00 m,计算矢高14.00 m,矢跨比l/5,每片拱肋由2根φ800×16 mm的钢管组成,内灌C50微膨胀混凝土作为弦杆,上弦和下弦横向两根钢管之间用平联钢板(厚δ=l6 mm)作为腹板联接,在平联板内内灌注C50微膨胀混凝土。在桥面以上、上下弦之间采用PES7-73拉索,组成桁式拱肋。拱肋高2.00 m,宽0.80 m。两主拱肋间中心距为17.40 m,共设2组“一”字横撑和2组“K”字横撑,每道横撑均为空钢管桁架,由设置在拱肋上、下弦管间腹板上的φ800×16 mm(直撑)和φ800×16 mm(斜撑)组成。拱肋钢结构分为主拱钢结构、横撑、K撑及附属钢结构,总重约为165吨。桥梁总体布置如图1:
本工程根据对称与均衡加载原则,以拱顶为对称中线组织钢管混凝土的灌注施工。为了保证拱肋混凝土的密实性,采用在拱肋两端泵送浇筑钢管拱肋混凝土的泵送顶升压注浇筑方法,灌注时由输送泵将混凝土连续不断地自下而上压入钢管拱内,且不需振捣,直至管顶冒出混凝土使管内混凝土密实为止。
2 施工方案
2.1 施工顺序
钢管混凝土灌注施工顺序为:C50微膨胀混凝土配制开设排浆口焊接进料短管布设输送泵管人工浇筑进料管以下区段混凝土(拱脚第二次混凝土浇注时完成)压注清水湿润输送泵管泵送高标号砂浆对称泵送C50微膨胀混凝土从拱顶排浆孔振捣混凝土关闭防回流截止阀清洗泵管完成泵送。结合实际进度,拱肋钢管砼的灌注顺序为:左侧上拱肋右侧上拱肋左侧下拱肋右侧下拱肋左侧缀板右侧缀板。单片单根拱肋必须在1.5 h内灌注完毕。全桥拱肋钢管混凝土灌注计划8 h完成。
2.2 关键技术
(1)拱肋混凝土在灌注时不能中断,要连续灌注。
(2)在灌注混凝土时要求必须纵向严格对称进行。泵压过程中需注意泵的压力和扬程,泵的压力一般控制在16MPa以下。
(3)拱肋单片泵送时,需确保单侧上、下弦拱内混凝土在混凝土初凝前完成,所以在泵送完一道管时应及时连接好下一道管的输送管,以缩短泵送时间。
(4)钢管拱内的混凝土强度达到50%以上时,即可以拆除钢管拱肋上的灌注孔、排气孔,所有的孔都应该用原切割下来的钢板焊接封闭。切割、焊接时,需做好降温处理,避免烧伤混凝土。孔封闭应焊接平整光滑,不突出和漏焊。
(5)待拱肋混凝土的强度均达到设计强度的80%之后,检查拱肋混凝土是否密实。管内混凝土的浇灌质量,采用超声波检测。
(6)为了承担混凝土产生的水平力,需分阶段张拉纵梁预应力束。
(7)端横梁的变形控制是全桥施工的关键。应在主桥墩两侧面做好测量标志,用全站仪观察每一个阶段的墩顶水平位移情况。
3 施工工艺
3.1 C50微膨胀混凝土的配制
为了保证混凝土能充满钢管,密实,混凝土必须具有无收缩补偿的性能,也就是微膨胀性。钢管拱混凝土特殊的施工工艺,要求混凝土在不加振捣的情况下自密实成型具有低气泡、高流动性、坍落度要求18~22cm,粗骨料在顶升过程中不能因自身的重力而下落,否则就会造成顶升压力过大而失败。在设计混凝土配合比的过程中,碎石应稍微呈悬浮的状态,不能有下沉现象,而且还要防止离析,2 h坍落度损失<3cm。为能连续泵送,要求混凝土的初凝时间在8h以上。出于工期方面的考虑和现场施工的张拉要求,要求混凝土在浇注后能尽快地达到张拉的要求,混凝土具有早强性,要求5天强度≥90%混凝土的设计强度。
3.2 泵送设备的配置
泵送设备及其能力要求:每次泵送均在两端布置1台高压固定式混凝土输送泵同步进行泵送。每台泵车平均每小时泵送30 m3混凝土,考虑一些其他因素,每片拱肋单根计划在2 h内完成泵送。输送泵的系统泵压一般在8MPa左右,不能超过16MPa,防止爆管。综合以上各项因素,选用三台HBT-60型高压固定式混凝土输送泵作为泵送机械,其中一台作为备用泵。
运输车辆的配备:共配备了5辆混凝土搅拌车,为了避免在灌注的时候出现间断,要多配备1台备用车,随时根据施工实际情况作出相应调整。
混凝土搅拌的设备:设有一座拌和站,在开始搅拌前,对所有搅拌设备、发电设备和水处理设备进行施工前全面检验调试,符合施工条件后,方可进行施工。
另外,还需配备两台高压水枪,以便混凝土从出浆孔冒出后,随即清洗拱身。
3.3 灌注管、排气管及冒浆孔的布置
吊装前应在拱肋上焊接完拱肋混凝土灌注管、排气管及冒浆孔。
单侧单根拱肋设置二个灌注孔,于拱肋对称中心线对称设置在拱肋上部管壁,灌注孔与拱肋轴线成30 °角,。沿拱肋轴线上设置二个冒浆孔,在跨中位置附近设置。
排气管及冒浆孔直径为20 cm,灌注砼时,留出砼后立即用木楔封堵。
钢管拱内砼的强度达到设计50%以后,可拆除钢管拱肋上的灌注管、排气管及冒浆孔,所有的施工用孔均用原来切割下来的钢板复原焊接封闭。 3.4 泵管的布置
泵管采用直径为125 mm高压管,由搅拌站派专职技术人员进行排定。在压注孔的位置及管道线路上,搭设支架专门用于架设混凝土输送泵管,确保管道的牢固,尽量减少弯头的数量。为了避免泵送过程中发生堵塞、爆裂和泄露等现象的发生,在泵管对接之前,仔细检查管内壁是否清洁,接头和密封圈是否完好。对接好之后,对输送管还要逐节进行检查,以确保管节接口的严密性,杜绝混凝土顶升过程中发生脱管的现象。另外,在现场还要配备同样长度数量的泵管、弯头和密封圈一套,用来避免意外的发生,对备用管道的更换要先进行试验,熟练掌握。泵管安装好之后,禁止人员在管道上行走。
在混凝土浇注前,应在压浆管上设置防回流截止阀(法兰盘),并对压浆管与拱肋钢管及法兰盘接口的焊缝进行加劲处理。
3.5 人工浇筑压浆管以下区段混凝土
人工浇筑压浆管(低端压注管)以下区段混凝土即拱脚第二次混凝土浇注时拱脚段拱肋有2 m的拱肋钢管混凝土须灌注。该区段混凝土直接采用输送泵输送,插入式振捣器振捣。施工前在距拱肋与拱脚接触界面上50 cm处拱背轴线上开直径25 cm的圆孔,作为拱肋钢管混凝土通过此孔输送,插入式振捣棒也通过此孔伸入振捣,确保拱肋混凝土密实。混凝土灌注后顶面应比压浆管口低40~50 cm,以免后续钢管混凝土泵送时集料分离,造成混凝土不密实、蜂窝、麻面等质量问题。
3.6 泵管水密试验及管内废渣清除
泵送混凝土之前,要将压浆管上的防回流截止阀关闭,在输送泵料斗内装清水泵送,检查泵管是否有漏气现象,另外,用清水从拱顶排气管注入,对钢管内所有废渣及锈迹完全清洗,并由拱脚段的排渣孔(直接利用拱脚第二次混凝土浇注时在距拱肋与拱脚接触界面上50 cm处拱背轴线上开直径10 cm的圆孔作排渣孔,)排出,清洗完后封固排渣孔。
3.7 泵送高等级砂浆
在泵送混凝土之前先泵送2 m3高等级砂浆润泵管,主要作用是湿润管道减小混凝土泵送阻力,注意砂浆不得进入钢管拱内。
3.8 泵送C50
微膨胀混凝土 浇注时间选择一天中温度较低时进行。拱肋采取全跨度从两侧拱脚处对称地连续浇筑,并在拱脚混凝土初凝前全部完成。钢管拱灌注时按照如下步骤及要求进行:
(1)混凝土拌制时各种组成材料应计量准确,外加剂宜拌制成均匀溶液加入拌和,每盘净拌时间不得少于2 min。
(2)泵送混凝土拌制时,试验室人员要随时抽取施工时样品,根据施工条件来调整混凝土配合比。
(3)混凝土坍落度出料时须大于20 cm,泵送时须大于18 cm,且无离析泌水,严禁向搅拌车内加水,以防止造成质量事故;对坍落度过大的混凝土,应立即退回搅拌站,并通知搅拌站采取相应调整措施进行控制;
(4)钢管拱肋混凝土施工应选择在常温下进行,施工时备好土工布、水管等,土工布铺在钢管拱上,以作好养护准备,并防止突然升温,给浇筑带来不利影响。混凝土顶升时,应测量拱肋表面温度,如温度过高,须在拱肋表面覆盖土工布并浇水降温。
(5)拱肋混凝土由高压固定泵自拱脚压注管自下而上灌入拱肋无需振捣。开始泵送时,泵机应处于低速压送状态,并应注意观察泵的压力和各部件工作情况,待压送顺利后方可提高政策压送速度。
(6)泵送混凝土时要尽量避免停泵现象出现。在施工时,如果混凝土供应不充足时,要尽快降压减速,防止中断。
(7)当混凝土压送困难时,泵压升高,管路产生振动时,要放慢压送速度或使泵反转,并且要检查管道,避免堵管。
(8)压送混凝土时,料斗应装满混凝土。在混凝土压送过程中,如若有空气,要立即反泵,待空气与混凝土都排出管内,方可正转继续工作。
(9)当输送泵管被堵塞时,关闭防回流截止阀,可用木棍敲打管路,找到被堵的段落,待混凝土泵卸压后将其管道拆卸下来,取出造成堵塞的物品,并检查其余管路无堵塞后才可接管。重新压送混凝土时,应打开防回流截止阀再行泵送。
(10)单片拱肋钢管混凝土泵送时,应严格遵循拱肋两边对称的施工要求,防止一边上升过快引起拱圈纵向振动。可通过混凝土产量、混凝土泵送量及敲击检查结果等来判断,两岸管内混凝土长度差不超过1 m。施工人员要随时保持联系,保证两端混凝土顶升速度同步对称。
(11)当排浆孔有浆排出时,放慢泵送速度,每泵一下需停一下,并人工配合用竹竿等在排浆孔,使多余的气体和浆液排出,直到干净混凝土(排气管内流出的混凝土浓度与泵送混凝土浓度相同)溢出为止,然后稳压,关闭防回流截止阀。
(12)待灌注到设计标高后,用插板堵死管口,关闭止回闸阀,防止混凝土外溢,再清洗泵管。泵送过程中应随时注意泵送压力,发现泵送困难时及时换用备用接头。
(13)钢管混凝土在达到80%强度之前,需间隔2~3 h对钢管表面进行浇水降温。
3.9 清洗设备及封堵压、排浆孔
清洗、拆除输送泵管,待混凝土泌水停止后,割掉压浆管等并用原割钢板复原封度焊接,以防雨水进入,防止炭化反应。