鋼管廠AOD臺車混凝土墻基座開裂后安全性鑒定

  混凝土墻基座開裂后存在安全隱患，此類結構安全性檢測鑒定案例較少。浙江至德鋼業(yè)有限公司結合工程實例介紹混凝土墻基座開裂后安全性鑒定，為類似工程提供參考?；炷粱休d機器重量和負荷，保證AOD臺車平穩(wěn)正常運行，故混凝土墻基安全性必須得到保證。通常，混凝土結構在使用過程中會出現(xiàn)裂縫，其導致持久強度的降低，如保護層剝落、鋼筋腐蝕、混凝土碳化等，存在安全隱患，故需對開裂后混凝土結構的安全性鑒定。本文介紹鋼管廠AOD臺車混凝土墻基座開裂后安全性鑒定。鋼管廠房的AOD臺車混凝土墻基座建于2006年，為鋼筋混凝土結構，該基座長22.5m，每側寬2.54m，地面以上高度為5.36m，實景照片見圖。AOD臺車在生產過程中對混凝土墻基座略有振動，且有高溫影響?；鶅葌仍O有隔熱措施，基座外側未設置任何保護措施。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)場對該混凝土墻基裂縫表面寬度及裂縫深度進行檢測，部分檢測結果見表。通過對裂縫深度和裂縫表面寬度檢測結果進行分析可知，基座裂縫主要分為3個類型：第一類為沿墻體高度方向基本通長開裂，裂縫表面寬度0.15mm~0.30mm，裂縫深度80.6mm~236.3mm；第二類為長度較短的豎向裂縫，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。現(xiàn)場隨機抽取部分位置，采用鉆芯法檢測混凝土抗壓強度，部分位置檢測基座內部混凝土抗壓強度，檢測結果表明混凝土抗壓強度滿足設計要求。通過現(xiàn)場檢測，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計及驗收規(guī)范要求，并通過局部鑿除，鋼筋直徑滿足設計要求。經查閱相關資料（送檢報告等），墻基鋼筋力學性能滿足設計要求。

  該基座上設備生產過程分為靜置、搖爐、冶煉、出鋼4個階段，4個階段按順序循環(huán)，一個循環(huán)約60分鐘?，F(xiàn)場在基座上每個設備支座處各放置3個加速度傳感器，采集生產過程中每個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）加速度時程曲線，加速度傳感器布置見圖。本次采用ABAQUS有限元模擬軟件對該基座進行有限元模擬計算。該基座為鋼筋混凝土構件，混凝土采用單元、鋼筋采用單元。按照結構構件之間的實際連接構造和構件與基礎的實際連接構造設置邊界位移條件。根據(jù)委托單位提供的荷載信息，基座上爐體自動為700噸，滿載時860噸，爐體荷載通過基座上的4個支座作用于基座，將爐體荷載平均分配到4個支座，A側兩個支座每個另加64噸的荷載。南端的活動平臺及大門（加配重）折算為面荷載施加于基座頂面。根據(jù)振動測試結果，機器設備產生的激勵以正弦波輸入，正弦波的頻率及振幅按實測振動頻率及實測最大加速度值輸入。

  首先計算結構自身動力特性，計算結構前十階自振周期，計算結果見表，第一階和第三階振型示意圖見圖。根據(jù)計算結果，第一階、第二階的結構自振頻率為32.9Hz左右，根據(jù)振動檢測結果，基座在靜置狀態(tài)上部爐體作用于基座的振動頻率為50 Hz左右，該頻率一直作用于整個生產過程，另搖爐、冶煉、出鋼工作狀態(tài)時，爐體作用于基座的振動頻率較小，外部振動頻率與結構自振頻率不重合。分別計算無振動作用及有外部振動（靜置、搖爐、冶煉、出鋼）作用下混凝土和鋼筋的應力應變值，各工況下混凝土及鋼筋最大應力計算結果如表。經計算，各工況混凝土及鋼筋的最大應力均小于設計值。將各工況各控制截面的應變實測值與理論值進行比較，結果見圖。據(jù)圖可知，各控制截面各工況作用下應變實測值小于理論值。

  該結構第一振型自振頻率為32.9Hz，與實測振動頻率不重合，不存在共振現(xiàn)象。根據(jù)裂縫檢測結果，第一類裂縫沿基座長度方向基本等間距分布，裂縫自上而下基本通長開裂，該類裂縫主要由于混凝土收縮，產生收縮應力，當收縮應力大于混凝土抗拉強度時，混凝土開裂。第二類裂縫是第一類裂縫產生初期，早期收縮裂縫在收縮應力較大處先開裂，裂縫分布不規(guī)律，混凝土開裂后早期應力得到釋放，后期產生的收縮應力集中在某些已開裂位置繼續(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)則網狀裂縫，該類裂縫主要由混凝土養(yǎng)護過程中水分快速揮發(fā)導致混凝土表面形成干縮裂縫。另兩混凝土基座間為煉鋼爐，經現(xiàn)場了解，爐體溫度為1700℃，基座內側雖采用防火磚、鋼板等保護隔熱措施。但基座內側產生較高的溫度場，在溫度場作用下，在基座表面產生拉應力，對裂縫的產生和發(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)建筑可靠性鑒定標準》第6.2.5-1條，在室內正常環(huán)境下的重要構件，當裂縫寬度大于0.3 mm時，構件的使用性等級評為c級。所測裂縫寬度最大值為0.3mm，故上述裂縫尚不明顯影響構件的使用性。

  對裂縫進行鑒定，結論如下：根據(jù)檢測結果和結構分析，該基座裂縫的產生主要是由混凝土收縮和混凝土失水干縮引起，另基座內側的高溫形成的溫度場對裂縫的產生和發(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件的使用性，考慮結果耐久性的要求，建議對裂縫進行處理。該基座混凝土抗壓強度均滿足設計要求，其鋼筋配置滿足設計及驗收規(guī)范要求，碳化深度小于裂縫深度。根據(jù)振動測試結果，結構自振頻率與外部振動頻率不一致，經有限計算軟件ABAQUS結構分析，混凝土及鋼筋最大應力均小于設計值，各工況下各控制截面的應變實測值小于理論值。綜上所述，該結構的安全性等級評定為B級。本文以工程實例介紹了混凝土墻基座開裂后安全性檢測鑒定，文章中主要闡述了檢測項目、結構分析及安全性判定，為類似工程提供參考。