預應力混凝土結構施工要點分析

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

關鍵詞：預應力；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文獻標識碼：a 文章編號：2095-2104（2012）  一、預應力混凝土結構施工的發(fā)展現(xiàn)狀及特點  1、預應力混凝土工程施工技術發(fā)展現(xiàn)狀。眾所周知，預應力是預加應力的簡稱。預應力混凝土結構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)應力，該內(nèi)應力的分布形式和數(shù)值大小可將外荷載引起的構件應力抵消至設計預期的程度。預應力混凝土施工的分類，預應力混凝土按施加預應力的方式分為先張法預應力混凝土和后張法預應力混凝土：按施加預應力的手段分為機械張拉預應力混凝土和電熱張拉預應力混凝土；按預應力筋與混凝土的粘結狀態(tài)分為有粘結預應力混凝土與無粘結預應力混凝土：按施加預應力大小的程度分為全預應力混凝土和部分預應力混凝土。先張法法施工多在預制場使用，施工現(xiàn)場較少應用。2、工程中應用預應力混凝土施工的特點在預應力混凝土結構的施工，必須同時考慮施工時結構受力情況和現(xiàn)場施工條件，從而選定采取適合的施工方法。預應力混凝土結構與普通鋼筋混凝土結構相比，具有下列主要優(yōu)點： （1）改善使用階段的性能，使結構抗裂性好，剛度加強。受拉和受彎構件中采用預應力，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；采用預應力，也能降低甚至消除使用荷載下的撓度，提高了構件的剛度，增加了結構的耐久性。因此，可跨越大的空間，建造大跨結構。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、壓力容器等施加預應力也是尤為重要的。（2）提高受剪承載力。由于縱向預應力鋼筋的錨栓作用，阻礙了構件斜裂縫的出現(xiàn)，同時縱向預應力的施加也可延緩混凝土構件中斜裂縫的形成，預應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構的整體受剪承載力。（3）改善卸載后的恢復能力?；炷翗嫾系暮奢d一旦卸去，預應力就會使裂縫完全閉合，大大改善結構構件的彈性恢復能力。（4）提高耐疲勞強度。預應力作用可降低鋼筋中應力循環(huán)幅度，而混凝土結構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。所以可以提高結構抗疲勞程度，這對承受動荷載作用的結構十分有利。（5）相對節(jié)省材料，能充分利用高強度鋼材，減輕結構自重。這可以減輕在普通鋼筋混凝土結構中常發(fā)生的一些問題，像裂縫和撓度問題；而采用預應力技術，不僅可控制結構使用階段性能，而且能充分利用高強度鋼材的潛能。這樣，采用預應力，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。而且由于結構自重的降低，對大跨度結構、高聳結構和重荷載結構，可減少變形，降低層高，有利于抗震、抗風及結構的使用，提高結構的整體經(jīng)濟效益。 （6）可調(diào)整結構內(nèi)力提高受壓構件的穩(wěn)定性。將預應力筋對混凝土結構的作用作為平衡全部和部分外荷載的反向荷載，成為調(diào)整結構內(nèi)力和變形的手段。對鋼筋混凝土柱施加預應力，使縱向受力鋼筋張拉很緊，不但預應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。預應力混凝土結構也存在著一些缺點：工藝較復雜，質量要求高， 因而需要配備一支技術較熟練的專業(yè)隊伍；需要有一定的專門設備，如張拉機具、灌漿設備等；預應力反拱不易控制，它將隨混凝土的徐變增加而加大，可能影響結構使用效果；預應力混凝土結構的開工費用較大，對于跨徑小、構件數(shù)量少的工程，成本較高。二、結構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 ,混凝土結構用鋼筋超過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,預應力混凝土為c40 級;混凝土結構用鋼筋以335mpa 為主和400mpa 開始推廣應用。歐美國家混凝土平均強度比我們高5～10mpa ; 鋼筋強度400～600mpa 級用量已達到95 %以上。（3）混凝土材料新品種應用較少自密實混凝土,輕質混凝土,纖維混凝土,特種混凝土及各種外加劑、摻合料技術還應大力研究、開發(fā)、推廣。（4）混凝土結構耐久性研究及修復技術開發(fā)滯后。（5）混凝土結構檢測精度有待提高,現(xiàn)場快速檢測方法需進一步開發(fā)。（6）預應力技術的節(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;關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構耐久性,延長基礎設施使用壽命的技術等,是混凝土材料技術發(fā)展的總趨勢。（2）鋼筋及預應力筋材料鋼筋材料技術的發(fā)展趨勢是,強度逐步發(fā)展至400～500mpa ;預應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應力筋等產(chǎn)品將得到應用。（3）鋼筋工程施工技術將大量實現(xiàn)工廠化、機械化。（4）預制混凝土技術將得到大量推廣應用。（5）預應力技術。①設計理論將有重大進展,預應力結構的耐久性和經(jīng)濟性更為協(xié)調(diào)一致; ②預應力工藝將進一步完善,專用產(chǎn)品質量提高; ③應用領域進一步擴大。三、混凝土預應力技術對策 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構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,對用于配制結構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 的水泥亦應批量應用。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、環(huán)保的摻合料。 2、繼續(xù)開發(fā)推廣高性能混凝土,促進綠色混凝土在我國的生產(chǎn)和應用 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量。加強進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,應用礦物摻合料及纖維增強技術等,發(fā)展高性能輕集料混凝土。 3、發(fā)展纖維混凝土技術進一步改進纖維產(chǎn)品的生產(chǎn)技術和產(chǎn)品質量,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。加強基礎和應用基礎研究,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;開展超短細纖維超高強混凝土復合材料研究和生產(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計和施工水平,提出耐久性指標和試驗方法,可按設計要求達到安全使用年限。合理改造已有混凝土結構,延長結構使用壽命。充分利用拆除的混凝土廢棄物,研究再生骨料混凝土技術,形成循環(huán)結構發(fā)展模式。5、發(fā)展和改進預應力及預制技術在預應力材料方面的發(fā)展目標:開發(fā)研究強度高、自重輕、彈性模量大的復合纖維類非金屬預應力筋。預應力工藝技術的發(fā)展目標: 開發(fā)應用新型高抗腐蝕孔道成型及灌漿技術。完善無粘結預應力防腐蝕體系。發(fā)展預應力拉索及體外索成套技術。繼續(xù)在高層建筑,大跨度、大空間建筑中推廣應用預應力混凝土結構技術,改進修訂相關標準規(guī)范,提高使用效率,節(jié)約材料。積極研究開發(fā)新型預制結構、預制構件技術,節(jié)約材料,美化環(huán)境,實現(xiàn)工廠化、工業(yè)化建造技術。