預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工要點分析

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摘要：預(yù)應(yīng)力混凝士不僅較為廣泛地應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑，而且已應(yīng)用到礦井支架、海港碼頭、造船等方面，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與普通混凝土構(gòu)件相比，除了能提高構(gòu)件的抗裂度和剛度外，還具有能增加構(gòu)件的耐久性，節(jié)約材料，減少自重等優(yōu)點。筆者介紹預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工發(fā)展現(xiàn)狀及特點，提出了結(jié)構(gòu)混凝土的問題與發(fā)展趨勢，并分析混凝土預(yù)應(yīng)力技術(shù)對策。 

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力；混凝土；施工  abstract: prestressed concrete not only widely used in industrial and civil buildings, and has been applied to the mine bracket, port terminals, such as shipbuilding, prestressed concrete and ordinary concrete member compared, in addition can improve the component cracking strength and rigidity, but also has to increase the durability of structural member, save material, reduce weight etc.. the author introduces the development of prestressed concrete structure construction current situation and characteristic; put forward the concrete problems and development trend, and the analysis of prestressed concrete technology countermeasure.  key words: prestressed concrete; construction;  中圖分類號：tu71文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：2095-2104（2012）  一、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工的發(fā)展現(xiàn)狀及特點  1、預(yù)應(yīng)力混凝土工程施工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。眾所周知，預(yù)應(yīng)力是預(yù)加應(yīng)力的簡稱。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)就是通過人為方式對混凝土或是鋼筋混凝土內(nèi)部施加內(nèi)應(yīng)力，該內(nèi)應(yīng)力的分布形式和數(shù)值大小可將外荷載引起的構(gòu)件應(yīng)力抵消至設(shè)計預(yù)期的程度。預(yù)應(yīng)力混凝土施工的分類，預(yù)應(yīng)力混凝土按施加預(yù)應(yīng)力的方式分為先張法預(yù)應(yīng)力混凝土和后張法預(yù)應(yīng)力混凝土：按施加預(yù)應(yīng)力的手段分為機械張拉預(yù)應(yīng)力混凝土和電熱張拉預(yù)應(yīng)力混凝土；按預(yù)應(yīng)力筋與混凝土的粘結(jié)狀態(tài)分為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土：按施加預(yù)應(yīng)力大小的程度分為全預(yù)應(yīng)力混凝土和部分預(yù)應(yīng)力混凝土。先張法法施工多在預(yù)制場使用，施工現(xiàn)場較少應(yīng)用。2、工程中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土施工的特點在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的施工，必須同時考慮施工時結(jié)構(gòu)受力情況和現(xiàn)場施工條件，從而選定采取適合的施工方法。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有下列主要優(yōu)點： （1）改善使用階段的性能，使結(jié)構(gòu)抗裂性好，剛度加強。受拉和受彎構(gòu)件中采用預(yù)應(yīng)力，可延緩裂縫出現(xiàn)并降低較高荷載水平時的裂縫開展寬度；采用預(yù)應(yīng)力，也能降低甚至消除使用荷載下的撓度，提高了構(gòu)件的剛度，增加了結(jié)構(gòu)的耐久性。因此，可跨越大的空間，建造大跨結(jié)構(gòu)。像鋼筋混凝土屋架下弦、工業(yè)工廠水池、石油化工類工廠油罐、壓力容器等施加預(yù)應(yīng)力也是尤為重要的。（2）提高受剪承載力。由于縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的錨栓作用，阻礙了構(gòu)件斜裂縫的出現(xiàn)，同時縱向預(yù)應(yīng)力的施加也可延緩混凝土構(gòu)件中斜裂縫的形成，預(yù)應(yīng)力混凝土梁曲線鋼筋合力的豎向分力將部分地抵消剪力，綜合作用從而提高結(jié)構(gòu)的整體受剪承載力。（3）改善卸載后的恢復(fù)能力?；炷翗?gòu)件上的荷載一旦卸去，預(yù)應(yīng)力就會使裂縫完全閉合，大大改善結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彈性恢復(fù)能力。（4）提高耐疲勞強度。預(yù)應(yīng)力作用可降低鋼筋中應(yīng)力循環(huán)幅度，而混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞破壞一般是由鋼筋的疲勞(而不是由混凝土的疲勞)所控制的。所以可以提高結(jié)構(gòu)抗疲勞程度，這對承受動荷載作用的結(jié)構(gòu)十分有利。（5）相對節(jié)省材料，能充分利用高強度鋼材，減輕結(jié)構(gòu)自重。這可以減輕在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中常發(fā)生的一些問題，像裂縫和撓度問題；而采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，不僅可控制結(jié)構(gòu)使用階段性能，而且能充分利用高強度鋼材的潛能。這樣，采用預(yù)應(yīng)力，可大大節(jié)約鋼材用量，并減小截面尺寸和混凝土用量，具有顯著的經(jīng)濟效益。而且由于結(jié)構(gòu)自重的降低，對大跨度結(jié)構(gòu)、高聳結(jié)構(gòu)和重荷載結(jié)構(gòu)，可減少變形，降低層高，有利于抗震、抗風(fēng)及結(jié)構(gòu)的使用，提高結(jié)構(gòu)的整體經(jīng)濟效益。 （6）可調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力提高受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性。將預(yù)應(yīng)力筋對混凝土結(jié)構(gòu)的作用作為平衡全部和部分外荷載的反向荷載，成為調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的手段。對鋼筋混凝土柱施加預(yù)應(yīng)力，使縱向受力鋼筋張拉很緊，不但預(yù)應(yīng)力鋼筋本身不易壓彎，而且還可以有助周圍的混凝土提高抗壓彎能力，從而提高整體穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)也存在著一些缺點：工藝較復(fù)雜，質(zhì)量要求高， 因而需要配備一支技術(shù)較熟練的專業(yè)隊伍；需要有一定的專門設(shè)備，如張拉機具、灌漿設(shè)備等；預(yù)應(yīng)力反拱不易控制，它將隨混凝土的徐變增加而加大，可能影響結(jié)構(gòu)使用效果；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的開工費用較大，對于跨徑小、構(gòu)件數(shù)量少的工程，成本較高。二、結(jié)構(gòu)混凝土存在的主要問題及發(fā)展趨勢 1、主要問題（1）資源消耗高,污染排放大近年,我國水泥產(chǎn)量已連續(xù)20 年居世界第一,年產(chǎn)量約10 億t ,占全球總產(chǎn)量的40 %以上,建筑業(yè)每年消耗混凝土25 億m3 ,混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋超過6 000萬t ,約占全球的1p3 。建筑業(yè)持續(xù)高速發(fā)展導(dǎo)致資源枯竭、能源耗費和環(huán)境破壞。（2）材料強度及性能還需提高我國混凝土強度等級平均為c30 級,預(yù)應(yīng)力混凝土為c40 級;混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋以335mpa 為主和400mpa 開始推廣應(yīng)用。歐美國家混凝土平均強度比我們高5～10mpa ; 鋼筋強度400～600mpa 級用量已達(dá)到95 %以上。（3）混凝土材料新品種應(yīng)用較少自密實混凝土,輕質(zhì)混凝土,纖維混凝土,特種混凝土及各種外加劑、摻合料技術(shù)還應(yīng)大力研究、開發(fā)、推廣。（4）混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究及修復(fù)技術(shù)開發(fā)滯后。（5）混凝土結(jié)構(gòu)檢測精度有待提高,現(xiàn)場快速檢測方法需進(jìn)一步開發(fā)。（6）預(yù)應(yīng)力技術(shù)的節(jié)材優(yōu)勢未能充分發(fā)揮。（7）專業(yè)公司規(guī)模不大、綜合能力不足。 2、發(fā)展趨勢（1）混凝土材料研究開發(fā)、推廣應(yīng)用綠色高性能混凝土;開發(fā)研究有效地利用工業(yè)廢料,減少硅酸鹽水泥熟料用量的技術(shù);關(guān)注降低單位混凝土水泥用量,利用工業(yè)廢料有效改善混凝土結(jié)構(gòu)耐久性,延長基礎(chǔ)設(shè)施使用壽命的技術(shù)等,是混凝土材料技術(shù)發(fā)展的總趨勢。（2）鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋材料鋼筋材料技術(shù)的發(fā)展趨勢是,強度逐步發(fā)展至400～500mpa ;預(yù)應(yīng)力材料除了目前使用的高強度鋼材外,新型碳纖維、玻璃纖維和聚酯纖維類非金屬預(yù)應(yīng)力筋等產(chǎn)品將得到應(yīng)用。（3）鋼筋工程施工技術(shù)將大量實現(xiàn)工廠化、機械化。（4）預(yù)制混凝土技術(shù)將得到大量推廣應(yīng)用。（5）預(yù)應(yīng)力技術(shù)。①設(shè)計理論將有重大進(jìn)展,預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的耐久性和經(jīng)濟性更為協(xié)調(diào)一致; ②預(yù)應(yīng)力工藝將進(jìn)一步完善,專用產(chǎn)品質(zhì)量提高; ③應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴大。三、混凝土預(yù)應(yīng)力技術(shù)對策 1、提高混凝土和鋼筋的強度及性能 常用混凝土的強度等級由現(xiàn)在的c20～c40 級平均c30 級,提高到c40～c60 級平均c50 級,推廣使用的高強混凝土的強度等級由現(xiàn)在的c50～c80 級,提高到c60～c100 級?；炷两Y(jié)構(gòu)用鋼筋的強度級別由現(xiàn)在的335～400mpa 級提高到400～500mpa 級。降低鋼筋和混凝土材料用量,減少對資源和能源的消耗。隨著混凝土強度等級的提高,對用于配制結(jié)構(gòu)用混凝土原材料的要求提高為: ①水泥的強度等級由現(xiàn)在常用的32.5～42.5 提高到42.5～52.5 ,62.5 的水泥亦應(yīng)批量應(yīng)用。②混凝土減水劑的減水率在20 %以上并大量使用; ③使用優(yōu)質(zhì)、環(huán)保的摻合料。 2、繼續(xù)開發(fā)推廣高性能混凝土,促進(jìn)綠色混凝土在我國的生產(chǎn)和應(yīng)用 大力發(fā)展混凝土減水劑和其他外加劑。提高混凝土摻合料的質(zhì)量。加強進(jìn)行一般強度等級和高強度自密實混凝土的合理配制研究,及相應(yīng)混凝土外加劑的研究。除加強天然輕集料和工業(yè)廢料的利用外,研制、開發(fā)高性能輕集料,應(yīng)用礦物摻合料及纖維增強技術(shù)等,發(fā)展高性能輕集料混凝土。 3、發(fā)展纖維混凝土技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)纖維產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量,擴大鋼纖維、聚丙烯纖維、碳纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維等的生產(chǎn)規(guī)模。加強基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究,加強研究纖維混凝土的微觀機理,長期變形性能及耐久性能等;開展超短細(xì)纖維超高強混凝土復(fù)合材料研究和生產(chǎn),以及混雜纖維混凝土、智能纖維混凝土的研究。 4、提高耐久性,延長使用壽命  提高我國混凝土耐久性設(shè)計和施工水平,提出耐久性指標(biāo)和試驗方法,可按設(shè)計要求達(dá)到安全使用年限。合理改造已有混凝土結(jié)構(gòu),延長結(jié)構(gòu)使用壽命。充分利用拆除的混凝土廢棄物,研究再生骨料混凝土技術(shù),形成循環(huán)結(jié)構(gòu)發(fā)展模式。5、發(fā)展和改進(jìn)預(yù)應(yīng)力及預(yù)制技術(shù)在預(yù)應(yīng)力材料方面的發(fā)展目標(biāo):開發(fā)研究強度高、自重輕、彈性模量大的復(fù)合纖維類非金屬預(yù)應(yīng)力筋。預(yù)應(yīng)力工藝技術(shù)的發(fā)展目標(biāo): 開發(fā)應(yīng)用新型高抗腐蝕孔道成型及灌漿技術(shù)。完善無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力防腐蝕體系。發(fā)展預(yù)應(yīng)力拉索及體外索成套技術(shù)。繼續(xù)在高層建筑,大跨度、大空間建筑中推廣應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù),改進(jìn)修訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,提高使用效率,節(jié)約材料。積極研究開發(fā)新型預(yù)制結(jié)構(gòu)、預(yù)制構(gòu)件技術(shù),節(jié)約材料,美化環(huán)境,實現(xiàn)工廠化、工業(yè)化建造技術(shù)。