所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2011-05-31 08:40 熱度:
摘要:預應力混凝土技術是結構工程中一項先進的、有潛力的、有發展前途的技術,該技術的發展,將推動工程結構的發展。預應力混凝土不僅節約鋼材,更重要的是改善結構的功能,滿足建設事業的需要。在大垮高層、特種結構中,預應力技術的應用能充分體現它的作用和優越性。
一、 現代預應力混凝土的優越性
㈠抗裂性好,剛度大。由于對構件施加預應力,大大推遲了裂縫的出現,在使用荷載作用下,構件可不出現裂縫,或使裂縫推遲出現,所以提高了構件的剛度,增加了結構的耐久性。
㈡節省材料,減小自重。其結構由于必須采用高強度材料,因此可減少鋼筋用量和構件截面尺寸,節省鋼材和混凝土,降低結構自重,對大跨度和重荷載結構有著明顯的優越性。
㈢提高構件的抗剪能力。試驗表明,縱向預應力鋼筋起著錨栓的作用,阻礙著構件斜裂縫的出現與開展,又由于預應力混凝土梁的曲線鋼筋(束)合力的豎向分力將部分地抵消剪力。
㈣提高受壓構件的穩定性。當受壓構件長細比較大時,在受到一定的壓力后便容易被壓彎,以致喪失穩定而破壞。如果對鋼筋混凝土柱施加預應力,使縱向受力鋼筋張拉得很緊,不但預應力鋼筋本身不容易壓彎,而且可以幫助周圍的混凝土提高抵抗壓彎的能力。
㈤提高構件的耐疲勞性能。因為具有強大預應力的鋼筋,在使用階段因加荷或卸荷所引起的應力變化幅度相對較小,故此可提高抗疲勞強度,這對承受動荷載的結構來說是很有利的。
二、現代預應力混凝土技術的分類
㈠全預應力混凝土
主要是指以施加的預壓應力超過荷載產生的拉應力,混凝土不承受拉力當然也不會開裂,即保持全截面受壓的混凝土。
這種混凝土由于采用高強度鋼材與混凝土,可以大大節省材料用量,應不出現拉應力,不開裂,剛度大,抗疲勞性能好,在腐蝕性環境下可保護鋼材免受侵蝕,特別適宜于建造有防滲漏要求的水池等結構。在恒載小、活載大且長期持續作用值較小的情況下,預壓區混凝土由于長期處于高壓應力狀態會引起大的徐變,當預壓應力過大時,還將在混凝土構件中產生順著鋼筋縱向水平裂縫,有時尚需在預拉區設置預應力筋,結構延性差對抗震不利。
㈡部分預應力混凝土
它主要是指所設計的構件在荷載短期效應組合下,受拉邊緣允許產生相當的拉應力或開裂的混凝土。這種預應力混凝土能較好的控制反拱,可提高延性。由于部分預應力混凝土結構中配了非預應力鋼筋,提高了結構的延性和反復荷載作用下結構的能量消耗能力,對抗震結構尤為有利,可合理的控制裂縫。根據結構使用要求,在長期持續活荷載作用下既可以設計成開裂的,也可以按拉應力為零設計成不開裂的。
㈢預應力筋平衡荷載混凝土
預應力筋平衡荷載混凝土主要是指把預應力筋主要看作是用來平衡構件上的荷載。預應力筋做成與外荷載作用下彎矩圖相同形狀,預應力筋引起的反向等效荷載恰好等于外荷載,梁將處于均勻受壓應力狀態,如軸心受壓構件一樣處于平直狀態中。它還可以改善預應力筋平衡荷載混凝土,可做成大跨度結構,增加使用面積,減小結構高度,減輕結構自重,從而減輕地震力影響等。
㈣無粘結部分預應力混凝土
無粘結預應力筋是指在鋼筋表面涂以潤滑防腐油脂,外包塑料管,施工時和普通鋼筋一樣,直接放入模板內澆筑混凝土。當混凝土達到規定的設計強度后,可進行張拉。
優點:1.不需要預留孔道或埋管、穿束、灌漿等多道工序,施工簡便。
2.摩擦損失小。
3.由于不受預埋管的約束,故布置鋼筋靈活,對多跨連續結構和樓板、屋蓋結構最為適宜。
㈤高效預應力混凝土
高效預應力混凝土是采用高強預應力鋼材、高強混凝土為特征的預應力混凝土。這種預應力混凝土節約效果明顯,結構功能及質量優良。
三、 現代預應力混凝土使用時的注意事項
㈠裂縫寬度控制
憑著口前關于裂縫寬度控制的知識,我們可以保證把在全部荷載作用下的裂縫寬度控制在0.1或0.2毫米以內。并且,我們可以這樣來選擇預應力度,使結構物在恒載和大部分活載作用下裂縫由于壓應力存在而閉合。
在偶而出現拉應力的區域,可以在接近混疑土表面處加上少量粘結鋼筋來控制裂縫。更好的辦法是用5到8毫米的刻痕鋼絲按50到100毫米間距焊成鋼絲網。這樣的裂縫是有限的,Τ員為預應力的作用使變形保持較小。
隨著對裂縫控釗了解的深人,我們就更深信這種用炸成鋼絲網或蔑的簡單方法提供的“表面鋼筋”將是今后盛行的趨勢。
只要將憫絲叫戎滾彎戍箍筋形式,這種加筋方法也可以用來抵抗平均剪切和扭轉產生的主拉應力。在將來的簡Ω匕設計中,如果設置一定數最的戶種“喪7川徑筋”,就可以不再需要現有畏魔的剪切和扭轉鋼筋。
如果我們引入裂縫控制作為使用性能的控制標準,少Ζ4且根帳環境條件限制裂凝寬度。那么就可戶取消所有關干荷載作用下拉應力的限制,因為莊略去了許多次應力的前提下,這種限制只能是學究式的。
㈡徐變變形
預應力混凝上結構物良好的使用性能的第二個要求是避免龜大的徐變變形。那就是說我們應該這樣來選擇預應力度和梁體受拉翼緣的尺寸,即在恒載作用下的縱向壓應力不要太高,或者是在拉、壓邊緣間的應力幅度不要過大。這些要求再次表明應避免全預應力。
對于不受氣候影響的房屋結構,只要在全部恒載,甚至80%的恒載時沒有拉應力就足夠了。這種情況下預應力的日的是減少開裂和根據使用要求限制撓度。
㈢預應力的抗震設計
在材料方面要求,抗震等級為一級的框架梁混凝土強度等級不宜低于C30,一般梁板不應低于C20,這顯然不含預應力結構,因為不考慮抗震時采用鋼絞線的預應力結構要求不低于C40抗震規范指出縱向鋼筋宜選用Ⅱ、Ⅲ級變形鋼筋,至于高強預應力鋼材則根本未涉及。
在鋼材配用方面要求,鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值之比不應小于1.25。鋼筋的屈服強度實測值與強度標準值之比,對于一級抗震等級不應大于1.25;對于二級抗震等級不應大于1.4。
四、 結語
文章標題:淺談現代預應力混凝土技術
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