摘 要:預應力技術是一項大力推廣的建筑結構技術,預應力混凝土是一種將高強鋼材和高強混凝土能動的結合在一起的建筑材料。無粘結預應力混凝土作為現代混凝土的發展趨勢之一,今后將會大量涌現。
關鍵詞:無粘結;預應力;施工
中圖分類號:TU377. 2 文獻標識碼:B 文章編號:1009 - 3230 (2008) 01 - 0009 - 02
1當代預應力鋼筋混凝土理論及發展水平
現代鋼筋混凝土結構工程發展的總趨勢,是通過不斷的改進設計、施工方法和采用高強、高性能的輕質材料建造更為經濟合理的結構。鋼筋混凝土的出現雖然改善了混凝土抗拉強度過低的缺點,但仍存在兩個不能解決的問題:
1.1結構抗裂性低
混凝土這種材料其抗壓強度較高,但抗拉強度很低,約為抗壓強度的1P10 ,所以抗裂性差,出現裂縫早,在使用階段受拉區出現裂縫較多也較寬。
1.2結構自重比較大
結構開裂以后因裂縫開展所以變形也大。因此,當荷載或跨度增加時,鋼筋混凝土結構只有靠增加構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,這種做法既不經濟又必然增加結構的自重,因而使鋼筋混凝土的使用范圍受到了很大的限制。另外,因為裂縫增大后無法使高強度鋼筋在結構中充分發揮作用。為了使鋼筋混凝土結構能得到進一步的發展,就必須解決混凝土抗拉性能弱這一缺陷。預應力混凝土結構的出現就克服鋼筋混凝土結構的這些缺點。
1928 年法國科學家弗萊西奈成功研制出預應力鋼筋混凝土1945 年開始大量的推廣,第二次世界大戰結束以后,城市交通與工業急需重點重建與改建,采用預應力混凝土代替鋼結構解決了當時剛才供應不足的狀況。經過數十年的實踐與完善,目前己成為一項專門的實用技術,近40 余年來建筑土木工程試驗大量實踐充分證明了預應力混凝土結構能夠節約鋼材、木材、水泥,延長使用壽命,并具有耐火、耐高壓、耐腐蝕,抗疲勞等優點,是當代工程建設中一種重要的結構材料,也是土建工程的一種高新結構技術。
在我國建筑預應力技術推廣應用已有四十余年,先后經歷了:
?、傺兄婆c推廣應用低強度預應力混凝土的階段;
?、谕茝V應用低強度預應力混凝土,研制與開發先張、后張高強預應力混凝土;
?、墼O計與施工規范基本配套,在預應力工藝上有了新的發展,結構由單個構件預應力發展到整體后張預應力。
目前階段我國的預應力研究主要以發展高強高效預應力混凝土,健全有粘結與無粘結預應力結構體系及成套技術。不僅在建筑、橋梁上應用,而且航空、能源、水利、交通、郵電、電訊、電力、化工、食品、輕工等各個領域均進入全面采用高強高效預應力混凝土結構的新階段,從應用的方面與其技術水平,說明了我國預應力混凝土技術已步入國際先進行列。
2無粘結預應力混凝土的含義
無粘結預應力筋的概念,早在20 年代,德國的R. . farbar 就提出并取得了專利。在第二次世界大戰期間,德國柏林的Dischinger 也成功地應用了無粘結預應力筋。無粘結預應力混凝土的顯著優點是由于無需預留孔道,也不必灌漿,因此施工簡便,工期短,造價也較低。目前在國外已得到廣泛的應用。
無粘結頂應力混凝土有兩種型式:一種是預壓力筋仍然設置在混凝土體內但與混凝上沒有粘結在一起,預應力筋在孔道的兩個錨固點間可以自由滑動,這種形式主要用于房屋結構;另一種是頂應力筋設置在混凝土體外,亦稱體外索無粘結預應力混凝土。這種形式施工最為簡便,多用于橋梁結構與跨徑較大的房屋結構,用于箱形結構最合適。
無粘結預應力混凝土結構具有無需預留孔道、無需灌漿等優點,而且,這種結構不僅經濟還具有更換預應力筋的可能性,以及預應力筋可以單獨防腐的特點,今后將更加廣泛地被應用。由于無粘結預應力混凝土結構的預應力筋與混凝土不是粘結在一起,因此,它的受力性能與通常的粘結預應力混凝土結構不同。由于預應力筋與混凝土不是粘結在一起,預應力筋在梁體內的變形不像粘結預應力混凝土那樣,頂應力筋與其周圍的混凝土有相同的應變;無粘結預應力混凝土結構中無粘結預應力筋的變形是由兩個錨固點間的變形累積而成的,如果忽略局部孔道的摩擦力影響,那么無粘結筋的應變在兩相鄰錨固點間是均勻的,這樣在通常設計中的控制截面破壞時,無粘結筋的應力達不到設計強度。因此,無粘結預應力棍凝土粱的抗彎極限承載力要比相應的粘結預應力混凝土梁低。至今,國內外研究的資料表明:無粘結梁的抗彎極限強度比相應的粘結粱要低10 % - 30 %左右。
無粘結預應力混凝土結構的無粘結預應力筋與混凝土沒有粘結在一起,因此無粘結筋可以看作起拉桿作用的獨立桿件。這樣無粘結預應力就是具有內部多余聯系的靜定或超靜定結構。試驗與理論分析都證實:無粘結梁在混凝土開裂之前,起受力性能與粘結梁相似,但在混凝土開裂后則大不一樣,無粘結梁在混凝土開裂后其受力形態更接近于帶拉桿的扁拱,而不同于梁。同時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,而不適用于無粘結筋。這就使得其受力分析比粘結梁要復雜得多。無粘結預應力混凝土梁還由于在梁破壞時無粘結筋的極限應力達不到其抗拉極限強度,因此破壞時更顯得脆性。
3 結語
如今,建筑結構的多樣性及復雜性的需求日益明顯,而無粘結預應力結構是一種具有良好結構性能和綜合經濟效益的現代預應力結構形式,發展前景十分廣闊,必將得到越來越廣泛的應用。
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