1 前言预应力混凝土是在第二次世界大战后迫切要求恢复战争创伤、

作者:admin 来源:未知 点击数: 发布时间:2018年12月07日

  预应力混凝土是在第二次世界大战后火急要求恢复和平创伤、从西欧敏捷成长起来的。半个世纪以来,从理论、材料、工艺到土建工程的各类使用,都取得了极其庞大的成长与成绩。特别是跟着部门预应力概念的逐渐成熟,冲破了混凝土不得受拉与开裂的束缚,大大扩展了它的使用范畴。目前预应力混凝土已成为国表里土建工程最次要的一种布局材料,并且预应力手艺已扩大使用到型钢、砖、石、木等各类布局材料,并用以处置布局设想、施工中、用常规手艺难以处理的各类疑问问题。

  1 媒介预应力混凝土是在第二次世界大战后火急要求恢复和平创伤、从西欧敏捷成长起来的。半个世纪以来,从理论、材料、工艺到土建工程的各类使用,都取得了极其庞大的成长与成绩。特别是跟着部门预应力概念的逐渐成熟,冲破了混凝土不得受拉与开裂的束缚,大大扩展了它的使用范畴。目前预应力混凝土已成为国表里土建工程最次要的一种布局材料,并且预应力手艺已扩大使用到型钢、砖、石、木等各类布局材料,并用以处置布局设想、施工中、用常规手艺难以处理的各类疑问问题。

  我国预应力混凝土的起步比西欧大约晚10年,但由大规模扶植的需要,不只成长快,并且使用数量极为复杂。据1995年的不完全统计:采用预制预应力混凝土构件建筑的各类单层工业厂房总面积达10亿㎡,建筑的城镇室第和农村衡宇跨越30亿㎡,建筑的40m跨径以内的铁路桥梁达30000孔,新建的公路和城市桥梁中,20m跨以上的占到85%以上。上述成绩既对我国过去几个“五年打算”的根基.扶植作出了庞大贡献,又为国度节约了大量钢、木材料。

  鼎新开放以来,我国高强钢材出产好转,为成长高效预应力混凝土追逐国际程度,缔造了前提。近十几年来,在使用高效预应力混凝土方面取得了较大的进展。各类桥梁布局的型式、跨径和施工方式都有了很大前进。预制预应力混凝土简支架的经济跨度:铁道桥架已扩大到 40m;公路与城市桥梁扩大到50m;预应力混凝土持续钢构桥最大达270m;大跨度斜拉桥的跨径:预应力混凝土桥面的达432m(铜陵长江大桥),钢与混凝土连系桥面的最大达 602m(杨浦大桥)。桥梁布局当前面对的问题次要是若何提高质量,出格是耐久性问题,而不再经济不经济、用与不消的问题了。高效预应力混凝土在衡宇建筑中的使用因为衡宇建筑本身的特殊性,目前仍处于由低强钢材向高强钢材、向高效预应力混凝土过渡的阶段,呈现现浇后张热、预制先张冷的现象,成长很不均衡,前景也不太开阔爽朗。

  2 预制预应力混凝土的成长为什么裹足不前和当场现浇混凝土布局的建筑方式比拟,预制拆卸是一种新的建筑手艺。这一新手艺的真正冲破是在二次大战后的40年代后期,其时西欧大量重建工作急需进行,出格是室第衡宇和桥梁布局。五十年来,预制混凝土布局在列国的成长不很均衡。总的来讲,预制预应力桥梁,因为经济上的劣势,已为世界列国遍及采用,即便是以钢布局为主的美国,50m以内跨径的预制预应力桥,近年也曾经占到新建桥梁的50%以上,而钢布局的则下降到25%;预制预应力混凝土在衡宇建筑中的劣势不如桥梁布局较着,使用可分为预制尺度构件(如多孔空心板、双T板等)的使用和预制系统衡宇建筑中的使用两个方面。

  2.1 预制预应力混凝土尺度构件国际上的预制尺度构件,品种良多,但经多年实践和裁减,认为用处广、经济性好的构件最次要的有多孔空心板和双T扳两种,用于各类衡宇的楼盖与屋盖。多孔空心板与实心板比拟,可节约混凝土大约50%和钢材30%.过去150~200㎜厚的板次要用于6-12m跨的预制或有现浇面层的迭合楼盖。目前北欧和西欧在办公或其他雷同衡宇中,厚400mm的多孔空心板已用到17m跨、厚500㎜的板已用到 2lm跨,跨高比 l/h=42,长短常薄的楼盖。采用纤维高机能高强混凝土和密肋形式截面,北欧已出产出板厚仪为20㎜,跨度达6~30m的轻型屋盖板,板目重仅100~200kg/㎡. 用折线配筋先张法出产的双T与单T板是50年代初期从美国开辟出来长跨楼(屋)盖构件,双T板常用跨度为10~25m,单T板近年已罕用。双T板最后的截面宽仅1.22m,肋高0.46m.“当前跟着出产手艺和混凝土强度的提高,截面逐渐加宽加高,以提高经济效率。到90年代,最大截面加宽到3.66m,肋高加大到0.80m.当采用3.05m宽板取代2.44m宽板时,因为工、料、搬运、安装等费用的节约,每办板造价可大约节约17%.这两种构件既能取代保守布局材料的大跨度楼(屋)盖构件,又能充实阐扬预制预应力混凝土的潜在劣势,因而具有强大的生命力,在美、加、西欧、北欧列国久盛不衰。

  2.2 预制拆卸式衡宇布局有奇特的设想建筑准绳预制拆卸式预应力混凝土衡宇布局有它本身的纪律性和特点,要求采用与现浇混凝土衡宇布局分歧的设想建筑的准绳。人们往往把预制拆卸式混凝土衡宇误认为只是现浇衡宇布局的另一种施工方式的替代产物,亦即预制意味着只是布局的一部门改在预制工场出产,然后再运到施工现场进行安装,使得尽可能满足本来按现浇布局设想的要求。这种概念现实上是错误的,和一起头就考虑预制特点要求的预制方案比拟,不只设想质量差,还会给施工带来麻烦和坚苦,因为预制与现浇布局系统各有本身的特点,会或多或少地影响布局的平面安插、层高、不变性和静力系统等等。为此,对预制衡宇布局的设想,从一起头就该当按照布局的要求与特点,选用响应的预制布局系统方案。预制预应力衡宇不必然全用预制,也能够用现浇混凝土作为梁、板、柱持续的接头或作为现浇面以减轻预制构件运输安装时的自重,这种预制与现浇相连系的所谓“半拆卸式”布局兼有预制与现浇两者的长处,根基上解除了两者的弱点,避免了预制构件保持的坚苦,又不需要现饶的模板与支持。过去很多个体设想的预制混凝土衡宇或预制混凝土系统建筑之所以失败和被裁减,其缘由彩票现金是正规的吗就在这里。为了对预制预应力混凝土衡宇建筑的设想供给协助,国际上的一些学术集体,如FIP(国际预应力混凝土协会)、PCI(美国预制预应力混凝土协会)等都编制有特地的设想手册;一些尺度构件的出产厂,也都编制有公用的设想手册,作为设想参考之用。

  2.3我国预制预应力混凝土的成长为什么式微我国建工部分过去采用的以低强钢材为主筋的预制预应力构件,次要有三方面的用处。起首是用于单层工业厂衡宇盖的屋架、屋面梁和大型屋面板,第二是用于城镇的多层室第和农村衡宇楼(屋)盖的短跨多孔空心板,第三是用于城市多层和高层室第的小开间大板系统建筑的墙板和楼板。上述构件根基上都是从代用的角度成长起来的,例如以预制混凝土屋架彩票注册领取18元彩金取代钢屋架,以多孔空心板取代木楼盖,以处理钢材、木材供应的坚苦,并不克不及阐扬预制预应力混凝土的潜力。80年代高强钢材充实供应后,对这些晚期形式的构件和布局系统又没有及时进行更新换代,在经济上难以和其他布局合作,致使工业厂房(仓库食堂等)屋盖逐渐为钢网架和轻钢布局屋盖所取代,民用建筑中的楼(屋)盖除农村地域仍少量采用外,城镇建筑的多层楼(屋)盖已大都改用现浇钢筋混凝土。和国外发财国度比拟,我国预制预应力混凝土布局之所以阑珊的缘由次要仍是手艺上的,起首是构件跨度太小,形式陈旧,不克不及阐扬预应力混凝土的劣势;其次是缺乏对预制衡宇布局学问,例如大板多层和高层公寓建筑,就因为开间太小,承重墙过多,加之预制构件保持坚苦,用钢量太大,缺乏经济合作力而遭到裁减。可见我国预制混凝土难以持续成长并不料味着预制预应力建筑的‘山穷水尽“,只需进行手艺改革,采用新手艺就大有成长前途。

  近十几年来,现浇后张布局与单根钢绞线无粘结筋的使用已成为房建部分的热点。作为填补手艺空白、追逐国际程度,无疑这是准确的、需要的,但现浇与预制、后张与先张下载彩票app送彩金布局、有粘结与无粘结筋的使用,各有益弊,各有合理使用范畴。此外,用预制先张构件建筑半拆卸式布局时,就兼有预制与现浇、先张与后张的长处。根基上解除了现浇需要模板、预制构件毗连坚苦的问题。

  3.2 现浇无粘结双向平板是国际公认的最经济的大柱网楼板现浇无粘结预应力双向平板是美国针对多层、高层建筑中要求采用大柱网楼盖成长起来的。这种用单根张锚的无粘结钢绞线筋的次要长处在于吨位小,有益于在板类布局平分漫衍筋,也有益于增大预应力筋的偏疼距与抗弯力臂;张拉设备轻,施工便利。这种无粘结双向平板能够做得比力薄,一般8m×8m办公楼房的厚度仅为20㎝,有益于降低建筑层高;同时用钢量少,造价低,因之具有强大的经济劣势而成为美国用量最广的一种布局系统。现将办公房与公寓用的两种无粘结双向板的尺寸和用钢量列入表1. 由表1可见这种双向无粘结平板的用钢量是很省的,即便是 12.8×12.8m柱网的双向密肋(WalleSlab)板(肋高43cm)和 13.4m × 9.1m 的宽扁梁双向平板(梁宽 114cm,和梁高 40cm),总用钢量亦别离仅为 4.94kg/㎡(内中预应力筋3.18kg/㎡,通俗钢筋1.76kg/㎡)和6.17kglmz(内中预应力筋4.16kglmz,通俗钢筋2.01kg/㎡)。上述用钢量数字与 Malk Fintel著混凝土工程手册以及美国其他书刊所列的数据根基上是分歧的,是靠得住的。

  3.3 我国现浇无粘结平板价钱高的原困和处理法子我国现浇后张无粘结双向平板造价偏贵的缘由在于通俗钢筋用量太多,而无粘结筋用量与国外比拟不同不太大。普钢用量大大是因为对无粘结筋耐久性的担忧,作为强度的第二道防地,由于现有工艺还不克不及完全满足全封锁防水的要求。当然,设想、施工缺乏经验、手艺规章轨制不全、贫乏无效的监视办理体系体例等等也都是缘由。要降低通俗钢筋用量,一方面要投人力量当真处理单根钢绞线无粘竣事成套安装的全封锁防水问题,包罗张拉端和固定端锚具与束的全封锁毗连做法和提高塑料套管的韧性与强度,并取用ф12.7㎜钢绞线㎜的钢绞线以削减在工程使用中来与束的间距;另一方面,要勤奋进修和控制国外设想、施工手艺和相关规章轨制,这些都是通过多次反复尝试验证并颠末持久实践的经验总结,能够间接套用,作到踌躇不前,从而避免“从零起头”、“前无前人”的大量反复劳动。这些搅扰无粘结预应力筋的问题,该当城市很快获得处理,无粘结筋不只会价廉物美地大量用于平板布局,也会较多使用于其他布局,取代保守的灌浆有料结后张预应力筋。

  我国预应力混凝土的学问来历于50年代初期苏联的规范与教材,因为采用冷处置通俗钢筋作为预应力筋,出产工艺设备简单,合适我国国情,有益于捉进我国预应力混凝土的敏捷成长。另一方面,其时苏联的设想规范现实上是针对构件的截面核算,而很少涉及构件和布局的设想;教科书只是规范条则和公式的注释而不是从学科出发编写的,具体表示为公式多、符号多、划定多、计较繁杂,令人难以.构成概念,更得不到学科性、系统性的学识。我国编制的规范与编写的教科书虽经几回点窜与提高,有所成长与前进,但从总体来讲,因为各种缘由,没有跟上时代的程序,没有能脱节50年代原苏联预应力混凝土规范的本色。与国外采用高强钢材与弹性理论的现代预应力混凝土学识比拟,差距较大,既晦气于进修和控制,也不克不及顺应现代化工程建筑设想使用的需要。值此即将插手世贸组织(WTO)、国际建筑力量合作日益加剧之际,对我国建筑布局手艺程度应有一个清醒的评价。与国外先辈手艺比拟,我国的差距是多方面,现仅举出几个方面的问题进行阐发会商,来申明学问更新的需要性。

  预加应力的目标次要在于提高利用荷载下构件的性状。现代预应力混凝土构件的截面设想(包罗截面外形、尺寸和预应力筋),国际上一般都是按利用荷载下混凝土与钢材应力不跨越容许应力限值确定的。这些应力限值是材料现实强度的某一百分率。因为在利用荷载了混凝土和钢材的应力都相对较低,能够假定两者都具有弹性机能,因而应力的计较采用材料力学弹性计较公式是合乎逻辑的。虽然截面是以容许应力为根本确定的,但也要枚核有足够的极限强度,以及校核利用荷载下的构件挠度与抗裂性。如极限强度不足,能够添加通俗钢筋填补。预应力筋的初始张拉应力可按利用荷载下要求的总预加力,通过永存预应力(一般选用0.55~0.6fpu)反算来确定,张拉应力值可造当调整以满足对摩擦丧失和永存预应力的要求。50年代原苏联的规范与教材,热衷于推广破损阶段设想法而排斥、否认用弹性理论的容许应力设想法,这对预应力混凝土设想计较形成很大坚苦,构成既要避免采用许可应力法(称之为旧法)而现实上又不得不采用的尴尬场合排场。其时为什么要提出要用δan(即相当于混凝土应力为0时预应力筋中的预应力)这一笼统的概念?为什么用严酷要求不呈现裂痕和一般要求不呈现裂痕来划分构件预加应力的程度而不间接用应力划分?缘由可能就在这里。这就为设想计较带来良多麻烦。我国对预应力构件截面设想一般都是按极限强度确定的,然后再核算利用荷载下的抗裂性与挠度。匹敌裂性的计较,则以张拉节制应力为基点,再求出永存预应力值与抗裂性。如许的计较过程往往要颠末多次频频才能获得对劲成果,计较工作量大。

  若是对预应力混凝土的道理、出产工艺和出产过程以及各个阶段的预应力丧失有所认识与理解,只需用几个根基公式就能够计较直到利用荷载各个阶段的应力与变形。国外教材对简支架预应力截面混凝土应力计较的示企图只配底面预应力筋以示计较公式的来历与使用,简单了然。由于对高强钢材而论,都用曲线或拆线筋,须面没有配预应力筋需要,通俗钢筋的影响理论上该用换算截面,但现实上多忽略不计;至于混凝土收缩徐变对普钢的影响是 有的,但也忽略不计。如许做之后,大大简化了公式,对计较精度影响很小。由于高强钢材的配筋率比力小,非预应力通俗钢筋配筋率也小,考虑不考虑,对截面特征值和所算的混凝土应力影响都不大,忽略后仍有足够的精度。 我国规范与教科书对简文梁截面应力计较的示企图,底面与项面都配有预应力筋与非预应力通俗钢筋,加之要考虑混凝土收缩徐变对通俗钢筋惹起的压力,单单计较预应力的合力与偏疼距就不堪其烦,计较公式之长,令人望而却步!所谓切确与简化的计较差距,对低强钢材预应力筋的截面应力可能达百分之十几,但对采用高强钢材做预应力筋的截面应力一般仅百分之几罢了。裂痕宽度的计较本来就不很切确,完全能够表面拉应力法来取代。其他计较公式也有雷同环境,可见我国设想计较方式的简化潜力很大。

  该当用国际通用的、准确的名词替代一些陈旧的、不切当、寄义不清的名词与术语,例如:用“预应力混凝土”取代“预应力钢筋混凝土”、用“预应力筋(钢材)”取代“预应力钢筋”,由于钢丝、钢绞线并不是钢筋;用“瞬时丧失”与“持久丧失”取代“混凝土预压前(第一批)丧失”与“混凝土预压后(第二批)丧失”:“张拉节制应力”应改为“初始张拉力”或“千斤顶张拉力”,由于真正节制预应力混凝土机能和设想的是“永存预应力”或“最终预应力”;对严酷要求不呈现裂痕、一般要求不呈现裂痕和容许呈现裂痕是晚期的构件分类法,应改为当前国际通用的“全”预应力混凝土“限值”预应力混凝土和“部门”预应力混凝土的分类。这是几个较着的例子,别的还有一些就不再提了。改用这些术语与词组概念明白,与国际接轨,有益于国内交际流。

  上述阐发,足以申明过去我国行之无效的材料。理论与手艺已明日黄花,掉队陈旧。为此,对过去环绕低强预应力钢材成长起来的预应力混凝土构件的设想理论、计较方式、计较公式、布局机关、出产工艺与施工手艺都有需要学问更新、改变到以来用高强钢材的现代预应力混凝土的轨道上来。为此扶植从学问更新、手艺革新出发,接收国际最新理论与手艺成绩,编写新的教科书,阐述现代预应力混凝土系统理论和世界公认的设想方式与计较方式;设想规范也要同步进行点窜,处理公式多、符号多、划定多、概念少、理论少,以及计较烦琐,逻辑紊乱,难以进修和控制的问题,揭开预应力混凝土的奥秘面纱,为普及学科学问、培育多量预应力布局专业人才缔造前提。

  我国推广预应力混凝土已有四十多年的汗青,但普及程度不高,熟悉营业的专业人才不多,即便是一些甲级大设想院,迄今仍只要少数几个专业工程人员,与60年代比拟,进展不大。为什么难普及?缘由良多,但最次要的是预应力混凝土学科比力复杂,涉及范畴有高强材料、出产工艺、机械设备、设想与施工等专业,并且这些手艺交错在一路很难分隔,要控制完整的学科学问,难度简直较大。在现实出产实践中,国外多采用专业分工与合作的体例进行。例如预制预应力混凝土衡宇的设想应与预制工场合作;现浇后张预应力混凝土衡宇的设想应与后张手艺专业公司合作进行设想。因而预应力混凝土的大学教材,都比力简单,着重于进修预应力混凝土的道理、根基概念与简单的设想计较方式及布局使用,使读者能获得一个对专业的完整的根基学问。因之对设想理论与计较方式力图简单、通俗易懂,而不外度追求切确,等效荷载均衡法,表面拉应力法的普遍使用亦就是这个事理。为了专业学问的普及与推广,也有需要进行学问的更新换代。 因为衡宇建筑的设想,建筑师是环节,因之学问的普及,对建筑师只需求领会这种布局的特殊机能、使用范畴和经济价值,对布局的具体设想,由布局工程师进行。预应力混凝土学问一旦为建筑师所控制,就有可能缔造出建筑奇观,以下举出两个世界顶尖级建筑物的实例。 一个是作为2000年奥运会的标记性建筑物——悉尼歌剧院,它是采用预制混凝土块体和后张预应力手艺拼装的大悬臂曲面宽间拱壳布局,若是不消预应力手艺,建筑如许的布局是不成想象的。另一个是美籍华人贝聿明大师设想的、巴黎卢浮宫入口处雄伟宏伟的“金字塔形玻璃建筑物”,就是用三维安插的预应力索以包管这一玻璃建筑的几个侧面都是真正的平面,要不是用荷载均衡道理,要做到纯平面几乎是不成能的。

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