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        預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件特點

        2011-08-15 00:49:58杜學(xué)勝
        黑龍江水利科技 2011年5期
        關(guān)鍵詞:張法高強鋼絲

        敬 晨,杜學(xué)勝

        (1.黑龍江省水利工程建設(shè)局,哈爾濱 150081;2.黑龍江省水利第二工程處,哈爾濱 150300)

        預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件特點

        敬 晨1,杜學(xué)勝2

        (1.黑龍江省水利工程建設(shè)局,哈爾濱 150081;2.黑龍江省水利第二工程處,哈爾濱 150300)

        闡述了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念及其施工工藝,重點介紹了預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的特點。最后概談了預(yù)應(yīng)力損失與全預(yù)應(yīng)力混凝土的概念與用途。

        預(yù)應(yīng)力混凝土;先張法;后張法;抗拉;防裂縫;提高截面剛度

        1 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念

        預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是在荷載作用之前對構(gòu)件施加壓力,是在荷載作用時的截面受拉區(qū)預(yù)先存在的壓應(yīng)力的混凝土結(jié)構(gòu)。由于截面預(yù)加了壓應(yīng)力,可以完全或部分地抵消因荷載而產(chǎn)生的拉應(yīng)力,混凝土就能不再出現(xiàn)裂縫或至少推遲裂縫的出現(xiàn)。因此,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可顯著地提高構(gòu)件的抗裂性和截面剛度。同時,也使得高強度鋼筋及高強度混凝土得以應(yīng)用,極大地提高了構(gòu)件的承載能力。

        普通鋼筋混凝土構(gòu)件的抗拉極限應(yīng)變值只有0.1~0.15 mm,如果要使混凝土不開裂,則受拉鋼筋的應(yīng)力只達(dá)到20~30 N/mm2。允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件,由于受裂縫寬度的限制,鋼筋應(yīng)力也只能達(dá)到150~250 N/mm2。因此,雖然高強鋼材不斷發(fā)展,但在普通鋼筋混凝土構(gòu)件中去不能充分發(fā)揮其作用。預(yù)應(yīng)力混凝土是解決這一矛盾的有效方法。即在構(gòu)件受拉區(qū)預(yù)先施加壓力產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力,當(dāng)構(gòu)件在荷載作用

        下產(chǎn)生拉應(yīng)力時,首先要抵消預(yù)應(yīng)力,然后隨著荷載的不斷增加,受拉區(qū)混凝土才受拉開裂,從而推遲了裂縫的出現(xiàn)和制裂縫的開展,提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度。因此預(yù)應(yīng)力混凝土在建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用,其使用的范圍和數(shù)量是衡量一個國家建筑技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。近年來,隨著高強鋼材進(jìn)一步推廣應(yīng)用,預(yù)應(yīng)力施工工藝的簡化和完善,更推動著預(yù)應(yīng)力混凝土發(fā)展。

        2 預(yù)應(yīng)力混凝土的施工工藝

        預(yù)應(yīng)力混凝土的施工工藝有:先張法、后張法(包括無黏結(jié)后張法)、電熱法等。先張法和后張法采用機械張拉,是最常用的兩種施加預(yù)應(yīng)力的方法。電熱法是利用鋼筋熱脹冷縮原理來張拉預(yù)應(yīng)力筋,主要用于曲線預(yù)應(yīng)力筋的張拉。

        預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋有非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋之分。非預(yù)應(yīng)力筋可采用I級、II級、III級熱軋鋼筋和乙級冷拔低碳鋼絲;預(yù)應(yīng)力鋼筋有:甲級冷拔低碳鋼絲、冷拉II~Ⅳ級鋼筋、炭素鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋及精軋螺紋鋼筋等。

        預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級≥C30,當(dāng)采用碳素鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時,混凝土強度等級≥C40。

        在構(gòu)件上施加預(yù)應(yīng)力的辦法多種多樣,最常用的是用機械張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋,并將此鋼筋錨定在混凝土構(gòu)件上,當(dāng)被張拉伸長的鋼筋彈性回縮時,就通過錨具(或黏結(jié)力)使混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。按張拉的工藝不同,可分為先張法與后張法兩大類。

        3 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的特點

        預(yù)應(yīng)力混凝土真有比較突出的優(yōu)點,預(yù)應(yīng)力混凝土大量用于制造大型屋面板、多孔樓板、屋架、吊車梁、大跨度樓層主梁、橋梁、水塔、貯液罐、壓力管道、冷卻塔、軌枕、飛機跑道、樁、電桿等結(jié)構(gòu)。也可用來建筑擋水壩、隧洞襯砌、碼頭、閘墩、渡槽和涵管等水工建筑物。

        在預(yù)應(yīng)力混凝土中,一般采用高強度鋼筋或鋼絲。常用的有冷拉的熱軋鋼筋、冷拔低碳鋼絲、高強碳素鋼等。在后張法構(gòu)件中,常采用由高強鋼絲平行組成的鋼絲束或絞扭成的鋼絞線。在應(yīng)力力構(gòu)件中,混凝土的強度等級一般≥30 N/mm2;當(dāng)采用高強鋼絲和熱處理鋼筋時,應(yīng)≥40 N/mm2。某些工程中,混凝土強度已達(dá)到 80~100 N/mm2。張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時,需采用專用的錨具與夾具,它們的類型眾多,應(yīng)根據(jù)具體條件選用。

        4 預(yù)應(yīng)力損失與全預(yù)應(yīng)力混凝土

        張拉鋼筋建立起的預(yù)應(yīng)力,會隨著錨具變形、混凝土徐變、收縮、鋼絲松弛等原因而逐步降低,稱為預(yù)應(yīng)力損失。設(shè)法減少損失是預(yù)應(yīng)力混凝土研究中的重要課題。

        在預(yù)應(yīng)力混凝土發(fā)展的初期,其設(shè)計準(zhǔn)則是:在全部最不利荷載作用下,混凝土永遠(yuǎn)處于受壓狀態(tài)而不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力,稱為全預(yù)應(yīng)力混凝土。全預(yù)應(yīng)力混凝土抗裂性極好,但高強鋼筋需用量較多;當(dāng)預(yù)壓區(qū)混凝土建立的預(yù)壓應(yīng)力大于永久荷載所產(chǎn)生的拉應(yīng)力時,所引起的反拱(構(gòu)件反向變形),將因混凝土的徐變而持續(xù)發(fā)展,影響正常使用。實踐表明,全預(yù)應(yīng)力在許多場合并無必要,這就提出了部分預(yù)應(yīng)力混凝土的概念。部分預(yù)應(yīng)力混凝土允許在荷載最不利組合下,面出現(xiàn)拉應(yīng)力(或允許出現(xiàn)微細(xì)裂縫)。但要求在經(jīng)常出現(xiàn)的永久荷載作用下,不出現(xiàn)拉應(yīng)力(或裂縫能閉合)。由于部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件可用一部分中強度的非預(yù)應(yīng)力鋼筋代替高強鋼筋,經(jīng)濟指標(biāo)較好,又可減少過大的反拱,加上延性較好,有利于抗震,因而工程應(yīng)用日益增多。

        [1] 盧循.建筑施工技術(shù)(上冊)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1991.

        [2] 崔宗培,徐乾清,吳以鰲,等.中國水利百科全書[M].北京:水利電力出版社,1990.

        TV33

        B

        1007-7596(2011)05-0041-01

        2011-06-18

        敬晨(1983-),男,黑龍江哈爾濱人,助理工程師;杜學(xué)勝(1974-),男,黑龍江阿城人,助理工程師。

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