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对付超长混凝土结构的绝顶利器--开来预应力专利技术介绍(八)

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  • 发布时间:2016-04-21 15:17
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【概要描述】随着混凝土强度等级的提高,施工中泵送混凝土工艺的应用,使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势。虽然这类裂缝属非结构性裂缝,一般不致影响构件承载力和结构安全,但却会影响结构的耐久性和整体性。同时也会给使用者感官和心理上造成不良影响。

对付超长混凝土结构的绝顶利器--开来预应力专利技术介绍(八)

【概要描述】随着混凝土强度等级的提高,施工中泵送混凝土工艺的应用,使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势。虽然这类裂缝属非结构性裂缝,一般不致影响构件承载力和结构安全,但却会影响结构的耐久性和整体性。同时也会给使用者感官和心理上造成不良影响。

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  超长混凝土结构是指伸缩缝间距超过规范规定的最大间距的钢筋混凝土结构,或伸缩缝间距虽然未超过规范限值但结构温差变化较大、混凝土收缩较大、结构竖向抗侧构件对楼屋盖约束较大的钢筋混凝土结构。

  随着混凝土强度等级的提高,施工中泵送混凝土工艺的应用,使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势。虽然这类裂缝属非结构性裂缝,一般不致影响构件承载力和结构安全,但却会影响结构的耐久性和整体性。同时也会给使用者感官和心理上造成不良影响。商品混凝土在结硬的过程中发生收缩、温度变化时会热胀冷缩,当这两种变形受到约束后,在结构内部就会产生收缩应力和温度应力,这两种应力分别超过商品混凝土抗拉强度时就会导致商品混凝土开裂而形成收缩裂缝或温度裂缝。超长商品混凝土结构中较多见的是在收缩应力和温度应力共同作用下所产生的温度收缩裂缝。

  由于我国幅员辽阔,不同地区气候环境、温湿度差异很大,现行规范对防止和减轻温度收缩裂缝的设计措施制定的较为原则和局限。因此不少设计人员较重视强度设计,而不太认真考虑抗裂的构造措施。这样一旦出现裂缝不仅影响工程质量,同时在进入住房商品化,质量纠纷日趋增多的今天也不利于保护自己。

  超长混凝土结构解决温度应力问题常采用的两种方式是使用膨胀剂(或无收缩混凝土)以及施加预应力。膨胀剂仅能提供约为0.2-0.7Mpa的预压应力,而温差应力可能会超过3MPa。因此仅仅依靠膨胀剂显然不能解决温度应力问题。

  在混凝土中施加预应力,是解决超长结构温度及收缩应力性价比最高的方法。预应力应用高强钢筋作为受力钢筋,在承载力设计时利用了高强钢筋极限强度大的特点,在裂缝计算时利用了较大的有效预压应力作为抵抗拉应力的有效措施,所以较其他任何一种抗裂措施都要高效。即预应力是在不附加其他材料的基础上,就可以抵抗全部或者部分的收缩、温度应力的效果。

  江苏开来预应力工程有限公司自主研制的“有粘结预应力板”专利技术,可以完全取代传统的、有瑕疵的无粘结预应力板技术,在结构梁板中建立有效预应力的同时,也能充分利用高强钢绞线的强度。以往工程中,为了取消伸缩缝,在板类构件设计时,因为担心无粘结的耐久性而忽略预应力强度的做法普遍存在,即利用普通钢筋作为板的受力钢筋,无粘结预应力筋仅仅用于抵抗温度收缩应力,这样的设计效果使得应用预应力技术解决超长结构显得十分昂贵,很多业主基于工程造价考虑,不得不设置了建筑上很难处理的伸缩缝,导致施工困难,日后使用也很不便。

  在地下车库结构中,因为有55m长度的规范限制(混凝土结构设计规范GB50010-2010),设计院通常做法是留设后浇带或者膨胀加强带,后浇带的设置一般仅有60天(有些工程为了赶工期只有45天就封闭后浇带)。据有关资料显示,留设后浇带对减少混凝土的收缩的影响十分重要,两个月时混凝土产生15-20%的收缩,此时就封闭后浇带,只能解决早期收缩裂缝问题,而在3-6个月期间,混凝土的收缩完成60-80%,这部分收缩应力会导致裂缝产生。另外,温度应力的峰值并不一定就产生在后浇带留设期间,各地区季节温差是周期交替变化的,有资料显示其呈现出余弦函数的特点。综上分析,依靠后浇带或者膨胀加强带来解决超长结构的温度、收缩问题几乎是不可能的,后浇带的作用仅仅能解决了早期收缩应力问题,对后期混凝土的收缩、温度应力几乎无能为力。

  在结构中施加合适的预压应力,是解决超长混凝土结构温度、收缩问题的绝顶利器。通过在混凝土中建立几乎恒定的预压应力来抵抗温度及收缩应力是几乎所有解决方法中最有效、最经济的方式。通过有限元软件计算温度、收缩应力,找出最不利应力的位置,利用预压应力来平衡均匀的拉应力,用局部加强钢筋来抵抗局部过高的拉应力,是我公司在超长混凝土结构设计时采用的方法,具体计算过程因为很复杂,这里不再鳌述,相关专题将在本公众号中陆续展示。

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