第三篇坊工结构 第16章圬工结构的基本概念与材料 16.1圬工结构的基本概念 以砖、石材作为建筑材料，通过将其与砂浆或小石子混凝土砌筑而成的砌体所建成 的结构称为砖石结构：用砂浆砌筑混凝土预制块、整体浇筑的混凝土或片石混凝士等构 成的结构，称为混凝土结构。通常把以上两种结构统称为圬工结构。因为在公路桥涵结 构中砖的应用有限，而且主要应用的烧结砖的制造要占用农田并对环境造成污染，故本 教材未纳入砖材料相关内容。 圬工结构中的石及混凝土预制块等总称为块材。块材材料的共同特点是抗压强度高 而抗拉和抗剪强度低，因此，在桥涵工程中圬工结构常用作以承压为主的结构构件，如 圬工拱桥的拱圈、桥的重力式墩台及扩大基础、涵洞及重力式挡土培等。 圬工结构常以砌体形式出现。砌体是用砂浆将具有一定规格的块材按要求的砌筑规 则砌筑而成，并满足构件既定尺计和形状要求的受力整体。砌筑规测主要是为保证砌体 的受力尽可能均匀。如果块材排列不合理，使各层块材的竖向砌缝或灰缝重合于几条垂 直线上，则这些重合的竖向灰缝将砌体分割成彼此间不相联系和咬合的几个独立部分， 因而不能共同整体地承受外力，削弱甚至破坏结构物地整体性。为保证砌体的整体性和 受力性能，必须使砌体中的竖向灰缝互相咬合和错缝。 圬工结构之所以在桥涵结构中能得到广泛应用，是因为它有着下述主要优点： (1)天然石料、砂等原材料分布广，易于就地取材，价格低废 (2)有较强的耐久性、耐火性及稳定性，维修养护费用低： (3)施工简便，不需特殊设备，易于掌握： (4)具有较强的抗冲击性能及较大的超载性能。由于圬工结构一般体积较大，重 量大、刚度大，当构件受力时，其恒载与活载相比，恒载所占的比例较大，因而抗冲 击能力强，超载能力大： (5)与钢筋混凝土结构相比，可节约水泥和钢材，砌体砌筑时不需模板，可以节省木 材。 除以上主要优点外，圬工结构也存在明显的缺点，限制了其应用范围，例如： (1)自重大。由于砌体强度不高，特别是抗拉、抗剪强度很低，故构件截面尺 寸大，材料用量多，造成结构自重大： (2)施工周期长，机械化程度低。砌筑工作相当繁重，操作主要靠手工方式： (3)抗拉、抗弯强度很低 抗震能力差。由于砌体是靠砂浆的粘合作用将块材 形成整体，故砂浆和块材的粘结力相对较弱。 16.2材料种类 16.2.1材料种类 桥涵圬工结构的材料主要有石材、混凝土，砂浆和小石子混凝士。 1)石材 石材是无明显风化的天然岩石经过人工开采和加工后的外形规则的建筑用材。它 16-1
16-1 第三篇 圬工结构 第16章 圬工结构的基本概念与材料 16.1 圬工结构的基本概念 以砖、石材作为建筑材料，通过将其与砂浆或小石子混凝土砌筑而成的砌体所建成 的结构称为砖石结构；用砂浆砌筑混凝土预制块、整体浇筑的混凝土或片石混凝土等构 成的结构，称为混凝土结构。通常把以上两种结构统称为圬工结构。因为在公路桥涵结 构中砖的应用有限，而且主要应用的烧结砖的制造要占用农田并对环境造成污染，故本 教材未纳入砖材料相关内容。 圬工结构中的石及混凝土预制块等总称为块材。块材材料的共同特点是抗压强度高 而抗拉和抗剪强度低，因此，在桥涵工程中圬工结构常用作以承压为主的结构构件，如 圬工拱桥的拱圈、桥的重力式墩台及扩大基础、涵洞及重力式挡土墙等。 圬工结构常以砌体形式出现。砌体是用砂浆将具有一定规格的块材按要求的砌筑规 则砌筑而成，并满足构件既定尺寸和形状要求的受力整体。砌筑规则主要是为保证砌体 的受力尽可能均匀。如果块材排列不合理，使各层块材的竖向砌缝或灰缝重合于几条垂 直线上，则这些重合的竖向灰缝将砌体分割成彼此间不相联系和咬合的几个独立部分， 因而不能共同整体地承受外力，削弱甚至破坏结构物地整体性。为保证砌体的整体性和 受力性能，必须使砌体中的竖向灰缝互相咬合和错缝。 圬工结构之所以在桥涵结构中能得到广泛应用，是因为它有着下述主要优点： （1）天然石料、砂等原材料分布广，易于就地取材，价格低廉； （2）有较强的耐久性、耐火性及稳定性，维修养护费用低； （3）施工简便，不需特殊设备，易于掌握； （4）具有较强的抗冲击性能及较大的超载性能。由于圬工结构一般体积较大，重 量大、刚度大，当构件受力时，其恒载与活载相比，恒载所占的比例较大，因而抗冲 击能力强，超载能力大； （5）与钢筋混凝土结构相比，可节约水泥和钢材，砌体砌筑时不需模板，可以节省木 材。 除以上主要优点外，圬工结构也存在明显的缺点，限制了其应用范围，例如： （1）自重大。由于砌体强度不高，特别是抗拉、抗剪强度很低，故构件截面尺 寸大，材料用量多，造成结构自重大； （2）施工周期长，机械化程度低。砌筑工作相当繁重，操作主要靠手工方式； （3）抗拉、抗弯强度很低，抗震能力差。由于砌体是靠砂浆的粘合作用将块材 形成整体，故砂浆和块材的粘结力相对较弱。 16.2 材料种类 16.2.1 材料种类 桥涵圬工结构的材料主要有石材、混凝土，砂浆和小石子混凝土。 1）石材 石材是无明显风化的天然岩石经过人工开采和加工后的外形规则的建筑用材。它
具有强度高、抗冻与抗气性能好等优点，在有开采和加工能力的地区，广泛用于建造 桥梁基础、墩台、挡土墙等。桥涵结构所用石材应选择质地坚硬、均匀、无裂纹且不 易风化的石料 常用天然石料主要有花岗岩 、石灰岩等。石材根据开采方法、形状 尺寸及表面粗糙度的不同，可分为下列几类： (1)片石是由爆破或楔劈法开采的不规则石块，使用时，一般形状不受限制，但厚 度不得小于150mm,卵形和薄片不得采用。 2)块石一奶是按岩石层理放炮或瞎而成的石材。形状大致方正，上下面大 致平整，厚度为(200~300 宽度约为厚度的1.0~1.5倍，长度为厚度的1.5~3.0 倍。块石 一般不修凿，但应敲去尖角突出部分。 (3)细料石是由岩层或大块石材开劈并经修凿而成。要求外形方正，成六面体， 表面凹陷深度不大于10mm,其厚度为(200~300)mm,宽度为厚度的1.0~1.5倍，长 度为厚度的25-4.0倍。 (4)半细料石同细料石，但表面凹陷深度不大于15mm 5)粗料石 同细料石，但表面凹陷深度不大于20mm。 桥涵结构中所用的石料强度等级有MU30、MU40、MU50、MU60、MU80和MU100 其中符号MU表示石材强度等级，后面的数字是极限强度，以MPa为计量单位。石料强 度等级用200mm×200mm×200mm含水饱和试件立方体的抗压强度表示。抗压强度取 一组3块试件极限抗压强度的平均值。试件采用规定的其他尺计时，应乘以规定的换算 系数。不同强度等级石材的设计强度值及不同尺寸的石材试件强度换算系数见附表3】 和附表3-2 石材多为就地取材，因而常见于山区及其附近城市。上述石材所耗加工量不同， 以同样强度等级砂浆砌筑的三种石材，其砌体抗压极限强度、砌体表面美观程度、造 价也不同，所以石材选择应根据当地情况、施工工期和关观要求综合确定 2)混凝士 在圬工桥涵结构中，通常采用的混凝土强度等级分为C10、C15、C20、C25和C30。符号 后面的数字为试件28天龄期的极限抗压强度，以MPa为计量单位。混凝土强度设计值参 见附表3.3。 (1)混凝土预制块与细料石技术要求相同。混凝土预制块是根据结构构浩与施工 要求、设计成一定形状与尺寸 浇筑普通混凝土预制而成实心块。应用混凝土预制块 可节省石料的开采加工工作，加快施工进度：对于形状复杂的块材，当难以用石料加工 时，更可显示出其优越性。另外，由于混凝土预制块形状和尺寸统一，故砌体表面整齐 美观。 (2)整体浇筑的混凝土整体浇筑的素混凝土结构，由于混凝土收缩变形较大 施工期间容易产生混凝士收缩裂缝或温度收缩裂缝，而且浇注时耗费木材较多，工期 长，质量较难控制，故较少采用。 在圬工桥涵结构中， 不属于钢筋混凝士的低配筋气 构可归于此类。对于大体积混凝士，如桥梁墩台身等，为了节省水泥，可在其中分层 掺入含量不多于25%的片石，这种混凝土称为片石混凝土。其中片石要求不应低于表 16-1规定的石材最低强度等级且不低于混凝土强度等级（现浇混凝土），此时，片石 混凝十各项强度等级取值、弹性量和前切榄量可按同强度等级的混十采用 (3)小石子混凝 小石子混凝土 是由胶结科水泥 粗骨料（细卵石或碎石，粒 径不大于20mm)、细粒科砂)加水拌和而成。在砌筑片石、块石砌体时，若用小石子混 凝土代替砂浆，则建成的砌体称为小石子混凝土砌体，它比同强度等级砂浆来砌筑的片 石和块石砌体的抗压极限强度高，可以节省水泥和砂，在一定条件下是水泥砂浆的代用 16-2
16-2 具有强度高、抗冻与抗气性能好等优点，在有开采和加工能力的地区，广泛用于建造 桥梁基础、墩台、挡土墙等。桥涵结构所用石材应选择质地坚硬、均匀、无裂纹且不 易风化的石料。常用天然石料主要有花岗岩、石灰岩等。石材根据开采方法、形状、 尺寸及表面粗糙度的不同，可分为下列几类： （1）片石 是由爆破或楔劈法开采的不规则石块，使用时，一般形状不受限制，但厚 度不得小于150mm，卵形和薄片不得采用。 （2）块石 一般是按岩石层理放炮或楔劈而成的石材。形状大致方正，上下面大 致平整，厚度为（200～300）mm，宽度约为厚度的1.0～1.5倍，长度为厚度的1.5～3.0 倍。块石一般不修凿，但应敲去尖角突出部分。 （3）细料石 是由岩层或大块石材开劈并经修凿而成。要求外形方正，成六面体， 表面凹陷深度不大于10mm，其厚度为（200～300）mm，宽度为厚度的1.0～1.5倍，长 度为厚度的2.5～4.0倍。 （4）半细料石 同细料石，但表面凹陷深度不大于15mm。 （5）粗料石 同细料石，但表面凹陷深度不大于20mm。 桥涵结构中所用的石料强度等级有MU30、MU40、MU50、MU60、MU80和MU100， 其中符号MU表示石材强度等级，后面的数字是极限强度，以MPa为计量单位。石料强 度等级用200mm×200mm×200mm含水饱和试件立方体的抗压强度表示。抗压强度取 一组3块试件极限抗压强度的平均值。试件采用规定的其他尺寸时，应乘以规定的换算 系数。不同强度等级石材的设计强度值及不同尺寸的石材试件强度换算系数见附表3-1 和附表3-2。 石材多为就地取材，因而常见于山区及其附近城市。上述石材所耗加工量不同， 以同样强度等级砂浆砌筑的三种石材，其砌体抗压极限强度、砌体表面美观程度、造 价也不同，所以石材选择应根据当地情况、施工工期和美观要求综合确定。 2）混凝土 在圬工桥涵结构中，通常采用的混凝土强度等级分为C10、C15、C20、C25和C30。符号 后面的数字为试件28天龄期的极限抗压强度，以MPa为计量单位。混凝土强度设计值参 见附表3-3。 （1）混凝土预制块 与细料石技术要求相同。混凝土预制块是根据结构构造与施工 要求、设计成一定形状与尺寸，浇筑普通混凝土预制而成实心块。应用混凝土预制块， 可节省石料的开采加工工作，加快施工进度；对于形状复杂的块材，当难以用石料加工 时，更可显示出其优越性。另外，由于混凝土预制块形状和尺寸统一，故砌体表面整齐 美观。 （2）整体浇筑的混凝土 整体浇筑的素混凝土结构，由于混凝土收缩变形较大， 施工期间容易产生混凝土收缩裂缝或温度收缩裂缝，而且浇注时耗费木材较多，工期 长，质量较难控制，故较少采用。在圬工桥涵结构中，不属于钢筋混凝土的低配筋结 构可归于此类。对于大体积混凝土，如桥梁墩台身等，为了节省水泥，可在其中分层 掺入含量不多于25％的片石，这种混凝土称为片石混凝土。其中片石要求不应低于表 16-1规定的石材最低强度等级且不低于混凝土强度等级（现浇混凝土），此时，片石 混凝土各项强度等级取值、弹性模量和剪切模量可按同强度等级的混凝土采用。 （3）小石子混凝土 小石子混凝土是由胶结料(水泥)、粗骨料(细卵石或碎石，粒 径不大于20mm)、细粒料(砂)加水拌和而成。在砌筑片石、块石砌体时，若用小石子混 凝土代替砂浆，则建成的砌体称为小石子混凝土砌体，它比同强度等级砂浆来砌筑的片 石和块石砌体的抗压极限强度高，可以节省水泥和砂，在一定条件下是水泥砂浆的代用
品。 3)砂浆 砂浆是由一定比例的胶结料（水泥、石灰等）、细骨料（砂）及水配制而成的砌筑材料 砂浆在脚体结构中的作用是将块材粘结成整体，并在铺砌时抹平块材不平的表面而使块 材在砌体受压时能比较均匀地受力，此外，砂浆填满了块材间隙，减少了砌体的透气性， 从而提高了砌体的密实性、保温性与抗冻性 砂浆按其胶结料的不同主要有： (1)无塑性渗料的（纯）水泥砂浆：由一定比例的水泥和砂加水配制而成的砂浆，强 度较高。 (2)有塑性掺料的混合砂浆：由一定比例的水泥、石灰和砂加水配制而成的的砂浆 又称水泥石灰砂浆。 (③)石灰（石音、粘土）砂浆：胶结料为石灰（石 、粘土)的砂浆，强度较低 桥涵结构中所用的砂浆强度等级有M2.5、M5、M7.5、M10和M12.5,其中符号 表示砂浆强度等级，后面的数字是极限强度，以MP为计量单位。由于石灰砂浆及混 合砂浆的强度较低，使用性能较差，故在桥涵工程中主要采用水泥砂浆。在缺乏水泥 地区，小桥及挡土墙可用M15石灰水泥砂浆或M1石灰砂浆制筑或干脚：拱腹内护拱 可用C15混凝土或MU20石料砌筑：沉井内填料可用C10混凝土 对砌体所用砂浆的基本要求主要是强度 可塑性和保水性 砂浆的强度等级采用边长为70.7mm的标准立方体试块，标准养护28天，按统一的 标准试验方法测得的抗压强度(MP阳)表示，抗压强度取一组3块试件极限抗压强度平 均值。在工程上要求砂浆的强度要与块材的强度相配合，即块材强度高应配用强度较高 的砂浆，块材强度低宜配用强度低的砂浆。 为砌筑时能将砂浆很均匀地铺开，使砌缝均匀和密实，保证砌体质量，从而提高 体强度和砌筑效率，砂浆必须具有适当的可塑性（流动性）。砌筑时新拌砂浆在自身与 外力作用下流动的性能为砂浆的流动性。它由标准圆锥体沉入砂浆的深度测定。用于石 砌体时宜为(50~70)mm,气温较高时可适当增大。硬化后的砂浆应具有所需的强度 以及与块材间良好的粘结力 砂浆的质量在很大程度上取决于其保水性，亦即在运输、砌筑过程中保持相等质量 的能力。 砂浆保水性好，就能在块材面上铺设均匀，若砂浆保水性差，砂浆易发生离析 现象，新铺在块材上砂浆的水分很快散失或被块材吸去，使砂浆难以抹平，影向正常厨 化作用，从而降低砌体的砌筑质量。同时，砂浆因失去过多水分而不能正常硬化，降低 砂浆强度。因此，对吸水性很大的干绿块材，在砌筑脚体前必须对其砌筑表面西水湿润。 砂浆的保水性一般用分层度仪测定的分层度表示。 总体而言 对砌体所用砂浆的基本要求为 (1)砂浆应满足砌体强度、耐久性的要求，并与块材间有良好的粘结力： (2)砂浆的可塑性应保证砂浆在砌筑时能很容易且较均匀地铺开，以提高砌体强 度和施工效率： (3)砂浆应具有足够的保水性 般情况下，提高水泥砂浆的强度，其抗渗透有所提高，但砌筑质量却有所下降 为使砂浆具有适当的可塑性、保水性，提高施工效率，保证砌筑质量，可在水泥砂浆 掺入塑化剂，还可节省水泥。但应注意塑化剂的掺量应参照生产产家的规定或通过试验 确定，否则会增加灰缝中砂浆的横向变形，反而降低砌体的强度。 在砌体结构中，砂浆强度低于设计强度等级和强度离散性过大是经常发生的。其原 16-3
16-3 品。 3）砂浆 砂浆是由一定比例的胶结料(水泥、石灰等)、细骨料(砂)及水配制而成的砌筑材料。 砂浆在砌体结构中的作用是将块材粘结成整体，并在铺砌时抹平块材不平的表面而使块 材在砌体受压时能比较均匀地受力，此外，砂浆填满了块材间隙，减少了砌体的透气性， 从而提高了砌体的密实性、保温性与抗冻性。 砂浆按其胶结料的不同主要有： (1)无塑性掺料的（纯）水泥砂浆：由一定比例的水泥和砂加水配制而成的砂浆，强 度较高。 (2)有塑性掺料的混合砂浆：由一定比例的水泥、石灰和砂加水配制而成的的砂浆， 又称水泥石灰砂浆。 (3)石灰（石膏、粘土）砂浆：胶结料为石灰（石膏、粘土）的砂浆，强度较低。 桥涵结构中所用的砂浆强度等级有M2.5、M5、M7.5、M10和M12.5，其中符号M 表示砂浆强度等级，后面的数字是极限强度，以MPa为计量单位。由于石灰砂浆及混 合砂浆的强度较低，使用性能较差，故在桥涵工程中主要采用水泥砂浆。在缺乏水泥 地区，小桥涵及挡土墙可用M1.5石灰水泥砂浆或M1石灰砂浆砌筑或干砌；拱腹内护拱 可用C15混凝土或MU20石料砌筑；沉井内填料可用C10混凝土。 对砌体所用砂浆的基本要求主要是强度、可塑性和保水性。 砂浆的强度等级采用边长为70.7mm的标准立方体试块，标准养护28天，按统一的 标准试验方法测得的抗压强度（MPa）表示，抗压强度取一组3块试件极限抗压强度平 均值。在工程上要求砂浆的强度要与块材的强度相配合，即块材强度高应配用强度较高 的砂浆，块材强度低宜配用强度低的砂浆。 为砌筑时能将砂浆很均匀地铺开，使砌缝均匀和密实，保证砌体质量，从而提高砌 体强度和砌筑效率，砂浆必须具有适当的可塑性（流动性）。砌筑时新拌砂浆在自身与 外力作用下流动的性能为砂浆的流动性。它由标准圆锥体沉入砂浆的深度测定。用于石 砌体时宜为（50～70）mm，气温较高时可适当增大。硬化后的砂浆应具有所需的强度 以及与块材间良好的粘结力。 砂浆的质量在很大程度上取决于其保水性，亦即在运输、砌筑过程中保持相等质量 的能力。砂浆保水性好，就能在块材面上铺设均匀，若砂浆保水性差，砂浆易发生离析 现象，新铺在块材上砂浆的水分很快散失或被块材吸去，使砂浆难以抹平，影响正常硬 化作用，从而降低砌体的砌筑质量。同时，砂浆因失去过多水分而不能正常硬化，降低 砂浆强度。因此，对吸水性很大的干燥块材，在砌筑砌体前必须对其砌筑表面洒水湿润。 砂浆的保水性一般用分层度仪测定的分层度表示。 总体而言，对砌体所用砂浆的基本要求为： （1）砂浆应满足砌体强度、耐久性的要求，并与块材间有良好的粘结力； （2）砂浆的可塑性应保证砂浆在砌筑时能很容易且较均匀地铺开，以提高砌体强 度和施工效率； （3）砂浆应具有足够的保水性。 一般情况下，提高水泥砂浆的强度，其抗渗透有所提高，但砌筑质量却有所下降。 为使砂浆具有适当的可塑性、保水性，提高施工效率，保证砌筑质量，可在水泥砂浆中 掺入塑化剂，还可节省水泥。但应注意塑化剂的掺量应参照生产产家的规定或通过试验 确定，否则会增加灰缝中砂浆的横向变形，反而降低砌体的强度。 在砌体结构中，砂浆强度低于设计强度等级和强度离散性过大是经常发生的。其原
因主要是配料计量不准、砂子含水率变化、掺入的塑性材料质量差、配合比不当以及砂 浆试块的制作、养护方法和强度取值等不符合规范的规定。 对于圬工材料的选择，除满足承载能力的外 ,还应注意对耐久性、抗冻性等方面的 要求，以及《公路桥规》(JT022-85)中对圬工结构所用的石、混凝土材料及其砌筑砂 浆的最低强度等级要求（表16-1）。 圬工材料及其砌筑砂浆的最低强度等级 表16-1 结构物种到 材料最低强度停级 筑砂浆最低强度等 拱圈 夺 大、中桥量台及基础，粱式轻型桥台 M7.5 小桥通喷台、基，挡士墙 M5 16.2.2砌体种类 工程中根据选用块材的不同，常用的砌体可分为以下几类： 1)片石砌体砌筑时，片石应平稳放置，交错排列且相互咬紧，避免过大空隙， 并用小石块填塞空隙。片石应分层砌筑，以2一3层为一个工作层，各工作层的水平缝应大 致找平，竖缝应相互错开。砌缝宽度一般不应大于4Om,用小石子混凝士砌筑时，可为 (3070)mm. 2)块石砌体块石应平砌，每层石料高度大致相等，并应错缝砌筑，上下层错开 距离不小于80mm。砌缝宽度不宜过宽，一般水平缝不大于30mm,竖缝不超过40mm 3)粗料石砌体砌筑时石料应安放端正，严格控制平面位置和高度，保证砌缝横 平竖直。为保证强度要求和外观整齐，砌缝宽度不大于20mm,上下层竖缝错开距离不 小于100mm. 4半细料石砌体同粗料石砌体，但表面凹陷深度部大于15mm,缝宽不大于5mm 5)细料石砌体同粗料石砌体，但表面凹陷深度部大于10mm,缝宽不大于10mm。 6)混凝土预制块砌体同粗料石砌体，要求砌缝宽度不超过0mm。 上述砌体中，除片石砌体外，其余四种砌体统称为块材砌体。砌体砌筑时，应遵 循施工技术规范中砌体的砌筑规则，以保证砌体的整体性和受力性能，如砌体应分层酸 筑：里、外层砌块交错连接：为使砌体构成一受力整体，砌体中各工作层的竖向灰缝进行 上下错缝，内外搭砌，例如预制块砌体的砌合多采用一顺一顶、三顺一顶等砌筑方法。 在桥涵工程中，应根据结构的重要程度、尺寸大小、工程环境，施工条件以及材 料供应情况等综合考虑来选用砌体的种类。 砌体中的石及混凝土材料，除应符合规定的强度要求外，还应耐风化、抗侵蚀。位 于侵蚀性水中的结构物，配制砂浆或混凝士的水泥，应采用具有抗侵蚀性的特种水泥， 16-4
16-4 因主要是配料计量不准、砂子含水率变化、掺入的塑性材料质量差、配合比不当以及砂 浆试块的制作、养护方法和强度取值等不符合规范的规定。 对于圬工材料的选择，除满足承载能力的外，还应注意对耐久性、抗冻性等方面的 要求，以及《公路桥规》（JTJ022-85）中对圬工结构所用的石、混凝土材料及其砌筑砂 浆的最低强度等级要求（表16-1）。 圬 工 材 料及 其砌筑 砂浆的 最低强 度等 级 表 1 6-1 结 构 物 种 类 材料最低强度等级 砌筑砂浆最低强度等级 拱圈 MU50石材 C25混凝土（现浇） C30混凝土（砌块） M10（大、中桥） M7.5（小桥） 大、中桥墩台及基础，梁式轻型桥台 MU40石材 C25混凝土（现浇） C30混凝土（砌块） M7.5 小桥涵墩台、基础，挡土墙 MU30石材 C20混凝土（现浇） C25混凝土（砌块） M5 16.2.2 砌体种类 工程中根据选用块材的不同，常用的砌体可分为以下几类： 1）片石砌体 砌筑时，片石应平稳放置，交错排列且相互咬紧，避免过大空隙， 并用小石块填塞空隙。片石应分层砌筑，以2～3层为一个工作层，各工作层的水平缝应大 致找平，竖缝应相互错开。砌缝宽度一般不应大于40mm，用小石子混凝土砌筑时，可为 （30～70）mm。 2）块石砌体 块石应平砌，每层石料高度大致相等，并应错缝砌筑，上下层错开 距离不小于80mm。砌缝宽度不宜过宽，一般水平缝不大于30mm，竖缝不超过40mm。 3）粗料石砌体 砌筑时石料应安放端正，严格控制平面位置和高度，保证砌缝横 平竖直。为保证强度要求和外观整齐，砌缝宽度不大于20mm，上下层竖缝错开距离不 小于l00mm。 4）半细料石砌体 同粗料石砌体，但表面凹陷深度部大于15mm，缝宽不大于l5mm。 5）细料石砌体 同粗料石砌体，但表面凹陷深度部大于10mm，缝宽不大于l0mm。 6）混凝土预制块砌体 同粗料石砌体，要求砌缝宽度不超过l0mm。 上述砌体中，除片石砌体外，其余四种砌体统称为块材砌体。砌体砌筑时，应遵 循施工技术规范中砌体的砌筑规则，以保证砌体的整体性和受力性能，如砌体应分层砌 筑；里、外层砌块交错连接；为使砌体构成一受力整体，砌体中各工作层的竖向灰缝进行 上下错缝，内外搭砌，例如预制块砌体的砌合多采用一顺一顶、三顺一顶等砌筑方法。 在桥涵工程中，应根据结构的重要程度、尺寸大小、工程环境，施工条件以及材 料供应情况等综合考虑来选用砌体的种类。 砌体中的石及混凝土材料，除应符合规定的强度要求外，还应耐风化、抗侵蚀。位 于侵蚀性水中的结构物，配制砂浆或混凝土的水泥，应采用具有抗侵蚀性的特种水泥
或采用其他防护措施。累年最冷月平均气温等于或低于10℃的地区，除气候干早地区 桥梁的不受冻部位外，所选用的石材及混凝土还应符合表16-2的抗冻性指标， 过证在 多次冻融循环之后块体不至于剥落和强度降低 ,用于浸水或气候潮湿地区的受力结构的 石材，软化系数不应低于0.8，软化系数系指石材在含水饱和状态下与干燥状态下试块极 限抗压强度的比值。 石材及混凝士抗冻性指标 表162 结构物部位 大、中桥 小桥及涵洞 饰面或表面石材及混极土 50 表16-2中的抗冻性指标系指材料在含水饱和状态下经过-15℃的冻结与-20℃融 化的循环次数。试验后的材料应无明显损伤（裂缝、脱层），其强度不低于试验前的075 倍。 16.3砌体的强度与变形 16.3.1砌体的抗压强度 1)砌体的受压破坏特征 砌体是由单块块材用砂浆粘结而成，它受压时的工作性能与单一均质的整体结构有 很大的差别，而且砌体的抗压强度一般低于单块块材的抗压强度。 试验研究发现，砌体轴心受压从荷载作用开始受压到破坏大致分为下列三个阶段： 第阶段为整体工作阶段。从砌体开始加载到个别单块块材内第一批裂缝出现的阶 段。作用荷载大致为砌体极限荷载的50%~70%。此时，如外荷载作用不增加，裂缝也不 再发展。 第阶段为带裂缝工作阶段。砌体随荷载再继续增大，单块块材内裂缝不断发展， 并逐渐连接起来形成连续的裂缝。此时外荷载不增加，而已有裂缝会缓慢继续发展。 第阶段为破坏阶段。当指载再稍微增加，裂缝急剧发居，并连成几条贯通的裂缝 餐斯体分成若干压柱，各压柱零力极不均匀，最后，挂技压碎或老步稳定受致商体的砂 2)砌体受压时应力状态 从砌体受压的试验可以看到，砌体受压的一个重要的特征是单块材料先开裂，在受 压破坏时，砌体的抗压强度低于所使用的块材的抗压强度。这主要是因为砌体即使承受 轴向均匀压力，砌体中的块材实际上 是均匀受压，而是处于复杂应力状态。通过试 验观测和分析，在砌体中的单块块材内产生复杂应力状态的原因是： (1)砂浆层的非均匀性及块材表面的不平整。在砌筑时，砂浆的铺砌不可能很均 匀：拌和的砂浆不均匀性，使砌缝砂浆层各部位成份不均匀，因而砂子多的部位收缩 小，面砂子少的部位收缩大。另外，块材表面实际的不平整等，这些都导致了块材与 砂浆层并非全面接触。因此，块材在砌体受压时，实际上处于受弯、受剪与局部受压 等的复杂应力状态，如图161所示。 (2)块材和砂浆横向变形差异。一般情况下，块材的横向变形小，而砂浆的横向 变形大，但是，在砌体中的块材和砂浆间的粘结力和摩阻力约束了它们彼此的横向自 由变形，这样，块材因砂浆的影响而增大了横向变形，会受到横向拉力作用：砂浆因 块材的影响又使其横向变形减小，而处于三向受压状态。 16.5
16-5 或采用其他防护措施。累年最冷月平均气温等于或低于-10℃的地区，除气候干旱地区 桥梁的不受冻部位外，所选用的石材及混凝土还应符合表16-2的抗冻性指标，以保证在 多次冻融循环之后块体不至于剥落和强度降低。用于浸水或气候潮湿地区的受力结构的 石材，软化系数不应低于0.8，软化系数系指石材在含水饱和状态下与干燥状态下试块极 限抗压强度的比值。 石材及混凝土抗冻性指标 表16-2 结构物部位 大、中桥 小桥及涵洞 镶面或表面石材及混凝土 50 25 表16-2中的抗冻性指标系指材料在含水饱和状态下经过－15℃的冻结与－20℃融 化的循环次数。试验后的材料应无明显损伤（裂缝、脱层），其强度不低于试验前的0.75 倍。 16.3 砌体的强度与变形 16.3.1 砌体的抗压强度 1）砌体的受压破坏特征 砌体是由单块块材用砂浆粘结而成，它受压时的工作性能与单一均质的整体结构有 很大的差别，而且砌体的抗压强度一般低于单块块材的抗压强度。 试验研究发现，砌体轴心受压从荷载作用开始受压到破坏大致分为下列三个阶段： 第I阶段为整体工作阶段。从砌体开始加载到个别单块块材内第一批裂缝出现的阶 段。作用荷载大致为砌体极限荷载的50%~70%。此时，如外荷载作用不增加，裂缝也不 再发展。 第II阶段为带裂缝工作阶段。砌体随荷载再继续增大，单块块材内裂缝不断发展， 并逐渐连接起来形成连续的裂缝。此时外荷载不增加，而已有裂缝会缓慢继续发展。 第III阶段为破坏阶段。当荷载再稍微增加，裂缝急剧发展，并连成几条贯通的裂缝， 将砌体分成若干压柱，各压柱受力极不均匀，最后，柱被压碎或丧失稳定导致砌体的破 坏。 2）砌体受压时应力状态 从砌体受压的试验可以看到，砌体受压的一个重要的特征是单块材料先开裂，在受 压破坏时，砌体的抗压强度低于所使用的块材的抗压强度。这主要是因为砌体即使承受 轴向均匀压力，砌体中的块材实际上不是均匀受压，而是处于复杂应力状态。通过试 验观测和分析，在砌体中的单块块材内产生复杂应力状态的原因是： （1）砂浆层的非均匀性及块材表面的不平整。在砌筑时，砂浆的铺砌不可能很均 匀；拌和的砂浆不均匀性，使砌缝砂浆层各部位成份不均匀，因而砂子多的部位收缩 小，而砂子少的部位收缩大。另外，块材表面实际的不平整等，这些都导致了块材与 砂浆层并非全面接触。因此，块材在砌体受压时，实际上处于受弯、受剪与局部受压 等的复杂应力状态，如图16-1所示。 （2）块材和砂浆横向变形差异。一般情况下，块材的横向变形小，而砂浆的横向 变形大，但是，在砌体中的块材和砂浆间的粘结力和摩阻力约束了它们彼此的横向自 由变形，这样，块材因砂浆的影响而增大了横向变形，会受到横向拉力作用；砂浆因 块材的影响又使其横向变形减小，而处于三向受压状态