摘 要:预应力技术是一项大力推广的建筑结构技术,预应力混凝土是一种将高强钢材和高强混凝土能动的结合在一起的建筑材料。无粘结预应力混凝土作为现代混凝土的发展趋势之一,今后将会大量涌现。
关键词:无粘结;预应力;施工
中图分类号:TU377. 2 文献标识码:B 文章编号:1009 - 3230 (2008) 01 - 0009 - 02
1当代预应力钢筋混凝土理论及发展水平
现代钢筋混凝土结构工程发展的总趋势,是通过不断的改进设计、施工方法和采用高强、高性能的轻质材料建造更为经济合理的结构。钢筋混凝土的出现虽然改善了混凝土抗拉强度过低的缺点,但仍存在两个不能解决的问题:
1.1结构抗裂性低
混凝土这种材料其抗压强度较高,但抗拉强度很低,约为抗压强度的1P10 ,所以抗裂性差,出现裂缝早,在使用阶段受拉区出现裂缝较多也较宽。
1.2结构自重比较大
结构开裂以后因裂缝开展所以变形也大。因此,当荷载或跨度增加时,钢筋混凝土结构只有靠增加构件截面的尺寸或增加钢筋用量的方法来控制裂缝和变形。
显然,这种做法既不经济又必然增加结构的自重,因而使钢筋混凝土的使用范围受到了很大的限制。另外,因为裂缝增大后无法使高强度钢筋在结构中充分发挥作用。为了使钢筋混凝土结构能得到进一步的发展,就必须解决混凝土抗拉性能弱这一缺陷。预应力混凝土结构的出现就克服钢筋混凝土结构的这些缺点。
1928 年法国科学家弗莱西奈成功研制出预应力钢筋混凝土1945 年开始大量的推广,第二次世界大战结束以后,城市交通与工业急需重点重建与改建,采用预应力混凝土代替钢结构解决了当时刚才供应不足的状况。经过数十年的实践与完善,目前己成为一项专门的实用技术,近40 余年来建筑土木工程试验大量实践充分证明了预应力混凝土结构能够节约钢材、木材、水泥,延长使用寿命,并具有耐火、耐高压、耐腐蚀,抗疲劳等优点,是当代工程建设中一种重要的结构材料,也是土建工程的一种高新结构技术。
在我国建筑预应力技术推广应用已有四十余年,先后经历了:
①研制与推广应用低强度预应力混凝土的阶段;
②推广应用低强度预应力混凝土,研制与开发先张、后张高强预应力混凝土;
③设计与施工规范基本配套,在预应力工艺上有了新的发展,结构由单个构件预应力发展到整体后张预应力。
目前阶段我国的预应力研究主要以发展高强高效预应力混凝土,健全有粘结与无粘结预应力结构体系及成套技术。不仅在建筑、桥梁上应用,而且航空、能源、水利、交通、邮电、电讯、电力、化工、食品、轻工等各个领域均进入全面采用高强高效预应力混凝土结构的新阶段,从应用的方面与其技术水平,说明了我国预应力混凝土技术已步入国际先进行列。
2无粘结预应力混凝土的含义
无粘结预应力筋的概念,早在20 年代,德国的R. . farbar 就提出并取得了专利。在第二次世界大战期间,德国柏林的Dischinger 也成功地应用了无粘结预应力筋。无粘结预应力混凝土的显著优点是由于无需预留孔道,也不必灌浆,因此施工简便,工期短,造价也较低。目前在国外已得到广泛的应用。
无粘结顶应力混凝土有两种型式:一种是预压力筋仍然设置在混凝土体内但与混凝上没有粘结在一起,预应力筋在孔道的两个锚固点间可以自由滑动,这种形式主要用于房屋结构;另一种是顶应力筋设置在混凝土体外,亦称体外索无粘结预应力混凝土。这种形式施工最为简便,多用于桥梁结构与跨径较大的房屋结构,用于箱形结构最合适。
无粘结预应力混凝土结构具有无需预留孔道、无需灌浆等优点,而且,这种结构不仅经济还具有更换预应力筋的可能性,以及预应力筋可以单独防腐的特点,今后将更加广泛地被应用。由于无粘结预应力混凝土结构的预应力筋与混凝土不是粘结在一起,因此,它的受力性能与通常的粘结预应力混凝土结构不同。由于预应力筋与混凝土不是粘结在一起,预应力筋在梁体内的变形不像粘结预应力混凝土那样,顶应力筋与其周围的混凝土有相同的应变;无粘结预应力混凝土结构中无粘结预应力筋的变形是由两个锚固点间的变形累积而成的,如果忽略局部孔道的摩擦力影响,那么无粘结筋的应变在两相邻锚固点间是均匀的,这样在通常设计中的控制截面破坏时,无粘结筋的应力达不到设计强度。因此,无粘结预应力棍凝土粱的抗弯极限承载力要比相应的粘结预应力混凝土梁低。至今,国内外研究的资料表明:无粘结梁的抗弯极限强度比相应的粘结粱要低10 % - 30 %左右。
无粘结预应力混凝土结构的无粘结预应力筋与混凝土没有粘结在一起,因此无粘结筋可以看作起拉杆作用的独立杆件。这样无粘结预应力就是具有内部多余联系的静定或超静定结构。试验与理论分析都证实:无粘结梁在混凝土开裂之前,起受力性能与粘结梁相似,但在混凝土开裂后则大不一样,无粘结梁在混凝土开裂后其受力形态更接近于带拉杆的扁拱,而不同于梁。同时在混凝土开裂后平截面变形假定只适用于混凝土梁体的平均变形,而不适用于无粘结筋。这就使得其受力分析比粘结梁要复杂得多。无粘结预应力混凝土梁还由于在梁破坏时无粘结筋的极限应力达不到其抗拉极限强度,因此破坏时更显得脆性。
3 结语
如今,建筑结构的多样性及复杂性的需求日益明显,而无粘结预应力结构是一种具有良好结构性能和综合经济效益的现代预应力结构形式,发展前景十分广阔,必将得到越来越广泛的应用。
参考文献
[1 ] 中华人民共和国国家标准,硷结构设计规范( GBJ10- 89) ,北京,198.
[2 ] 建设部行业标准,无粘结预应力混凝土结构技术规程(JGJPT92 - 93) ,[M] . 中国计划出版社,1992.
[3 ] 建筑结构静力计算手册,中国建筑工业出版社[M] ,北京,1985.
[4 ] 陶学康. 无粘结预应力硅设计与施工[M] . 北京:地震工程出版社,1993. 5.
[5 ] 杜拱辰,陶学康. 部分预应力混凝土梁无粘结筋极限应力的研究[J ] . ,建筑结构学报,1985. 6.
[6 ] 陈惠玲. 预应力度与现代预应力混凝土[J ] . ,中国建筑科学研究院,1987. 1.
[7 ] 杜拱辰. 现代预应力结构[M] . 北京:中国建筑工业出版社,1988.
[8 ] 林同炎. 预应力混凝土结构设计[M] . 北京:中国铁道出版社,1983.
[9 ] 刘岳来. 预应力混凝土结构发展的现状[J ] . 浙江:浙江建筑,1992. 4.
