預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究現(xiàn)狀

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預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究現(xiàn)狀 陳　勇，房貞政  （福州大學(xué)土木工程學(xué)院，福州350002） 摘要　本文對(duì)國(guó)內(nèi)外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析和總結(jié)，認(rèn)為有必要進(jìn)行大量工作來研究預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，并建議短期借鑒混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性研究成果。 關(guān)鍵詞預(yù)應(yīng)力 混凝土結(jié)構(gòu) 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(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)與普通混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)相比，不僅其結(jié)構(gòu)性能好而且經(jīng)濟(jì)、節(jié)材、節(jié)能，具有廣闊的應(yīng)用前景。近二十年來，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)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(gè)領(lǐng)域。預(yù)應(yīng)力技術(shù)己成為建設(shè)大(大跨度、大空間結(jié)構(gòu))、高(高層、高聳結(jié)構(gòu))、重(重荷載結(jié)構(gòu))、特（特種結(jié)構(gòu)，如海洋平臺(tái)、核電站、儲(chǔ)液池結(jié)構(gòu)等以及在鋼結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)工程、道路、地下建筑、結(jié)構(gòu)加固等工程中的特殊應(yīng)用)工程不可缺少的最為重要的一種技術(shù)。它不僅使結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越，而且能發(fā)揮材料的潛能，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。 我國(guó)房屋建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的歷史相對(duì)較短，有關(guān)預(yù)應(yīng)力筋腐蝕造成整個(gè)結(jié)構(gòu)破壞的例子極少，但預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件耐久性失效的事故時(shí)有發(fā)生，例如呼和浩特鐵路局某倉庫的一榀21m跨預(yù)應(yīng)力混凝土梯形屋架的突然倒塌等。然而隨著服役期的增長(zhǎng)，運(yùn)量的不斷提高，加之設(shè)計(jì)中對(duì)耐久性考慮的不周及施工質(zhì)量的缺陷，橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性問題顯得更為突出^[1]。據(jù)鐵道部1994年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)正在運(yùn)營(yíng)的有病害橋梁共6137座，占總數(shù)的18.8%，其中預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁2675座。在全國(guó)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(yù)應(yīng)力鋼筋）的腐蝕則是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期內(nèi)一個(gè)不容回避的問題。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)作為我國(guó)土木、水利和交通工程中應(yīng)用最為廣泛和最具潛力的一種結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)其耐久性研究，對(duì)我國(guó)推行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略將有積極意義。 2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2.1相關(guān)規(guī)范、技術(shù)規(guī)程 1）GB 50010-2002 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50010-2002》適用于房屋和一般構(gòu)筑物的鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土以及素混凝土承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。它沒有闡述裂縫對(duì)耐久性的影響。提出50年結(jié)構(gòu)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(qiáng)度等級(jí)、最大氯離子含量和最大堿含量。100年的結(jié)構(gòu)混凝土耐性要求除了對(duì)上述要求更嚴(yán)格外，還增加了保護(hù)層厚度、抗凍、抗?jié)B、鋼筋環(huán)氧樹脂涂層等措施，對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨具及連接器應(yīng)采取專門防護(hù)措施。 2）ACI 318-95 　　《混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范ACI 318-95》廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(duì)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(qiáng)度和最大氯離子濃度來阻止鋼筋腐蝕。 3）AASHTO LRFD AASHTO LRFD橋梁設(shè)計(jì)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(yù)應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yù)應(yīng)力構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算的不確定性和預(yù)應(yīng)力鋼筋較易腐蝕，有必要對(duì)部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件限制更嚴(yán)格。 5）Ontario Highway Bridge Design Code-1991 OHBDC中8-11部分闡述了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性最低要求，該部分強(qiáng)調(diào)鋼筋防腐的重要性。通過混凝土保護(hù)層和涂層來提高耐久性。不同的構(gòu)件在不同的環(huán)境條件下混凝土保護(hù)層厚度要求不同。需對(duì)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(xué)物質(zhì)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)。抗裂設(shè)計(jì)應(yīng)使裂縫不會(huì)影響結(jié)構(gòu)功能、耐久性和外觀。該標(biāo)準(zhǔn)通過分析程序或經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算極限允許裂縫寬度。 7）British Standard CP110 《英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)CP110混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用規(guī)程》闡述了裂縫作為一種極限狀態(tài)。2.2.3.2條認(rèn)為混凝土開裂一般不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的外觀或耐久性。 8）SIA Standard 162 《瑞士工程師和建筑師協(xié)會(huì)混凝土結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)162》闡述了裂縫作為一種極限狀態(tài)。SIA標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算裂縫寬度。 9）JSCE混凝土結(jié)構(gòu)施工和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) JSCE刊物SP-1《1986年砼結(jié)構(gòu)施工和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第1部分（設(shè)計(jì)）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(jié)構(gòu)的功能、耐久性和外觀要求，并規(guī)定如何計(jì)算表面允許極限裂縫寬度。 2.2研究現(xiàn)狀 1．模型試驗(yàn)