(精品)建筑精品 淺析預應力混凝土(2013年優(yōu)秀畢業(yè)設計)

畢業(yè)論文淺析預應力混凝土指導老師：學生姓名： 專 業(yè)：建筑工程技術年 級： 學 號： 淺析預應力混凝土 內容摘要：本文介紹了預應力和預應力混凝土的概念,著重闡述了預應力混凝土的張拉方式,無粘接預應力筋及其做法，分析了我國預應力的發(fā)展現狀并提出了加大對預應力混凝土的科研力度的殷切希望。 關鍵詞預應力 混凝土 先張法 后張法 引言： 預應力混凝土工程是一門新型的科學技術，1928年由法國弗萊西奈首先研究成功以后，在世界各國廣泛的推廣應用。其推廣數量和范圍多少，是衡量一個國家建筑技術水平的重要標志之一，近30年來,預應力混凝土技術在土建結構的各個領域扮演著重要的角色。 我國的預應力混凝土結構是在20世紀50年代發(fā)展起來的。最初試用于預應力鋼弦混凝土軌枕,之后預應力混凝土在全國范圍內開始推廣。預應力混凝土技術在橋梁工程中發(fā)展最快,尤其在20世紀70年代后期,我國修建的各類大橋幾乎全是預應力混凝土結構。近年來,預應力混凝土技術在橋梁以外的土建結構中也得到了迅速發(fā)展,一個發(fā)生在我國土建結構領域內的變革已經到來1。 一、預應力 在工程結構構件承受外荷載之前,對受拉模塊中的鋼筋,施加預拉應力,提高構件的剛度,推遲裂縫出現的時間,增加構件的耐久性。對于機械結構來看,其含義為預先使其產生應力,其好處是可以提高構造本身剛性,減少振動和彈性變形這樣做可以明顯改善受拉模塊的強度,使原本的抗性更強。 所謂預應力結構(構件)，就是在結構(構件)受拉區(qū)預先施加壓力產生預應拉力，從而使結構(構件)在使用階段產生的拉應力首先抵消預應拉力，從而推遲了裂縫的出現和限制裂縫的開展，提高了結構(構件)的抗裂強度和剛度，這種結構型式稱之為預應力結構。 如木桶,在還沒裝水之前采用鐵箍或竹箍套緊桶壁,邊對木桶壁產生一個環(huán)向的壓應力,若施加的壓應力超過水壓力引起的拉應力,木桶就不會開裂漏水2。在圓形水池上作用預應力就像木桶加箍一樣。同樣,在受彎構件的荷載加上去之前給構件施加預應力就會產生一個和與荷載作用產生的變形相反的變形,荷載要構件沿他作用方向發(fā)生變形之前必須最先把這個與荷載相反的變形抵消,才能繼續(xù)使構件沿荷載方向發(fā)生變形。這樣,預應力就像給構件多施加了一道防護一樣。 二、預應力的應用預應力混凝土 為了避免鋼筋混凝土結構的裂縫過早出現,充分利用高強度鋼筋及高強度混凝土,設法在混凝土結構或構件承受使用荷載前,預先對受拉區(qū)的混凝土施加壓力后的混凝土就是預應力混凝土。普通鋼筋混凝土構件的抗拉極限應變值只有0.00010.00015，即相當于每米只允許拉長0.10.15mm，超過此值，混凝土就會開裂，如果混凝土不開裂，構件內的受拉鋼筋應力也只能達到2030N/m。如果允許構件開裂，裂縫寬度限制在0.20.3時，構件內的受拉鋼筋應力也只能達到150250m。因此，在混凝土構件中采用高強鋼材的目的受到限制。采用預應力混凝土才是解決這一矛盾的有效辦法。與普通混凝土相比，預應力混凝土除了提高構件的抗裂度和剛度外，還具有減輕自重，增加構件的耐久性，降低造價的優(yōu)點。 根據預加應力值大小對構件截面裂縫控制程度的不同分類: 1.全預應力混凝土。在使用荷載作用下,不允許截面上混凝土出現拉應力的構件,屬嚴格要求不出現裂縫的構件。 2.部分預應力混凝土。允許出現裂縫,但最大裂縫寬度不超過允許值的構件,屬允許出現裂縫的構件3。 三、預應力混凝土施加預應力的方法 預應力混凝土構件按施工方法的不同分為先張法和后張法兩大類。 （一）先張法 先張法是在澆灌混凝土之前，先張拉預應力鋼筋，并將預應力筋臨時固定在臺座或鋼模上，待混凝土達到一定強度（一般不低于混凝土設計標準值的75%），混凝土與預應力筋具有一定的粘結力時，放松預應力筋，使混凝土在預應力筋的反彈作用下，使構件受拉區(qū)的混凝土承受預壓應力2。先張法生產可采用臺做法和機組流水法。制作預應力筋時用到的工具有臺座、夾具、張拉設備。夾具有錨固夾具和張拉夾具；張拉設備要求工作可靠，控制力準確，能以穩(wěn)定的速率加大拉力，常用的張拉設備有油壓千斤頂、卷揚機、電動螺桿張拉機等。先張法施工工藝如下：1.預應力筋的鋪設、張拉（1）預應力筋鋪設前先做好臺面的隔離層，應選用非油類模版隔離劑，隔離劑不得使預應力筋受污，以免影響預應力筋與混凝土的粘結。（2）預應力筋張拉力的確定預應力筋的張拉控制應力，應符合設計要求。施工如采用超張拉，可比設計要求提高5%，但其最大張拉控制應力不得超過表1的規(guī)定4。最大張拉控制應力值 表1鋼種 張拉方法 先張法 后張法清除應力鋼絲、鋼絞線 0.8 fptk0.8fptk熱處理鋼筋 0.75fptk 0.70ptk2.混凝土的澆筑與養(yǎng)護為減少預應力損失損失，在設計配合比時應考慮減少混凝土的收縮和徐變應采用低水灰比，控制水泥用量，采用良好的骨料級配并振搗密實，振搗時，振動器不得碰撞預應力筋；對與混凝土的養(yǎng)護，可采用自然養(yǎng)護和濕熱養(yǎng)護。3.預應力筋的張放（1）張放方法：配筋不多的中小型構件，鋼絲可以用砂輪鋸或切斷機切斷等方法張放；配筋多的鋼筋混凝土構件，鋼絲應同時張放。（2）張放順序預應力筋的張放順序，應滿足設計要求，如設計無要求時應滿足下列規(guī)定：對軸心受預壓構件所有預應力筋應同時張放對偏心受預壓構件先同時放張預壓力較小區(qū)域的預應力筋，再同時放張預壓力較大區(qū)域的預應力筋。如不能按上述規(guī)定張放時，應分階段、對稱、相互交錯的張放，以防止在張放過程中構件發(fā)生翹曲、裂紋及預應力筋斷裂現象。（二）.后張法先灌注構件,然后在構件上直接施加預應力的方法。一般做法多是先安置后張預應力筋成孔的套管、構造鋼筋和零件,然后安裝模板和灌注混凝土。預應力筋可先穿入套管也可以后穿。等混凝土達到強度后,用千斤頂將預應力筋張拉到要求的應力并錨于梁的兩端,預壓應力通過兩端錨具傳給構件混凝土。為了保護預應力筋不受腐蝕和恢復預應力筋與混凝土之間的粘結力,預應力筋與套管之間的空隙必須用水泥漿灌實。水泥漿除起防腐作用外,也有利于恢復預應力筋與混凝土之間的粘結力。為了方便施工,有時也可采用在預應力筋表面涂刷防銹蝕材料并用塑料套管或油紙包裹的無粘結后張預應力筋。后張法用到的錨具有單根粗鋼筋錨具、鋼筋束、鋼絞線束錨具、鋼絲束錨具，主要的拉張設備有千斤頂和高壓油泵。后張法施工工藝與預應力施工有關的主要是孔道留設、預應力筋張拉和孔道灌漿三部分，具體施工工藝如下：1.孔道留設（1）后張法構件中孔道留設一般采用鋼管抽芯法、預埋管法。預應力筋的孔道形狀有直線、曲線和折線孔道。孔道的留設是后張法構件制作的關鍵工作之一。所留孔道的尺寸與位置應正確，孔道要平順，底部的預埋鋼板應垂直于孔中心線。孔道直徑一般比預應力筋的接頭外徑或需穿入孔道錨具外徑大1015mm，以利于穿入預應力筋。2.預應力筋張拉用后張法張拉預應力筋時，混凝土強度應符合設計要求，如設計無規(guī)定時，不應低于設計強度等級的75%。（1）張拉控制應力 張拉控制應力越高，建立的預應力值越大，構件的抗裂性越好，但是張拉控制力過高，構件使用過程中經常處于高應力狀態(tài)，構件出現裂縫的荷載與破壞荷載很接近，往往構件破壞前沒有明顯征兆，而且當控制應力過高，構件混凝土預壓應力過大而導致混凝土的徐變應力損失增加。因此控制應力應符合設計規(guī)定。在施工過程中預應力筋需要超張拉力時，可比設計要提高5%，但其最大張拉控制應力不得超過表1的規(guī)定。（2）張拉順序 張拉順序應使構件不扭轉和測彎，不產生過大偏心力，預應力筋一般應對稱張拉，對配有多根預應力筋構件，不可能同時張拉時，應分批、分階段對稱張拉，張拉順序應符合設計要求。（3）疊層構件的張拉 對疊交生產的預應力混凝土構件，上層構件產生的水平摩阻力會阻止下層構件預應力筋張拉時混凝土彈性的自由變形，當上層構件吊起后，由于摩阻力影響消失，將增加混凝土彈性壓縮變形，因而引起預應力損失。該損失值與構件形式、隔離層和張拉方式有關。為了減少和彌補該項預應力損失，可自上而下逐層加大張拉力，底層張拉力不宜比頂層張拉力大15%，且不得超過表一的規(guī)定。 （4）.張拉端的設置 為減少預應力筋與預留孔壁摩擦引起預應力損失，對于抽芯成型孔道，曲線預應力筋和長度大于24M的直線預應力筋，應在兩端張拉；對長度等于或小于24M的直線預應力筋，可在一端張拉；預埋波紋管孔道，對于曲線預應力筋和長度大于30M的直線預應力筋，宜在兩端張拉，對于長度小于30M的直線預應力筋可在一端張拉。當同一截面中有多根一端張拉的預應力筋時，張拉端宜分別設在構件的兩端，以免構件受力不均勻。 （5）預應力值的校核和伸長值的測定 為了了解預應力值建立的可靠性，需對預應力筋的應力及損失進行檢驗和測定，以便使張拉時補足和調整預應力值，檢驗預應力損失最方便方法是，在預應力筋張拉24小時后孔道灌漿前重拉一次，測度前后兩次預應力值之差，即為鋼筋預應力損失。預應力筋張拉錨固后，實際預應力值與工程設計規(guī)定檢驗值的相對允許偏差為5%5。 （6）孔道灌漿 預應力筋張拉完畢后，應進行孔道灌漿。灌漿的目的是為了防止鋼筋銹蝕，增加結構整體性和耐久性，提高結構抗裂性和承載力。灌漿用的水泥漿應有足夠強度和粘結力，且有較好流動性，較小的干縮性和縮水性，對空隙較大的孔道，可采用砂漿灌漿。為了增加孔道灌漿密實性，在水泥漿或砂漿內可摻入對預應力筋無腐蝕作用的外加劑。灌漿用的水泥漿或砂漿應過篩，并在灌漿過程中不斷攪拌，灌漿工作應持續(xù)進行，不得中斷。當灰漿強度達到15N/mm2時，方能移動構件，灰漿強度達到100%的設計強度時，才允許吊裝。四、無粘結預應力筋無粘結預應力鋼筋。將預應力鋼筋的外表面涂以瀝清,油脂或其他潤滑防銹材料,以減小摩擦力并防銹蝕,并用塑料套管或以紙帶,塑料帶包裹,以防止施工中碰壞涂層,并使之與周圍混凝土隔離,而在張拉時可沿縱向發(fā)生相對滑移的后張預應力鋼筋。無粘結預應力具有不需要預留孔道、穿筋、灌漿等復雜工作，施工程序簡單，加快了施工速度。同時摩擦力小，且易彎成多跨曲線型，特別適用于大跨度的單、雙向連續(xù)多跨曲線配筋梁板結構和屋蓋。無粘結預應力鋼筋主要有預應力鋼材，涂料層、外包層和錨具組成，制作時，鋼絲盤放在放線盤上，穿過梳子板匯成鋼絲束，通過油槍均勻涂油后穿入錨環(huán)用冷鐓機冷鐓錨頭，帶有錨環(huán)的成束鋼絲用牽引機向前牽引，同時開動裝有塑料條的纏紙轉盤，鋼絲束一邊前進一邊進行纏繞塑料布條工作。當鋼絲束達到需要長度后，進行切割，成為一完整的無粘結預應力筋。四、結語 我國推廣預應力混凝土已有五十多年的歷史,但普及程度不高,熟悉業(yè)務的專業(yè)人才不多,據相關部門調查了解,即使是一些甲級設計院,迄今仍只有少數幾個專業(yè)工程人員,與60年代相比,進展不大。為什么難普及?原因很多,但最主要的是預應力混凝土學科比較復雜,涉及領域有高強材料、生產工藝、機械設備、設計與施工等專業(yè),而且這些技術交織在一起很難分開,要掌握完整的學科知識,難度的確較大。在實際生產實踐中,國外多采用專業(yè)分工與合作的方式進行。例如預制預應力混凝土房屋的設計應與預制工廠合作;現澆后張預應力混凝土房屋的設計應與后張技術專業(yè)公司合作進行設計。 隨著我國經濟的發(fā)展,預應力混凝土結構的應用范圍將更加廣闊,因此我們應加強提高預應力技術水平的科研工作。和發(fā)達國家相比,我們預應力混凝土工程的研究相對落后。設計和施工的分離也是影響我國預應力混凝土結構迅速發(fā)展的因素之一。因此有必要成立大型強而有力的預應力混凝土工程公司,承擔重大預應力混凝土工程,擔負新技術開發(fā)研究,并做好與設計和施工之間的聯(lián)系,以提高我國的預應力技術水平。 參考文獻: 1李國平.預應力混凝土結構發(fā)展史.建筑,2008,(12):43.2丁曉玲.預應力混凝土結構的理論與應用.大眾商務3王雪,桑洪杰.預應力混凝土的分類及使用.中國建材,2003,(04):414姚謹英。建筑施工技術，中國建筑工業(yè)出版社，5徐素峰.淺談后張法預應力筋伸長值的計