摘 要:預(yù)應(yīng)力技術(shù)是一項(xiàng)大力推廣的建筑結(jié)構(gòu)技術(shù),預(yù)應(yīng)力混凝土是一種將高強(qiáng)鋼材和高強(qiáng)混凝土能動(dòng)的結(jié)合在一起的建筑材料。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土作為現(xiàn)代混凝土的發(fā)展趨勢(shì)之一,今后將會(huì)大量涌現(xiàn)。
關(guān)鍵詞:無粘結(jié);預(yù)應(yīng)力;施工
中圖分類號(hào):TU377. 2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1009 - 3230 (2008) 01 - 0009 - 02
1當(dāng)代預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土理論及發(fā)展水平
現(xiàn)代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的總趨勢(shì),是通過不斷的改進(jìn)設(shè)計(jì)、施工方法和采用高強(qiáng)、高性能的輕質(zhì)材料建造更為經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土的出現(xiàn)雖然改善了混凝土抗拉強(qiáng)度過低的缺點(diǎn),但仍存在兩個(gè)不能解決的問題:
1.1結(jié)構(gòu)抗裂性低
混凝土這種材料其抗壓強(qiáng)度較高,但抗拉強(qiáng)度很低,約為抗壓強(qiáng)度的1P10 ,所以抗裂性差,出現(xiàn)裂縫早,在使用階段受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫較多也較寬。
1.2結(jié)構(gòu)自重比較大
結(jié)構(gòu)開裂以后因裂縫開展所以變形也大。因此,當(dāng)荷載或跨度增加時(shí),鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)只有靠增加構(gòu)件截面的尺寸或增加鋼筋用量的方法來控制裂縫和變形。
顯然,這種做法既不經(jīng)濟(jì)又必然增加結(jié)構(gòu)的自重,因而使鋼筋混凝土的使用范圍受到了很大的限制。另外,因?yàn)榱芽p增大后無法使高強(qiáng)度鋼筋在結(jié)構(gòu)中充分發(fā)揮作用。為了使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能得到進(jìn)一步的發(fā)展,就必須解決混凝土抗拉性能弱這一缺陷。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)就克服鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的這些缺點(diǎn)。
1928 年法國科學(xué)家弗萊西奈成功研制出預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土1945 年開始大量的推廣,第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后,城市交通與工業(yè)急需重點(diǎn)重建與改建,采用預(yù)應(yīng)力混凝土代替鋼結(jié)構(gòu)解決了當(dāng)時(shí)剛才供應(yīng)不足的狀況。經(jīng)過數(shù)十年的實(shí)踐與完善,目前己成為一項(xiàng)專門的實(shí)用技術(shù),近40 余年來建筑土木工程試驗(yàn)大量實(shí)踐充分證明了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)能夠節(jié)約鋼材、木材、水泥,延長使用壽命,并具有耐火、耐高壓、耐腐蝕,抗疲勞等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)代工程建設(shè)中一種重要的結(jié)構(gòu)材料,也是土建工程的一種高新結(jié)構(gòu)技術(shù)。
在我國建筑預(yù)應(yīng)力技術(shù)推廣應(yīng)用已有四十余年,先后經(jīng)歷了:
?、傺兄婆c推廣應(yīng)用低強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土的階段;
?、谕茝V應(yīng)用低強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土,研制與開發(fā)先張、后張高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土;
?、墼O(shè)計(jì)與施工規(guī)范基本配套,在預(yù)應(yīng)力工藝上有了新的發(fā)展,結(jié)構(gòu)由單個(gè)構(gòu)件預(yù)應(yīng)力發(fā)展到整體后張預(yù)應(yīng)力。
目前階段我國的預(yù)應(yīng)力研究主要以發(fā)展高強(qiáng)高效預(yù)應(yīng)力混凝土,健全有粘結(jié)與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系及成套技術(shù)。不僅在建筑、橋梁上應(yīng)用,而且航空、能源、水利、交通、郵電、電訊、電力、化工、食品、輕工等各個(gè)領(lǐng)域均進(jìn)入全面采用高強(qiáng)高效預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的新階段,從應(yīng)用的方面與其技術(shù)水平,說明了我國預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)已步入國際先進(jìn)行列。
2無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的含義
無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的概念,早在20 年代,德國的R. . farbar 就提出并取得了專利。在第二次世界大戰(zhàn)期間,德國柏林的Dischinger 也成功地應(yīng)用了無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的顯著優(yōu)點(diǎn)是由于無需預(yù)留孔道,也不必灌漿,因此施工簡便,工期短,造價(jià)也較低。目前在國外已得到廣泛的應(yīng)用。
無粘結(jié)頂應(yīng)力混凝土有兩種型式:一種是預(yù)壓力筋仍然設(shè)置在混凝土體內(nèi)但與混凝上沒有粘結(jié)在一起,預(yù)應(yīng)力筋在孔道的兩個(gè)錨固點(diǎn)間可以自由滑動(dòng),這種形式主要用于房屋結(jié)構(gòu);另一種是頂應(yīng)力筋設(shè)置在混凝土體外,亦稱體外索無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土。這種形式施工最為簡便,多用于橋梁結(jié)構(gòu)與跨徑較大的房屋結(jié)構(gòu),用于箱形結(jié)構(gòu)最合適。
無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有無需預(yù)留孔道、無需灌漿等優(yōu)點(diǎn),而且,這種結(jié)構(gòu)不僅經(jīng)濟(jì)還具有更換預(yù)應(yīng)力筋的可能性,以及預(yù)應(yīng)力筋可以單獨(dú)防腐的特點(diǎn),今后將更加廣泛地被應(yīng)用。由于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力筋與混凝土不是粘結(jié)在一起,因此,它的受力性能與通常的粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)不同。由于預(yù)應(yīng)力筋與混凝土不是粘結(jié)在一起,預(yù)應(yīng)力筋在梁體內(nèi)的變形不像粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土那樣,頂應(yīng)力筋與其周圍的混凝土有相同的應(yīng)變;無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的變形是由兩個(gè)錨固點(diǎn)間的變形累積而成的,如果忽略局部孔道的摩擦力影響,那么無粘結(jié)筋的應(yīng)變?cè)趦上噜忓^固點(diǎn)間是均勻的,這樣在通常設(shè)計(jì)中的控制截面破壞時(shí),無粘結(jié)筋的應(yīng)力達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。因此,無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力棍凝土粱的抗彎極限承載力要比相應(yīng)的粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁低。至今,國內(nèi)外研究的資料表明:無粘結(jié)梁的抗彎極限強(qiáng)度比相應(yīng)的粘結(jié)粱要低10 % - 30 %左右。
無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土沒有粘結(jié)在一起,因此無粘結(jié)筋可以看作起拉桿作用的獨(dú)立桿件。這樣無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力就是具有內(nèi)部多余聯(lián)系的靜定或超靜定結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)與理論分析都證實(shí):無粘結(jié)梁在混凝土開裂之前,起受力性能與粘結(jié)梁相似,但在混凝土開裂后則大不一樣,無粘結(jié)梁在混凝土開裂后其受力形態(tài)更接近于帶拉桿的扁拱,而不同于梁。同時(shí)在混凝土開裂后平截面變形假定只適用于混凝土梁體的平均變形,而不適用于無粘結(jié)筋。這就使得其受力分析比粘結(jié)梁要復(fù)雜得多。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁還由于在梁破壞時(shí)無粘結(jié)筋的極限應(yīng)力達(dá)不到其抗拉極限強(qiáng)度,因此破壞時(shí)更顯得脆性。
3 結(jié)語
如今,建筑結(jié)構(gòu)的多樣性及復(fù)雜性的需求日益明顯,而無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是一種具有良好結(jié)構(gòu)性能和綜合經(jīng)濟(jì)效益的現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)形式,發(fā)展前景十分廣闊,必將得到越來越廣泛的應(yīng)用。
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