淺析預(yù)應(yīng)力混凝土

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 [摘要]本文介紹了預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力混凝土的概念,著重闡述了預(yù)應(yīng)力混凝土的張拉方式,分析了我國(guó)預(yù)應(yīng)力的發(fā)展現(xiàn)狀并提出了加大對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土的科研力度的殷切希望。 

　　[關(guān)鍵詞]預(yù)應(yīng)力 混凝土 先張法 后張法  　　  　　第二次世界大戰(zhàn)后,由于鋼材的緊缺,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)大量代替鋼結(jié)構(gòu)以修復(fù)戰(zhàn)爭(zhēng)破壞的結(jié)構(gòu),于是預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展。1950年成立的國(guó)際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)(FIP)更是極力促進(jìn)預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的發(fā)展。近30年來(lái),預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在土建結(jié)構(gòu)的各個(gè)領(lǐng)域扮演著重要的角色。  　　我國(guó)的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是在20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的。最初試用于預(yù)應(yīng)力鋼弦混凝土軌枕,之后預(yù)應(yīng)力混凝土在全國(guó)范圍內(nèi)開始推廣。預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在橋梁工程中發(fā)展最快,尤其在20世紀(jì)70年代后期,我國(guó)修建的各類大橋幾乎全是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。近年來(lái),預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在橋梁以外的土建結(jié)構(gòu)中也得到了迅速發(fā)展,一個(gè)發(fā)生在我國(guó)土建結(jié)構(gòu)領(lǐng)域內(nèi)的變革已經(jīng)到來(lái)。  　　一、預(yù)應(yīng)力  　　在工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受外荷載之前,對(duì)受拉模塊中的鋼筋,施加預(yù)拉應(yīng)力,提高構(gòu)件的剛度,推遲裂縫出現(xiàn)的時(shí)間,增加構(gòu)件的耐久性。對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)看,其含義為預(yù)先使其產(chǎn)生應(yīng)力,其好處是可以提高構(gòu)造本身剛性,減少振動(dòng)和彈性變形這樣做可以明顯改善受拉模塊的強(qiáng)度,使原本的抗性更強(qiáng)。  　　在結(jié)構(gòu)承受外荷載之前,預(yù)先對(duì)去在外荷載作用下的受拉區(qū)施加壓應(yīng)力,以改善結(jié)構(gòu)使用的性能的結(jié)構(gòu)型式稱之為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。  　　如木桶,在還沒(méi)裝水之前采用鐵箍或竹箍套緊桶壁,邊對(duì)木桶壁產(chǎn)生一個(gè)環(huán)向的壓應(yīng)力,若施加的壓應(yīng)力超過(guò)水壓力引起的拉應(yīng)力,木桶就不會(huì)開裂漏水。在圓形水池上作用預(yù)應(yīng)力就像木桶加箍一樣。同樣,在受彎構(gòu)件的荷載加上去之前給構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)和與荷載作用產(chǎn)生的變形相反的變形,荷載要構(gòu)件沿他作用方向發(fā)生變形之前必須最先把這個(gè)與荷載相反的變形抵消,才能繼續(xù)使構(gòu)件沿荷載方向發(fā)生變形。這樣,預(yù)應(yīng)力就像給構(gòu)件多施加了一道防護(hù)一樣。  　　二、預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用—預(yù)應(yīng)力混凝土  　　為了避免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫過(guò)早出現(xiàn),充分利用高強(qiáng)度鋼筋及高強(qiáng)度混凝土,設(shè)法在混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受使用荷載前,預(yù)先對(duì)受拉區(qū)的混凝土施加壓力后的混凝土就是預(yù)應(yīng)力混凝土。  　　根據(jù)預(yù)加應(yīng)力值大小對(duì)構(gòu)件截面裂縫控制程度的不同分類:  　　1.全預(yù)應(yīng)力混凝土。在使用荷載作用下,不允許截面上混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件,屬嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。  　　2.部分預(yù)應(yīng)力混凝土。允許出現(xiàn)裂縫,但最大裂縫寬度不超過(guò)允許值的構(gòu)件,屬允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。  　　無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋。將預(yù)應(yīng)力鋼筋的外表面涂以瀝清,油脂或其他潤(rùn)滑防銹材料,以減小摩擦力并防銹蝕,并用塑料套管或以紙帶,塑料帶包裹,以防止施工中碰壞涂層,并使之與周圍混凝土隔離,而在張拉時(shí)可沿縱向發(fā)生相對(duì)滑移的后張預(yù)應(yīng)力鋼筋。    　　三、預(yù)應(yīng)力混凝土施加預(yù)應(yīng)力的方法  　　預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的制作方法有先張法和后張法。  　　1.先張法  　　在混凝土灌注之前,先將由鋼絲鋼絞線或鋼筋組成的預(yù)應(yīng)力筋張拉到某一規(guī)定應(yīng)力,并用錨具錨于臺(tái)座兩端支墩上,接著安裝模板、構(gòu)造鋼筋和零件,然后灌注混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。當(dāng)混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后,放松兩端支墩的預(yù)應(yīng)力筋,通過(guò)粘結(jié)力將預(yù)應(yīng)力筋中的張拉力傳給混凝土而產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。先張法以采用長(zhǎng)的臺(tái)座較為有利,最長(zhǎng)有用到一百多米的,因此有時(shí)也稱作長(zhǎng)線法。  　　2.后張法  　　先灌注構(gòu)件,然后在構(gòu)件上直接施加預(yù)應(yīng)力的方法。一般做法多是先安置后張預(yù)應(yīng)力筋成孔的套管、構(gòu)造鋼筋和零件,然后安裝模板和灌注混凝土。預(yù)應(yīng)力筋可先穿入套管也可以后穿。等混凝土達(dá)到強(qiáng)度后,用千斤頂將預(yù)應(yīng)力筋張拉到要求的應(yīng)力并錨于梁的兩端,預(yù)壓應(yīng)力通過(guò)兩端錨具傳給構(gòu)件混凝土。為了保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋不受腐蝕和恢復(fù)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)力,預(yù)應(yīng)力筋與套管之間的空隙必須用水泥漿灌實(shí)。水泥漿除起防腐作用外,也有利于恢復(fù)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)力。為了方便施工,有時(shí)也可采用在預(yù)應(yīng)力筋表面涂刷防銹蝕材料并用塑料套管或油紙包裹的無(wú)粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力筋。  　　四、結(jié)語(yǔ)  　　我國(guó)推廣預(yù)應(yīng)力混凝土已有五十多年的歷史,但普及程度不高,熟悉業(yè)務(wù)的專業(yè)人才不多,據(jù)相關(guān)部門調(diào)查了解,即使是一些甲級(jí)設(shè)計(jì)院,迄今仍只有少數(shù)幾個(gè)專業(yè)工程人員,與60年代相比,進(jìn)展不大。為什么難普及?原因很多,但最主要的是預(yù)應(yīng)力混凝土學(xué)科比較復(fù)雜,涉及領(lǐng)域有高強(qiáng)材料、生產(chǎn)工藝、機(jī)械設(shè)備、設(shè)計(jì)與施工等專業(yè),而且這些技術(shù)交織在一起很難分開,要掌握完整的學(xué)科知識(shí),難度的確較大。在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中,國(guó)外多采用專業(yè)分工與合作的方式進(jìn)行。例如預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土房屋的設(shè)計(jì)應(yīng)與預(yù)制工廠合作;現(xiàn)澆后張預(yù)應(yīng)力混凝土房屋的設(shè)計(jì)應(yīng)與后張技術(shù)專業(yè)公司合作進(jìn)行設(shè)計(jì)。  　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍將更加廣闊,因此我們應(yīng)加強(qiáng)提高預(yù)應(yīng)力技術(shù)水平的科研工作。和發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我們預(yù)應(yīng)力混凝土工程的研究相對(duì)落后。設(shè)計(jì)和施工的分離也是影響我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展的因素之一。因此有必要成立大型強(qiáng)而有力的預(yù)應(yīng)力混凝土工程公司,承擔(dān)重大預(yù)應(yīng)力混凝土工程,擔(dān)負(fù)新技術(shù)開發(fā)研究,并做好與設(shè)計(jì)和施工之間的聯(lián)系,以提高我國(guó)的預(yù)應(yīng)力技術(shù)水平。