關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土收縮徐變損失的分析與討論

1、關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土收縮徐變損失的分析與討論在工程實(shí)踐過程中，由于混凝土的抗拉性能很差,便使得鋼筋混凝土存在著兩個(gè)無法解決的問題:一是在使用荷載作用下,鋼筋混凝土受拉,受彎等構(gòu)件通常是帶裂縫工作的；二是從保證結(jié)構(gòu)耐久性出發(fā),必須限制裂縫寬度.為了要滿足變形和裂縫控制的要求,則需增大構(gòu)件的截面尺寸和用鋼量,這將導(dǎo)致自重過大,使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用于大跨度或承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)成為不可能或很不經(jīng)濟(jì).于是我們便經(jīng)常在工程實(shí)踐中預(yù)應(yīng)預(yù)應(yīng)力這一工程工藝：在結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受外荷載之前,對(duì)受拉混凝土施加預(yù)壓應(yīng)力。這樣不但可以提高構(gòu)件的剛度,推裂縫出現(xiàn)的時(shí)間,增加構(gòu)件的耐久性，而且對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)來說，是結(jié)構(gòu)內(nèi)部預(yù)先產(chǎn)生壓應(yīng)力

2、，還可以提高構(gòu)造本身剛性，減少振動(dòng)和彈性變形在結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受外荷載之中對(duì)結(jié)構(gòu)所造成的破壞。但是由于受施工狀況、材料性能和環(huán)境條件等因素的影響，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)拉應(yīng)力在施工和使用過程中將會(huì)逐漸減少。于是我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用預(yù)應(yīng)力這一施工工藝時(shí)，我們便不可避免的面臨著結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力損失這一問題。一般說來，由于施工工藝的不同，預(yù)應(yīng)力損失的原因也不同。對(duì)于先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力會(huì)發(fā)生的損失有：溫差損失，彈性壓縮損失，鋼筋松弛損失以及混凝土收縮徐變損失。對(duì)于后張法構(gòu)件，會(huì)發(fā)生的預(yù)應(yīng)力損失有：摩阻損失，錨具損失，預(yù)應(yīng)力鋼筋分批張拉損失，鋼筋松弛損失和混凝土徐變損失。混凝土收縮彈性壓縮預(yù)應(yīng)力總損失混凝

3、土徐變摩擦阻力鋼筋松馳錨具變形在此，我們小組將著重對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土的收縮，以及后天的徐變作用下產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失進(jìn)行討論。陳磊 050688混凝土的變形收縮混凝土在凝結(jié)硬化過程和凝結(jié)硬化以后，均將產(chǎn)生一定量的體積變形。主要包括化學(xué)收縮、干濕變形、自收縮、溫度變形及荷載作用下的變形。1. 化學(xué)收縮由于水泥水化產(chǎn)物的體積小于反應(yīng)前水泥和水的總體積，從而使混凝土出現(xiàn)體積收縮。這種由水泥水化和凝結(jié)硬化而產(chǎn)生的自身體積減縮，稱為化學(xué)收縮。其收縮值隨混凝土齡期的增加而增大，大致與時(shí)間的對(duì)數(shù)成正比，亦即早期收縮大，后期收縮小。收縮量與水泥用量和水泥品種有關(guān)。水泥用量越大，化學(xué)收縮值越大。這一點(diǎn)在富水泥漿混凝土和

4、高強(qiáng)混凝土中尤應(yīng)引起重視?；瘜W(xué)收縮是不可逆變形。2. 干縮濕脹因混凝土內(nèi)部水分蒸發(fā)引起的體積變形，稱為干燥收縮?；炷廖鼭窕蛭鸬呐蛎?，稱為濕脹。在混凝土凝結(jié)硬化初期，如空氣過于干燥或風(fēng)速大、蒸發(fā)快，可導(dǎo)致混凝土塑性收縮裂縫。在混凝土凝結(jié)硬化以后，當(dāng)收縮值過大，收縮應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，可導(dǎo)致混凝土干縮裂縫。因此，混凝土的干燥收縮在實(shí)際工程中必須十分重視。3自收縮混凝土的自收縮問題早在20世紀(jì)40年代就由Davis提出，由于自收縮在普通混凝土中占總收縮的比例較小，在過去的60多年中幾乎被忽略不計(jì)。但隨著低水膠比高強(qiáng)高性能混凝土的應(yīng)用，混凝土的自收縮問題重新得以關(guān)注。自收縮和干縮產(chǎn)生

5、機(jī)理在實(shí)質(zhì)上可以認(rèn)為是一致的，常溫條件下主要由毛細(xì)孔失水，形成水凹液面而產(chǎn)生收縮應(yīng)力。所不同的只是自收縮是因水泥水化導(dǎo)致混凝土內(nèi)部缺水，外部水分未能及時(shí)補(bǔ)充而產(chǎn)生，這在低水膠比高強(qiáng)高性能混凝土中是及其普遍的。干縮則是混凝土內(nèi)部水分向外部揮發(fā)而產(chǎn)生。4溫度變形混凝土的溫度膨脹系數(shù)大約為10×10-6m/m。即溫度每升高或降低1，長(zhǎng)1m的混凝土將產(chǎn)生0.01mm的膨脹或收縮變形。混凝土的溫度變形對(duì)大體積混凝土、縱長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土及大面積混凝土工程等極為不利，極易產(chǎn)生溫度裂縫。如縱長(zhǎng)100m的混凝土，溫度升高或降低30（冬夏季溫差），則將產(chǎn)生30mm的膨脹或收縮，在完全約束條件下，混凝土內(nèi)部將

6、產(chǎn)生7.5MPa左右拉應(yīng)力，足以導(dǎo)致混凝土開裂。故縱長(zhǎng)結(jié)構(gòu)或大面積混凝土均要設(shè)置伸縮縫、配制溫度鋼筋或摻入膨脹劑，防止混凝土開裂。裴舟滔050696混凝土徐變作用長(zhǎng)期荷載作用下的變形徐變：混凝土在一定的應(yīng)力水平（如50%70%的極限強(qiáng)度）下，保持荷載不變，隨著時(shí)間的延續(xù)而增加的變形稱為徐變。徐變產(chǎn)生的原因主要是凝膠體的粘性流動(dòng)和滑移。加荷早期的徐變?cè)黾虞^快，后期減緩。混凝土的徐變?cè)诓煌Y(jié)構(gòu)物中有不同的作用。對(duì)普通鋼筋混凝土構(gòu)件，能消除混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，減弱混凝土的開裂現(xiàn)象。對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的徐變使預(yù)應(yīng)力損失大大增加，這是極其不利的。因此預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)一般要求較高的混凝土強(qiáng)度等

7、級(jí)以減小徐變及預(yù)應(yīng)力損失。圖4-16 混凝土的應(yīng)變與荷載作用時(shí)間的關(guān)系 。（這也是我門著重討論預(yù)應(yīng)力混凝土的原因）影響混凝土徐變變形的因素主要有：水泥用量越大（水灰比一定時(shí)），徐變?cè)酱?。W/C越小，徐變?cè)叫?。齡期長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度高，則徐變小。骨料用量多，彈性模量高，級(jí)配好，最大粒徑大，則徐變小。應(yīng)力水平越高，徐變?cè)酱?。此外還與試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力種類、試件尺寸、溫度等有關(guān)。徐變變形初期增長(zhǎng)較快， 然后逐漸減慢，一般持續(xù)2-3年才逐漸趨于穩(wěn)定。陳虓 050693混凝土收縮和徐變引起的應(yīng)力損失（）計(jì)算方法對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件來說，在持續(xù)應(yīng)力作用下，隨著時(shí)間的延續(xù)，混凝土?xí)a(chǎn)生收縮和徐變，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)

8、構(gòu)構(gòu)件縮短，因而引起應(yīng)力損失，其值為：對(duì)先張法構(gòu)件：，對(duì)于后張拉法構(gòu)件： ，式中：， 受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋中由于混凝土收縮徐變所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失； 受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋在各自合力點(diǎn)所產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力； 受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋與非預(yù)應(yīng)力筋的配筋率（其值為受拉區(qū)和受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋的截面面積與混凝土結(jié)構(gòu)截面面積之比）； 施加預(yù)應(yīng)力時(shí)的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。對(duì)于公式的解釋：先張法工序： 1。將預(yù)應(yīng)力鋼筋用夾具固定在臺(tái)座或鋼模上 2。支模，綁扎非預(yù)應(yīng)力鋼筋，澆注混凝土 3。待到混凝土達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度后，切斷或放松鋼筋，使混凝土產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。 后張法工序： 1。澆注混凝土構(gòu)件，并在構(gòu)件中預(yù)留

9、孔道。 2。待到混凝土達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度后，用千斤頂張緊鋼筋，用錨具將張拉鋼筋端預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固。 3。用壓力泵將高強(qiáng)度水泥漿灌入預(yù)留孔道，使預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁產(chǎn)生粘結(jié)力。秦飛 050694對(duì)與混凝土的收縮徐變?cè)斐傻念A(yù)應(yīng)力損失，我們可以通過使用早強(qiáng)的高標(biāo)號(hào)混凝土,減少水泥用量,降低水灰比,振搗密實(shí),以及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)來達(dá)到減少的目的。對(duì)于其他條件造成的預(yù)應(yīng)力損失，我們可以分別通過盡量減少墊板的塊數(shù),并提高錨具的強(qiáng)度和剛度，來減少錨具變形而引起的預(yù)應(yīng)力損失； 對(duì)于張拉長(zhǎng)度較長(zhǎng)的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，采用兩端張拉法和超張拉法，來減少鋼筋與孔道壁的摩擦而引起的預(yù)應(yīng)力損失；設(shè)置后澆帶的方法減小張拉長(zhǎng)度，來減少鋼筋與孔道壁的摩擦而引起的預(yù)應(yīng)力損失等等?？傊?，結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力損失對(duì)于建（構(gòu)）造物的結(jié)構(gòu)是十分不利