預應力混凝土結構耐久性研究現(xiàn)狀

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預應力混凝土結構耐久性研究現(xiàn)狀 陳　勇，房貞政  （福州大學土木工程學院，福州350002） 摘要　本文對國內(nèi)外預應力混凝土結構耐久性研究現(xiàn)狀進行了分析和總結，認為有必要進行大量工作來研究預應力混凝土結構的耐久性，并建議短期借鑒混凝土結構的耐久性研究成果。 關鍵詞預應力 混凝土結構 耐久性 研究現(xiàn)狀   Present Study on Durability of Prestressed Concrete Structure Chen Yong，Fang Zhenzheng (Engineering Education in Fuzhou University, Fuzhou 350002，China) Abstract:In this paper, author analyzes and summarizes present research results, which have been obtained at home and abroad on duability of prestressed concrete structures. Analysis results show that many tasks on studying durability of prestressed concrete structures should be done. Author provides that research results of durability of concrete structures could be used for reference in short term. Keywords: prestressed   concrete structure   durability   present study 1概述 現(xiàn)代預應力混凝土結構與普通混凝土結構、鋼結構相比，不僅其結構性能好而且經(jīng)濟、節(jié)材、節(jié)能，具有廣闊的應用前景。近二十年來，預應力技術在我國的應用有了迅猛的發(fā)展，它已滲入到土木、建筑、水利及交通工程各個領域。預應力技術己成為建設大(大跨度、大空間結構)、高(高層、高聳結構)、重(重荷載結構)、特（特種結構，如海洋平臺、核電站、儲液池結構等以及在鋼結構、基礎工程、道路、地下建筑、結構加固等工程中的特殊應用)工程不可缺少的最為重要的一種技術。它不僅使結構性能優(yōu)越，而且能發(fā)揮材料的潛能，具有較高的經(jīng)濟效益。 我國房屋建筑結構應用預應力技術的歷史相對較短，有關預應力筋腐蝕造成整個結構破壞的例子極少，但預應力混凝土構件耐久性失效的事故時有發(fā)生，例如呼和浩特鐵路局某倉庫的一榀21m跨預應力混凝土梯形屋架的突然倒塌等。然而隨著服役期的增長，運量的不斷提高，加之設計中對耐久性考慮的不周及施工質量的缺陷，橋梁結構的耐久性問題顯得更為突出^[1]。據(jù)鐵道部1994年統(tǒng)計，我國正在運營的有病害橋梁共6137座，占總數(shù)的18.8%，其中預應力混凝土橋梁2675座。在全國各地建成、在建或擬建了一大批大型橋梁，它們的使用壽命都在100年以上，而鋼筋（指普通鋼筋和預應力鋼筋）的腐蝕則是結構設計使用期內(nèi)一個不容回避的問題。 據(jù)統(tǒng)計，建筑業(yè)消耗了全世界40%的能源和資源，節(jié)約能源和資源是執(zhí)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方針的重要內(nèi)涵。預應力混凝土結構作為我國土木、水利和交通工程中應用最為廣泛和最具潛力的一種結構，加強其耐久性研究，對我國推行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略將有積極意義。 2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2.1相關規(guī)范、技術規(guī)程 1）GB 50010-2002 《混凝土結構設計規(guī)范 GB 50010-2002》適用于房屋和一般構筑物的鋼筋混凝土、預應力混凝土以及素混凝土承重結構的設計。它沒有闡述裂縫對耐久性的影響。提出50年結構混凝土耐久性的基本要求：最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土強度等級、最大氯離子含量和最大堿含量。100年的結構混凝土耐性要求除了對上述要求更嚴格外，還增加了保護層厚度、抗凍、抗?jié)B、鋼筋環(huán)氧樹脂涂層等措施，對于預應力鋼筋、錨具及連接器應采取專門防護措施。 2）ACI 318-95 　　《混凝土結構規(guī)范ACI 318-95》廣泛應用于混凝土結構設計，雖用一整章（第四章）的篇幅來闡述耐久性，但沒有闡述裂縫對耐久性的影響。而且通過限制混凝土中最大水灰比、最低混凝土強度和最大氯離子濃度來阻止鋼筋腐蝕。 3）AASHTO LRFD AASHTO LRFD橋梁設計規(guī)范考慮裂縫使用極限狀態(tài)（第5.5.2條），5.7.3.4條中闡述了裂縫控制的具體措施，5.12部分闡述可以采用普通鋼筋環(huán)氧覆蓋或鍍鋅、預應力鋼筋和后張管件阻止氯離子的腐蝕。 4）CAN3-A23.3-M84 《加拿大標準協(xié)會混凝土結構設計規(guī)范CAN3-A23.3-M84》中的裂縫控制方法與ACI318-95相同。沒有明確地給出裂縫寬度限值，第10.6.4條裂縫主要通過布置普通受彎鋼筋來控制。第18.9.3.3條闡述了由于部分預應力構件裂縫寬度計算的不確定性和預應力鋼筋較易腐蝕，有必要對部分預應力構件限制更嚴格。 5）Ontario Highway Bridge Design Code-1991 OHBDC中8-11部分闡述了混凝土結構耐久性最低要求，該部分強調鋼筋防腐的重要性。通過混凝土保護層和涂層來提高耐久性。不同的構件在不同的環(huán)境條件下混凝土保護層厚度要求不同。需對鋼筋、錨具、體外張拉管道及其配件采用涂層來抵制含有化學物質的水侵蝕作用。 6）1990年CEB-FIP規(guī)范 1990年CEB-FIP規(guī)范的7.4部分闡述裂縫作為一種極限狀態(tài)?？沽言O計應使裂縫不會影響結構功能、耐久性和外觀。該標準通過分析程序或經(jīng)驗公式來計算極限允許裂縫寬度。 7）British Standard CP110 《英國標準協(xié)會CP110混凝土結構應用規(guī)程》闡述了裂縫作為一種極限狀態(tài)。2.2.3.2條認為混凝土開裂一般不會影響結構的外觀或耐久性。 8）SIA Standard 162 《瑞士工程師和建筑師協(xié)會混凝土結構標準162》闡述了裂縫作為一種極限狀態(tài)。SIA標準一般采用鋼筋規(guī)格和布置形式來控制裂縫寬度，但沒有明確規(guī)定如何計算裂縫寬度。 9）JSCE混凝土結構施工和設計標準 JSCE刊物SP-1《1986年砼結構施工和設計標準》第1部分（設計）闡述了裂縫作為使用極限狀態(tài)。7.3部分建議控制裂縫以滿足混凝土結構的功能、耐久性和外觀要求，并規(guī)定如何計算表面允許極限裂縫寬度。 2.2研究現(xiàn)狀 1．模型試驗