周洪艷
摘 要:在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工中,關(guān)于混凝土構(gòu)件裂縫寬度的問題,國家相關(guān)部門并未給出明確規(guī)定以及具體的計(jì)算原則,當(dāng)前無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工中,大多依照當(dāng)前有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工的相關(guān)要求進(jìn)行質(zhì)量控制。在混凝土裂縫控制方面,主要通過分級控制來加強(qiáng)裂縫控制,本文就無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制進(jìn)行簡要分析和研究,僅供相關(guān)人員參考。
關(guān)鍵詞:無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力;混凝土構(gòu)件;裂縫控制
無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土是指在鋼材使用上選擇高強(qiáng)度材料,并選擇后張無粘結(jié)的混凝土結(jié)構(gòu),保證無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度、延展性和吸附性,確保無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在工程項(xiàng)目建設(shè)中的應(yīng)用價值得到最大程度的發(fā)揮。當(dāng)前無粘結(jié)混凝土的裂縫控制尚缺乏一個相對統(tǒng)一的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),使得工程建設(shè)中施工人員缺乏可靠依據(jù),實(shí)際施工中只得依靠有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土裂縫寬度開展具體操作,此種情況下,加大力度探討無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的裂縫控制是非常必要的。
1 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制
1.1 拉應(yīng)力控制公式
現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中明確指出,正常使用極限狀態(tài)下預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的裂縫控制主要分為三級,二級裂縫控制構(gòu)件采用的拉應(yīng)力公式如公式(1)所示,其表示為荷載效應(yīng)下的標(biāo)準(zhǔn)組合條件;三級裂縫控制構(gòu)件采用的拉應(yīng)力控制公式見公式(2),其主要表示在荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合下應(yīng)符合條件。
公式(1)
公式(2)
1.2 規(guī)定的修正
通過研究可知,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新規(guī)范中對于相關(guān)概念進(jìn)行了修正,在表述方式上發(fā)生了一定變化,以標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合代替短期效應(yīng)組合與長期效應(yīng)組合,其中,以k表示標(biāo)準(zhǔn)組合,以q表示準(zhǔn)永久組合。荷載效應(yīng)組合方式的轉(zhuǎn)變,在一定程度上增強(qiáng)了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的國際化特征。
在新規(guī)范中調(diào)整了部分比較嚴(yán)格的要求,取消了混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)及受拉區(qū)混凝土塑性影響系數(shù),規(guī)范中苗屋面梁與托梁的要求仍比較嚴(yán)格,而其他要求則適當(dāng)放松,并以可靠工程經(jīng)驗(yàn)為主要依據(jù),以加強(qiáng)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的裂縫控制。除此之外,在控制條件上也發(fā)生一定轉(zhuǎn)變,拉應(yīng)力限制系數(shù)取值范圍也得到一定程度的調(diào)整,主要體現(xiàn)在荷載短期效應(yīng)組合和施工階段荷載效應(yīng)組合等方面。研究表明,新規(guī)范中有關(guān)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制的相關(guān)調(diào)整,與實(shí)際工程需要相符合,并且有助于提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件施工質(zhì)量控制打下良好的基礎(chǔ)。
2 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算
無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制具有一定特殊性和復(fù)雜性,尤其是受到混凝土與無粘結(jié)筋之間滑移等因素的影響,使得混凝土與無粘結(jié)筋之間協(xié)調(diào)性不足,給混凝土裂縫的分布與發(fā)展造成嚴(yán)重影響,基于階段裂縫截面的預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行測定時,無法滿足實(shí)際應(yīng)力水準(zhǔn)的測定需求。通過試驗(yàn)研究可知,在工程實(shí)踐中,將無粘結(jié)筋面積折算為等效有粘結(jié)筋面積,基于有粘結(jié)筋預(yù)應(yīng)力混凝土能夠開展混凝土構(gòu)件裂縫寬度的計(jì)算,并保證計(jì)算的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新規(guī)范中明確了縱向鋼筋表面特征對裂縫寬度的實(shí)際影響,其與鋼筋表面特征的關(guān)系較小,在構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算中,可以基于鋼筋粘結(jié)特征系數(shù)開展具體的計(jì)算與分析。隨著目前保護(hù)層厚度的不斷增大,在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制中保護(hù)層厚度增大所產(chǎn)生的影響也不可忽視。在對多種不同直徑和表面特征的鋼筋構(gòu)件進(jìn)行應(yīng)用時,應(yīng)當(dāng)基于鋼筋與混凝土粘結(jié)力等效的原則,準(zhǔn)確把握鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)特性,明確變形鋼筋以及光面鋼筋的具體參數(shù)值,充分考慮不同種類鋼筋的粘結(jié)特性,以保證無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制的合理性和有效性。
在縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)方面,基于以往設(shè)計(jì)公式可以對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的這一要素進(jìn)行計(jì)算分析,在結(jié)合近年來工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,將縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)值適當(dāng)下調(diào),能夠更好的實(shí)現(xiàn)混凝土構(gòu)件裂縫控制。
通過實(shí)踐證明,混凝土保護(hù)層的厚度對鋼筋表面特征不會產(chǎn)生太大的影響,因此新規(guī)范中對此進(jìn)行了一定的改正。新規(guī)范對于采用多種不同直徑和不同表面特征的鋼筋的構(gòu)件,根據(jù)鋼筋和混凝土粘結(jié)力等效的原則,引入了等效鋼筋自徑的概念:并且考慮了小同種其次類鋼筋的粘結(jié)特性,添加了不同鋼筋的不同v值,顯然比原規(guī)范更為合理。采用新規(guī)范的裂縫寬度計(jì)算方法,無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裂縫寬度計(jì)算也相應(yīng)得到放松,這有助于減少無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量,提高其經(jīng)濟(jì)性。
3 關(guān)于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制的幾點(diǎn)建議
隨著配筋率的增加,裂縫寬度逐漸減小,大體成線性關(guān)系,隨著受拉鋼筋等效應(yīng)力的增大,裂縫寬度遞減的幅度也逐漸加大;在相同配筋率下,新規(guī)范的最大裂隙寬度值比原規(guī)范小,在相同最大裂縫寬度下,新規(guī)范所需的配筋率比原規(guī)范小得多,從而減少了用鋼量。
與原規(guī)范相比,新規(guī)范對裂縫控制條件和裂縫寬度計(jì)算均有所放松,但在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力工程中,新規(guī)范仍比實(shí)際應(yīng)用中放寬裂縫控制條件的效果要嚴(yán),并且在設(shè)計(jì)無粘接預(yù)應(yīng)力筋時,按新規(guī)范設(shè)計(jì)時所需的預(yù)應(yīng)力筋比實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的偏多,考慮無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性,建議在有豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)時可對控制條件進(jìn)一步放松。
目前無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)一般均按二級裂縫控制等級設(shè)計(jì),要求不出現(xiàn)裂縫。但對荷載差異較大,其短期效應(yīng)組合值高出長期效應(yīng)組合值很多的結(jié)構(gòu),可考慮采用在荷載短期效應(yīng)組合下按允許開裂的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì),但應(yīng)限制裂縫寬度,抗裂驗(yàn)算可參照有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土規(guī)范計(jì)算。
配筋率可近似地表達(dá)梁截面中和軸高度和轉(zhuǎn)動能力,預(yù)應(yīng)力筋的極限應(yīng)力增量隨著配筋率的增加而減少,其大體存在線性關(guān)系。因此,在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)選擇合適的配筋率,即不過多配置預(yù)應(yīng)力筋,以免造成資源浪費(fèi)、成本增加,但預(yù)應(yīng)力筋配置又不能太少,以免造成裂縫寬度過大、不能發(fā)揮預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。
4 結(jié)論
通過以上研究可知,在建筑工程項(xiàng)目建設(shè)施工中,無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土裂縫控制是一項(xiàng)重要內(nèi)容,裂縫控制的合理性和有效性直接關(guān)系著建筑整體結(jié)構(gòu)安全性,因此在建筑工程項(xiàng)目施工中,應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程項(xiàng)目特點(diǎn)采取可行的措施加強(qiáng)施工質(zhì)量管理與控制,保證無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫得到科學(xué)化控制,從而全面提高建筑工程施工質(zhì)量,減少工程安全隱患。
參考文獻(xiàn)
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