插入杯口式箱形柱木斜楔代替鐵楔固定方法的探究

1、插入杯口式箱形柱木斜楔代替鐵楔固定方法的探究摘要：一汽大眾天津工廠項(xiàng)目結(jié)構(gòu)為鋼排架結(jié)構(gòu)，其中箱形柱柱腳設(shè)計(jì)為插入杯口的 形式。此類箱形柱傳統(tǒng)的固定方式采用鋼斜楔插入杯口與鋼柱間隔處。實(shí)踐中存在緊固力不 足，接觸面摩擦力不足，受震易松動(dòng)等問題。本文依據(jù)天津一汽一大眾總裝車間項(xiàng)目插入杯 口箱形鋼柱（以下簡稱“杯口柱”）的固定方法，對木斜楔代替鋼斜楔的固定杯口柱的施工 方法進(jìn)行探究。關(guān)鍵詞：杯口柱 固定方法 木斜楔天津一汽大眾總裝車間廠房箱形柱的柱腳設(shè)計(jì)為插入基礎(chǔ)杯口的形式固定，由于鋼柱 承受荷載大，鋼柱柱腳插入杯口深度為1.5m。柱邊與杯口邊界距離為10cmo鋼柱校正完成 后，交由土建進(jìn)行施工，為

2、保證土建施工前固定及澆筑混凝土過程屮鋼柱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，一般 將杯口邊緣與鋼柱之間插入鋼斜楔以保證校正完成的鋼柱位置不受破壞。根據(jù)過往現(xiàn)場實(shí)踐，重型機(jī)械的行駛及混凝圖澆筑振搗過程中，鋼斜楔往往存在易松動(dòng) 甚至脫落的情況。因此，本文將対木斜楔代替鋼斜楔固定鋼柱的方式進(jìn)行探究。傳統(tǒng)的鋼斜楔固定方式易松動(dòng)脫落首先因?yàn)閯偛谋旧韯偠却?，不易貼緊鋼柱和混凝土表血。 即由于鋼斜楔與鋼材，鋼斜楔與承臺混凝土之間的摩擦力由鋼斜楔自身的彈力提供，而鋼材 本身剛度導(dǎo)致其能產(chǎn)生的變形有限，受到擾動(dòng)產(chǎn)后產(chǎn)生一定位移，彈力即消失致其易松動(dòng)。 另外，鋼與鋼，鋼與混凝土之間滑動(dòng)摩擦系數(shù)小，也是導(dǎo)致其易松動(dòng)的重耍原因。而木楔子 由

3、于自身剛度低，木與鋼，木與混凝土之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)大，使其能夠很好的固定鋼柱且 自身不易松動(dòng)導(dǎo)致已固定好的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。下面我們將木楔與鋼楔的性能進(jìn)行對比。如圖所示承臺與斜楔之間角度為3° ,為便 于分析，將斜楔設(shè)為長300mm,寬100mm的等邊三角形，采用敲擊的方式插入夾角為60° 的鋼與混凝土產(chǎn)生的空間之中。設(shè)斜楔中點(diǎn)位置位移為x。質(zhì)量為10kg的鐵錘以10m/s的 速度進(jìn)行一次敲擊，且無其他能量損耗。固由能量原理得以下計(jì)算過程：敲擊的動(dòng)能等于變形能與摩擦能z和t=ud+ufl+uf2摩擦能：uf=fn* u *x 其中 fn= a l*e*a/l a l=x*tan60

4、°變形能：ud=fn* a l*2/2 沖擊動(dòng)能：t=m*v2/2上述汁算中t為動(dòng)能，uf為摩擦能，ud為變形能，為兩種材質(zhì)之間動(dòng)摩擦系數(shù)，fn 為兩種物體之i'可壓力，a l為所取點(diǎn)的法向位移，e為所選材料彈性模量（鋼材e収200gpa, 木材e取logpa）, a為所選物體與接觸面積。材質(zhì)件動(dòng)摩擦因數(shù)取值如下表：材質(zhì)滑動(dòng)摩擦因數(shù)材質(zhì)滑動(dòng)摩擦因數(shù)鋼鋼（干燥）0.15木鋼（干燥）0.3鋼鋼（潮濕）0.10木鋼（潮濕）0.16鋼混凝土（干燥）0.4木混凝土（干燥）0.6鋼混凝土（潮濕）0.3木-混凝土（潮濕）0.5綜合求解上述各式得出：采用鋼楔斜在干燥環(huán)境下x=0.17mm 采

5、用鋼楔斜在潮濕環(huán)境下x=0.18mm 釆用鋼楔斜在干燥環(huán)境下x=0.46mm 采用鋼楔斜在潮濕環(huán)境下x=0.48 假設(shè)此時(shí)鋼柱受到外界擾動(dòng)為豎直向上的力fy,如圖所示。此時(shí) fn=1.o2kn此時(shí) fn=1.08kn此時(shí) fn=2.76kn此時(shí) ifn=2.88kn隨fy增大，當(dāng)斜楔子開始產(chǎn)生滑動(dòng)時(shí)，即視為其開始松動(dòng)，而產(chǎn)生滑動(dòng)時(shí)，即為固定結(jié)構(gòu) 遭到破壞時(shí)的力。經(jīng)推導(dǎo)得出fy=2* u fncos30°o即得到不同材質(zhì)，不同環(huán)境下，楔斜所能承受的最大擾動(dòng)力：干燥木楔fy=2.39kn潮濕木楔fy=1.99kn干燥鐵楔fy=o.35kn潮濕鐵楔fy=0.16kn從而分析數(shù)據(jù)可以看出，無

6、論早干燥或是雨后潮濕天氣，木楔子固定箱形柱所能承受的擾動(dòng) 性能都要優(yōu)于鐵楔固定箱形柱的方法。實(shí)踐中，我們各取46根鋼柱分為兩組，每組23根。隨現(xiàn)場施工，分別使用木斜楔與鋼 楔斜進(jìn)行鋼柱固定。測定安裝與土建打灰后偏差數(shù)據(jù)，得出數(shù)據(jù)見附表天津一汽大眾總裝 車間工程六單元箱形鋼柱測繪記錄，可以明顯看出，安裝完成至混凝土澆筑完成。釆用木 楔斜固定的鋼柱水平位移均可控至3mm以內(nèi)，標(biāo)高無變化；而采用鋼斜楔固定的方式，其 屮5根偏差超過6mm,其余偏差可控制在5mm以內(nèi)。而從現(xiàn)場情況看，這五根箱形柱的鋼 楔斜已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的松動(dòng)。從經(jīng)濟(jì)效益來看，每根箱形柱需用8件斜楔來固定，每件鋼斜楔重量3kg,固定每根箱 形柱的鋼楔斜需要8根。本工程中，杯口柱數(shù)量共計(jì)299根，采用鋼楔斜時(shí)，以加工成品單 價(jià)5000元/噸計(jì)算，共計(jì)需花費(fèi)技措40000元。采用木楔斜時(shí)，以木材單價(jià)1000元/立方米 記，共計(jì)花費(fèi)技措7200元。結(jié)語：綜上，我們從理論分析、