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所屬欄目:城市規劃論文 發布日期:2010-08-19 15:48 熱度:
摘要:預應力混凝土構件中引起預應力損失的原因很多,本文根據預應力混凝土自身特點,比較全面的分析影響混凝土在施工過程中預應力損失的因素,同時提出較為實際改進預應力損失的方法和措施,使得預應力損失得到進一步的減少,對提高混凝土使用壽命有現實的實用價值;也供同行參考,在施工中盡量采取有力措施減少預應力損失。
關鍵詞:影響,預應力,損失,因素,減少措施
1、概述
預應力損失是預應力混凝土的重要研究對象,早已受到關注,由于鋼筋混凝土的材料特性及張拉工藝等因素的影響,使得預應力鋼筋的張拉力從構件開始制作到構件安全使用的全過程都在不斷降低,這些降低的應力值被稱為“預應力損失”。
預應力損失的大小影響到已建立的預應力,當然也影響到結構的工作性能和使用壽命,普通混凝土受拉或受彎構件中,由于混凝土的抗拉強度及極限拉應變都很低,在正常使用荷載作用下,通常是帶裂縫工作。但由于使用上不允許開裂的構件,受拉鋼筋的應力只可能達到20~30N/mm2,不能充分利用其強度;對于允許開裂的構件,雖然受拉鋼筋的應力可達到250N/mm2,但此時裂縫寬度已達到0.2~0.3mm,構件的耐久性有所降低。為了避免鋼筋混凝土結構裂縫過早出現,并充分利用其高強度鋼筋及高強度混凝土,可以在結構構件承受荷載前,使它產生預應力來減小或抵消荷載所引起的混凝土拉應力,從而使結構構件的拉應力不大,甚至處于受壓狀態,此時產生了預應力混凝土。
預應力混凝土結構截面小,剛度大,抗裂性和耐久性均好,在建筑領域得到廣泛的應用,促進了混凝土的結構發展,同時由于受到技術水平的限制,施工工藝的不成熟和不完善,導致預應力混凝土在施工和使用時其預應力損失比較大,這樣不但浪費材料,提高工程造價,而且限制來預應力混凝土充分發揮自身的有點。
2、 引起預應力損失的因素
2.1由于施工設備引起的預應力損失
a)由于臺座的強度和剛度不足,穩定性較差,從而導致臺座發生變形,傾覆和滑移引起預應力損失。
b)由于夾具本身的自鎖和自錨能力差,攤銷的強硬度小于預應力筋的強硬度。從而引起預應力的損失。
2.2由于混凝土材料引起的預應力的損失
a)由于混凝土的強度不高,預壓力大于混凝土抗壓應力,導致混凝土被壓碎,從而引起預應力損失。
b)由于混凝土自身具有收縮和徐變的特征,在混凝土收縮和徐變過大時引起預應力的損失。
c)由于初骨料粒徑的大小不當,引起預應力的損失。
d)鋼筋(鋼絲)的強度不高引起預應力的損失。
e)鋼筋(鋼絲)的塑性較差引起預應力的損失。
f)鋼筋(鋼絲)表面粗糙程度不足引起預應力的損失。
2.3由于張拉控制應力引起的預應力損失
張拉控制應力的取值,直接影響預應力混凝土的使用效果。假如張拉控制應力取值過低,則預應力鋼筋經過幾種損失后對混凝土產生的預壓力過小,不能有效提高預應力混凝土構件的抗裂度和剛度。
2.4由于混凝土加熱養護時,受拉的預應力鋼筋與承受拉力的設備之間的溫度差別從而引起的預應力損失
由于張拉時鋼筋與臺座的溫度相同均為t1,混凝土加熱養護時的最高溫度為t2,此時由于鋼筋尚未與混凝土粘結,溫度由t1升為t2后可在混凝土中自由變形,使鋼筋產生溫差變形值a1t=a×(t2-t1).L。當停溫養護時,混凝土已與鋼筋粘結在一起,鋼筋和混凝土將同時隨溫度變化而共同伸縮。因養護升溫所降低的應力已不可恢復,于是形成溫差應力損失。
2.5 由于鋼筋松弛(變形)引起的預應力損失
鋼筋在持久不變的應力作用下,會產生隨持續加荷時間延長而增加的徐變變形;鋼筋在一定拉應力值下,將其長度固定不變,則鋼筋中的應力將隨時間延長而降低,詞現象稱為鋼筋的松弛。
a) 鋼筋初拉應力越高,其應力松弛越厲害。
b)鋼筋松弛量的大小主要與鋼筋的品質有關,熱扎鋼筋的松弛小于碳素鋼絲的松弛。
c)鋼筋松弛與時間有關,初期發展最快,以后漸趨穩定。
d)鋼筋松弛與溫度有關,它隨溫度升高而增加。
2.6預應力鋼筋與孔道間壁之間的摩擦引起的預應力損失
a)彎道引起的摩擦力
b)管道偏差引起的摩擦力。
張拉曲線鋼筋時,由于預應力鋼筋和孔壁之間的法向正應力引起摩擦阻力;預留孔道施工中某些發生凹凸不平,偏離設計位置,張拉鋼筋時,預應力鋼筋與孔道壁之間產生法向正應力引起摩阻力。
2.7 混凝土彈性壓縮所引起的預應力損失
先張法構件的鋼束張拉,與對混凝土施加預加壓力時,是先后完全分開的兩個工序,當鋼筋束被松弛,混凝土所產生的全部彈性壓縮應變,將引起筋束的預應力損失。
2.8螺旋式預應力鋼筋當作配筋的壞形構件,由于混凝土的局部擠壓引起的預應力損失
3、減少預應力損失的措施
1)選用強度高,剛度大,穩定性良好的臺座,從而減少臺座發生變形,滑移和傾覆。
2)使用自身和自錨能力均好的夾具,同時應使錐銷的強硬度大于預應力的強硬度。
3)在先張法中盡量少使用墊板,因為每增加一塊墊板,錨具變形和鋼筋內縮值就增加1mm。
4)盡可能增加(在條件允許下)臺座的長度。因為
5)選用強度高的混凝土。因為強度高的混凝土對采用先張法的構件可以提高鋼筋與混凝土之間的粘結力;對采用后張法的構件可提高錨固端的局部承壓承載力。
6)采用高標號水泥,減少水泥用量,降低水灰比;采用級配較好的骨料,加強混凝土的振搗,提高混凝土密實性,從而減少混凝土的收縮徐變。
7)在允許范圍內,盡可能采用粒徑較大,表面粗超的粗骨料,從而增加混凝土與鋼筋之間的粘結力。
8)混凝土預應力的大小,取決于預應力鋼筋張拉壓力的大小,當采用高強度的鋼筋(鋼絲)時,由于超張拉,鋼筋(鋼絲)因強度不足產生斷裂,從而引起預應力損失。
9)盡量采用塑性良好的鋼筋(鋼絲)增加張拉應力,當去除張拉應力后,鋼筋(鋼絲)的收縮量與鋼筋(鋼絲)塑性有關,塑性好,收縮量大,從而產生預壓力大。
10)在先張法構件中,當采用高強度鋼筋(鋼絲)時,在其表面應刻痕或亞波,采用普通鋼筋時,最好是變形鋼筋,從而增加混凝土與鋼筋(鋼絲)之間摩擦。
11)施工中為減少應力松弛等造成預應力損失,一般要進行超張拉,先控制張拉應力為1.05σ~1.1σ,持續荷載2~5min然后卸掉荷載,再施加張拉應力至σ,同時盡量使用熱軋鋼筋,減少碳素鋼絲,從而減少由于應力松弛引起預應力損失值。
12)對于較長的構件可在兩端張拉,則在計算孔洞的長度可以按構件一半長度計算,兩端張拉可以減少由于摩擦引起的損失。
13)在有彎道的構件中,預應力鋼絲表面應該盡可能光滑,必要時可以涂上油脂,從而減少由于彎道引起摩擦阻力。
14)在預留孔道時,嚴格按照規范操作,盡可能減少孔道表面的凹凸不平,從而減少預應力損失。
15)由于預應力筋對混凝土的擠壓,使環形構件的直徑有所減小,預應力筋中的拉應力就會降低,從而引起預應力損失。
當d<3m時,σ損=30N/mm2
當d>3m時,σ損=0N/mm2
故盡可能采用較大直徑的環形構件,從而減少預應力損失。
4、結語
預應力損失的因素很多,而且有些因素引起的預應力損失還會隨時間和環境的變化而變化,不僅如此,這些因素還相互制約,相互影響,在施工過程中盡量采取有力措施減少預應力損失是十分必要的,有重要的工程價值。
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文章標題:影響預應力損失的因素及減少預應力損失的措施
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