(精品)建筑精品 淺析預(yù)應(yīng)力混凝土(2013年優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì))

畢業(yè)論文淺析預(yù)應(yīng)力混凝土指導(dǎo)老師：學(xué)生姓名： 專 業(yè)：建筑工程技術(shù)年 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 淺析預(yù)應(yīng)力混凝土 內(nèi)容摘要：本文介紹了預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力混凝土的概念,著重闡述了預(yù)應(yīng)力混凝土的張拉方式,無粘接預(yù)應(yīng)力筋及其做法，分析了我國預(yù)應(yīng)力的發(fā)展現(xiàn)狀并提出了加大對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土的科研力度的殷切希望。 關(guān)鍵詞預(yù)應(yīng)力 混凝土 先張法 后張法 引言： 預(yù)應(yīng)力混凝土工程是一門新型的科學(xué)技術(shù)，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(yīng)用。其推廣數(shù)量和范圍多少，是衡量一個(gè)國家建筑技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一，近30年來,預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在土建結(jié)構(gòu)的各個(gè)領(lǐng)域扮演著重要的角色。 我國的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是在20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的。最初試用于預(yù)應(yīng)力鋼弦混凝土軌枕,之后預(yù)應(yīng)力混凝土在全國范圍內(nèi)開始推廣。預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在橋梁工程中發(fā)展最快,尤其在20世紀(jì)70年代后期,我國修建的各類大橋幾乎全是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。近年來,預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在橋梁以外的土建結(jié)構(gòu)中也得到了迅速發(fā)展,一個(gè)發(fā)生在我國土建結(jié)構(gòu)領(lǐng)域內(nèi)的變革已經(jīng)到來1。 一、預(yù)應(yīng)力 在工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受外荷載之前,對(duì)受拉模塊中的鋼筋,施加預(yù)拉應(yīng)力,提高構(gòu)件的剛度,推遲裂縫出現(xiàn)的時(shí)間,增加構(gòu)件的耐久性。對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)來看,其含義為預(yù)先使其產(chǎn)生應(yīng)力,其好處是可以提高構(gòu)造本身剛性,減少振動(dòng)和彈性變形這樣做可以明顯改善受拉模塊的強(qiáng)度,使原本的抗性更強(qiáng)。 所謂預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)，就是在結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)受拉區(qū)預(yù)先施加壓力產(chǎn)生預(yù)應(yīng)拉力，從而使結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)在使用階段產(chǎn)生的拉應(yīng)力首先抵消預(yù)應(yīng)拉力，從而推遲了裂縫的出現(xiàn)和限制裂縫的開展，提高了結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)的抗裂強(qiáng)度和剛度，這種結(jié)構(gòu)型式稱之為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。 如木桶,在還沒裝水之前采用鐵箍或竹箍套緊桶壁,邊對(duì)木桶壁產(chǎn)生一個(gè)環(huán)向的壓應(yīng)力,若施加的壓應(yīng)力超過水壓力引起的拉應(yīng)力,木桶就不會(huì)開裂漏水2。在圓形水池上作用預(yù)應(yīng)力就像木桶加箍一樣。同樣,在受彎構(gòu)件的荷載加上去之前給構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)和與荷載作用產(chǎn)生的變形相反的變形,荷載要構(gòu)件沿他作用方向發(fā)生變形之前必須最先把這個(gè)與荷載相反的變形抵消,才能繼續(xù)使構(gòu)件沿荷載方向發(fā)生變形。這樣,預(yù)應(yīng)力就像給構(gòu)件多施加了一道防護(hù)一樣。 二、預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土 為了避免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫過早出現(xiàn),充分利用高強(qiáng)度鋼筋及高強(qiáng)度混凝土,設(shè)法在混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受使用荷載前,預(yù)先對(duì)受拉區(qū)的混凝土施加壓力后的混凝土就是預(yù)應(yīng)力混凝土。普通鋼筋混凝土構(gòu)件的抗拉極限應(yīng)變值只有0.00010.00015，即相當(dāng)于每米只允許拉長0.10.15mm，超過此值，混凝土就會(huì)開裂，如果混凝土不開裂，構(gòu)件內(nèi)的受拉鋼筋應(yīng)力也只能達(dá)到2030N/m。如果允許構(gòu)件開裂，裂縫寬度限制在0.20.3時(shí)，構(gòu)件內(nèi)的受拉鋼筋應(yīng)力也只能達(dá)到150250m。因此，在混凝土構(gòu)件中采用高強(qiáng)鋼材的目的受到限制。采用預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力混凝土除了提高構(gòu)件的抗裂度和剛度外，還具有減輕自重，增加構(gòu)件的耐久性，降低造價(jià)的優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)預(yù)加應(yīng)力值大小對(duì)構(gòu)件截面裂縫控制程度的不同分類: 1.全預(yù)應(yīng)力混凝土。在使用荷載作用下,不允許截面上混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件,屬嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。 2.部分預(yù)應(yīng)力混凝土。允許出現(xiàn)裂縫,但最大裂縫寬度不超過允許值的構(gòu)件,屬允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件3。 三、預(yù)應(yīng)力混凝土施加預(yù)應(yīng)力的方法 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)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(yù)應(yīng)力鋼筋，并將預(yù)應(yīng)力筋臨時(shí)固定在臺(tái)座或鋼模上，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度（一般不低于混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值的75%），混凝土與預(yù)應(yīng)力筋具有一定的粘結(jié)力時(shí)，放松預(yù)應(yīng)力筋，使混凝土在預(yù)應(yīng)力筋的反彈作用下，使構(gòu)件受拉區(qū)的混凝土承受預(yù)壓應(yīng)力2。先張法生產(chǎn)可采用臺(tái)做法和機(jī)組流水法。制作預(yù)應(yīng)力筋時(shí)用到的工具有臺(tái)座、夾具、張拉設(shè)備。夾具有錨固夾具和張拉夾具；張拉設(shè)備要求工作可靠，控制力準(zhǔn)確，能以穩(wěn)定的速率加大拉力，常用的張拉設(shè)備有油壓千斤頂、卷揚(yáng)機(jī)、電動(dòng)螺桿張拉機(jī)等。先張法施工工藝如下：1.預(yù)應(yīng)力筋的鋪設(shè)、張拉（1）預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)前先做好臺(tái)面的隔離層，應(yīng)選用非油類模版隔離劑，隔離劑不得使預(yù)應(yīng)力筋受污，以免影響預(yù)應(yīng)力筋與混凝土的粘結(jié)。（2）預(yù)應(yīng)力筋張拉力的確定預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力，應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。施工如采用超張拉，可比設(shè)計(jì)要求提高5%，但其最大張拉控制應(yīng)力不得超過表1的規(guī)定4。最大張拉控制應(yīng)力值 表1鋼種 張拉方法 先張法 后張法清除應(yīng)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(hù)為減少預(yù)應(yīng)力損失損失，在設(shè)計(jì)配合比時(shí)應(yīng)考慮減少混凝土的收縮和徐變應(yīng)采用低水灰比，控制水泥用量，采用良好的骨料級(jí)配并振搗密實(shí)，振搗時(shí)，振動(dòng)器不得碰撞預(yù)應(yīng)力筋；對(duì)與混凝土的養(yǎng)護(hù)，可采用自然養(yǎng)護(hù)和濕熱養(yǎng)護(hù)。3.預(yù)應(yīng)力筋的張放（1）張放方法：配筋不多的中小型構(gòu)件，鋼絲可以用砂輪鋸或切斷機(jī)切斷等方法張放；配筋多的鋼筋混凝土構(gòu)件，鋼絲應(yīng)同時(shí)張放。（2）張放順序預(yù)應(yīng)力筋的張放順序，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，如設(shè)計(jì)無要求時(shí)應(yīng)滿足下列規(guī)定：對(duì)軸心受預(yù)壓構(gòu)件所有預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)同時(shí)張放對(duì)偏心受預(yù)壓構(gòu)件先同時(shí)放張預(yù)壓力較小區(qū)域的預(yù)應(yīng)力筋，再同時(shí)放張預(yù)壓力較大區(qū)域的預(yù)應(yīng)力筋。如不能按上述規(guī)定張放時(shí)，應(yīng)分階段、對(duì)稱、相互交錯(cuò)的張放，以防止在張放過程中構(gòu)件發(fā)生翹曲、裂紋及預(yù)應(yīng)力筋斷裂現(xiàn)象。（二）.后張法先灌注構(gòu)件,然后在構(gòu)件上直接施加預(yù)應(yīng)力的方法。一般做法多是先安置后張預(yù)應(yīng)力筋成孔的套管、構(gòu)造鋼筋和零件,然后安裝模板和灌注混凝土。預(yù)應(yīng)力筋可先穿入套管也可以后穿。等混凝土達(dá)到強(qiáng)度后,用千斤頂將預(yù)應(yīng)力筋張拉到要求的應(yīng)力并錨于梁的兩端,預(yù)壓應(yīng)力通過兩端錨具傳給構(gòu)件混凝土。為了保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋不受腐蝕和恢復(fù)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)力,預(yù)應(yīng)力筋與套管之間的空隙必須用水泥漿灌實(shí)。水泥漿除起防腐作用外,也有利于恢復(fù)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)力。為了方便施工,有時(shí)也可采用在預(yù)應(yīng)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(jié)后張預(yù)應(yīng)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?jiān)O(shè)備有千斤頂和高壓油泵。后張法施工工藝與預(yù)應(yīng)力施工有關(guān)的主要是孔道留設(shè)、預(yù)應(yīng)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(shè)（1）后張法構(gòu)件中孔道留設(shè)一般采用鋼管抽芯法、預(yù)埋管法。預(yù)應(yīng)力筋的孔道形狀有直線、曲線和折線孔道。孔道的留設(shè)是后張法構(gòu)件制作的關(guān)鍵工作之一。所留孔道的尺寸與位置應(yīng)正確，孔道要平順，底部的預(yù)埋鋼板應(yīng)垂直于孔中心線?？椎乐睆揭话惚阮A(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力筋。2.預(yù)應(yīng)力筋張拉用后張法張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，如設(shè)計(jì)無規(guī)定時(shí)，不應(yīng)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的75%。（1）張拉控制應(yīng)力 張拉控制應(yīng)力越高，建立的預(yù)應(yīng)力值越大，構(gòu)件的抗裂性越好，但是張拉控制力過高，構(gòu)件使用過程中經(jīng)常處于高應(yīng)力狀態(tài)，構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的荷載與破壞荷載很接近，往往構(gòu)件破壞前沒有明顯征兆，而且當(dāng)控制應(yīng)力過高，構(gòu)件混凝土預(yù)壓應(yīng)力過大而導(dǎo)致混凝土的徐變應(yīng)力損失增加。因此控制應(yīng)力應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。在施工過程中預(yù)應(yīng)力筋需要超張拉力時(shí)，可比設(shè)計(jì)要提高5%，但其最大張拉控制應(yīng)力不得超過表1的規(guī)定。（2）張拉順序 張拉順序應(yīng)使構(gòu)件不扭轉(zhuǎn)和測彎，不產(chǎn)生過大偏心力，預(yù)應(yīng)力筋一般應(yīng)對(duì)稱張拉，對(duì)配有多根預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)件，不可能同時(shí)張拉時(shí)，應(yīng)分批、分階段對(duì)稱張拉，張拉順序應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。（3）疊層構(gòu)件的張拉 對(duì)疊交生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，上層構(gòu)件產(chǎn)生的水平摩阻力會(huì)阻止下層構(gòu)件預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)混凝土彈性的自由變形，當(dāng)上層構(gòu)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(yù)應(yīng)力損失。該損失值與構(gòu)件形式、隔離層和張拉方式有關(guān)。為了減少和彌補(bǔ)該項(xiàng)預(yù)應(yīng)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(shè)置 為減少預(yù)應(yīng)力筋與預(yù)留孔壁摩擦引起預(yù)應(yīng)力損失，對(duì)于抽芯成型孔道，曲線預(yù)應(yīng)力筋和長度大于24M的直線預(yù)應(yīng)力筋，應(yīng)在兩端張拉；對(duì)長度等于或小于24M的直線預(yù)應(yīng)力筋，可在一端張拉；預(yù)埋波紋管孔道，對(duì)于曲線預(yù)應(yīng)力筋和長度大于30M的直線預(yù)應(yīng)力筋，宜在兩端張拉，對(duì)于長度小于30M的直線預(yù)應(yīng)力筋可在一端張拉。當(dāng)同一截面中有多根一端張拉的預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，張拉端宜分別設(shè)在構(gòu)件的兩端，以免構(gòu)件受力不均勻。 （5）預(yù)應(yīng)力值的校核和伸長值的測定 為了了解預(yù)應(yīng)力值建立的可靠性，需對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力及損失進(jìn)行檢驗(yàn)和測定，以便使張拉時(shí)補(bǔ)足和調(diào)整預(yù)應(yīng)力值，檢驗(yàn)預(yù)應(yīng)力損失最方便方法是，在預(yù)應(yīng)力筋張拉24小時(shí)后孔道灌漿前重拉一次，測度前后兩次預(yù)應(yīng)力值之差，即為鋼筋預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固后，實(shí)際預(yù)應(yīng)力值與工程設(shè)計(jì)規(guī)定檢驗(yàn)值的相對(duì)允許偏差為5%5。 （6）孔道灌漿 預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢后，應(yīng)進(jìn)行孔道灌漿。灌漿的目的是為了防止鋼筋銹蝕，增加結(jié)構(gòu)整體性和耐久性，提高結(jié)構(gòu)抗裂性和承載力。灌漿用的水泥漿應(yīng)有足夠強(qiáng)度和粘結(jié)力，且有較好流動(dòng)性，較小的干縮性和縮水性，對(duì)空隙較大的孔道，可采用砂漿灌漿。為了增加孔道灌漿密實(shí)性，在水泥漿或砂漿內(nèi)可摻入對(duì)預(yù)應(yīng)力筋無腐蝕作用的外加劑。灌漿用的水泥漿或砂漿應(yīng)過篩，并在灌漿過程中不斷攪拌，灌漿工作應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，不得中斷。當(dāng)灰漿強(qiáng)度達(dá)到15N/mm2時(shí)，方能移動(dòng)構(gòu)件，灰漿強(qiáng)度達(dá)到100%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，才允許吊裝。四、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋。將預(yù)應(yīng)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(shí)可沿縱向發(fā)生相對(duì)滑移的后張預(yù)應(yīng)力鋼筋。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力具有不需要預(yù)留孔道、穿筋、灌漿等復(fù)雜工作，施工程序簡單，加快了施工速度。同時(shí)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(jié)構(gòu)和屋蓋。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋主要有預(yù)應(yīng)力鋼材，涂料層、外包層和錨具組成，制作時(shí)，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(jī)冷鐓錨頭，帶有錨環(huán)的成束鋼絲用牽引機(jī)向前牽引，同時(shí)開動(dòng)裝有塑料條的纏紙轉(zhuǎn)盤，鋼絲束一邊前進(jìn)一邊進(jìn)行纏繞塑料布條工作。當(dāng)鋼絲束達(dá)到需要長度后，進(jìn)行切割，成為一完整的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。四、結(jié)語 我國推廣預(yù)應(yīng)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(wù)的專業(yè)人才不多,據(jù)相關(guān)部門調(diào)查了解,即使是一些甲級(jí)設(shè)計(jì)院,迄今仍只有少數(shù)幾個(gè)專業(yè)工程人員,與60年代相比,進(jìn)展不大。為什么難普及?原因很多,但最主要的是預(yù)應(yīng)力混凝土學(xué)科比較復(fù)雜,涉及領(lǐng)域有高強(qiáng)材料、生產(chǎn)工藝、機(jī)械設(shè)備、設(shè)計(jì)與施工等專業(yè),而且這些技術(shù)交織在一起很難分開,要掌握完整的學(xué)科知識(shí),難度的確較大。在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中,國外多采用專業(yè)分工與合作的方式進(jìn)行。例如預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土房屋的設(shè)計(jì)應(yīng)與預(yù)制工廠合作;現(xiàn)澆后張預(yù)應(yīng)力混凝土房屋的設(shè)計(jì)應(yīng)與后張技術(shù)專業(yè)公司合作進(jìn)行設(shè)計(jì)。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍將更加廣闊,因此我們應(yīng)加強(qiáng)提高預(yù)應(yīng)力技術(shù)水平的科研工作。和發(fā)達(dá)國家相比,我們預(yù)應(yīng)力混凝土工程的研究相對(duì)落后。設(shè)計(jì)和施工的分離也是影響我國預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展的因素之一。因此有必要成立大型強(qiáng)而有力的預(yù)應(yīng)力混凝土工程公司,承擔(dān)重大預(yù)應(yīng)力混凝土工程,擔(dān)負(fù)新技術(shù)開發(fā)研究,并做好與設(shè)計(jì)和施工之間的聯(lián)系,以提高我國的預(yù)應(yīng)力技術(shù)水平。 參考文獻(xiàn): 1李國平.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展史.建筑,2008,(12):43.2丁曉玲.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的理論與應(yīng)用.大眾商務(wù)3王雪,桑洪杰.預(yù)應(yīng)力混凝土的分類及使用.中國建材,2003,(04):414姚謹(jǐn)英。建筑施工技術(shù)，中國建筑工業(yè)出版社，5徐素峰.淺談后張法預(yù)應(yīng)力筋伸長值的計(jì)