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预应力混凝土裂缝的控制方法及其抗裂设计分析

时间:2022-11-25 17:50:05 来源:网友投稿

zoޛ)j馟iM:IM4f材料、经济等优势,在各个在建工程中均获得较为广泛的应用[1]。但是预应力混凝土结构在投入使用后,均会由于张拉工艺不合理、混凝土材料、施工支撑体系不合理、截面设计尺寸不合理等原因导致出现裂缝等质量问题,对结构使用周期产生一定的影响。因此,如何有效控制预应力混凝土结构的裂缝问题,并完善其抗裂设计,是相关工作人员、设计人员面临的主要难题。

一、预应力混凝土裂缝的控制对策

在控制预应力混凝土结构裂缝质量问题的过程中,要根据相关规范要求进行裂缝宽度的设计,且对周边环境条件、混凝土结构的相关性综合考虑,掌握荷载与结构状态的相关性,从根本上减少对裂缝控制产生的影响。

(一)加强混凝土配比设计

设计人员在进行预应力混凝土结构配比设计时,应该对各方面因素影响混凝土裂缝的情况进行全面考虑,若构件具有较大的截面尺寸,需要对混凝土配合比进行合理、正确的设计,确保水泥的实际用量得以减少,从而降低水灰比,满足降低混凝土体积收缩的要求。

(二)重视混凝土浇筑施工

为了避免预应力混凝土出现裂缝问题,通常情况下,均是以分层对称浇筑的方式完成混凝土浇筑施工,要及时、到位的进行振捣。如果混凝土浇筑施工具有较大的工程量,那么施工人员需要合理的控制混凝土浇筑施工的间隔时间,避免混凝土浇筑施工的凝固时间具有较大的区别,导致混凝土出现不一致的收缩变形。

(三)重视张拉施工工艺

施工人员要对预应力钢筋锚固区域的挤压力进行良好的控制,确保预压总体应力得到明显降低。为了避免预应力混凝土结构出现开裂的情况,在预应力混凝土设计时需要对混凝土强度进行考虑,必须要确保其与要求数值互相符合,通过一次预应力对结构进行张拉,防止预应力混凝土结构在使用初期出现裂缝质量缺陷。

(四)加强支撑体系施工

预应力混凝土结构会由于模板支撑体系施工不合理而出现混凝土裂缝问题,而超载预压可以有效避免这一情况,主要是利用脚手支架在进行混凝土浇筑施工前按照施工流程的要求做好加载处理。为了防止预应力混凝土施工过程中支架出现不均匀沉降的情况,应该对支架非弹性变形进行消除。在进行超载预压施工时要对脚手支架实际的弹性变形进行测量,通过实现启动支架的方式满足工程设计对脚手架施工线型的要求,避免出现混凝土裂缝问题。另外,通过拆除模板的方法进行施工时,要综合考虑规范要求、养护时间、跨度大小等方面的现场施工情况确定拆除支架的时间,要以有序、均匀、对称作为原则进行支架拆除的施工 [3]。

二、预应力混凝土抗裂设计要点

目前,国内外大部分工程对于预应力混凝土构件裂缝控制计算方法主要分成4种类型,具体为:第一,通过索梁分载法全面简化以及验算裂缝控制;第二,受拉钢筋在消压以及控制后会增多其应力;第三,采用预应力混凝土梁受拉边缘对拉应力的大小进行计算,对裂缝宽度进行间接控制;第四,按照规范要求对裂缝宽度进行直接计算,且对裂缝宽度进行校验以及核算[4]。预应力混凝土设计人员在结构设计工作中可以通过上述4种控制方法完成抗裂设计,详细步骤如下。

(一)索梁分载法

索梁分载法主要是将预应力混凝土结构分别分成普通钢筋混凝土结构、预应力索结构等两种类型,两种结构分别承担荷载情况。通常情况下,预应力混凝土结构的裂缝宽度与普通钢筋应力、荷载效应作用力的比例以正比呈现,采用实验的方式对裂缝限值、普通钢筋应力、荷载应力等三者的关系进行归纳,可以促进裂缝控制验算过程得以简化。另外,在设计现浇预应力混凝土实心板的工作中,若钢筋距离以及板厚均小于200mm时,需要根据极限的承载力对配筋数量进行设计,无需对裂缝宽度进行验算。

(二)规范法设计

根据规范GB50010-2002的要求,按照荷载效应的标准对长时间作用影响进行考虑后,得出计算最大裂缝的公司如下:

据分析该设计公式得知,预应力混凝土抗裂设计中可以对裂缝不均匀性进行考虑,但是由于在公式具体计算时相对复杂,贴别是在计算纵向受拉钢筋应力时,相对于国外规范要求来说,在正常使用状态下,预应力混凝土结构构件抗裂控制的设计相对严格。

(三)名义拉应力法

首先,名义拉应力法主要是将混凝土结构开裂的截面作为不开裂的均匀截面进行计算,从而获得截面受拉边缘位置最大名义接应力为,其次,通过分析大量实验数据得知,可以确定最大裂缝允许宽度设置为,与混凝土结构受拉边缘互相对应的允许名义拉应力设置为[],对截面高度以及非预应力筋产生的影响进行考虑,根据裂缝宽度设置互相对应的计算允许名义拉应力公式如下:

通过分析上述公式得知,允许名义拉应力以及截面高度的修正系数以表示,和张拉工艺有一定关系的数值以表示,先张法构件以及后张法构件分别取3.0N/ram、4.0N/mm2的数值,而非预应力筋配筋率有效数值以表示,拉区非预应力筋以及未考虑截面高度影响的允许名义拉应力数值以表示。通过名义法拉应力法对预应力混凝土结构裂缝宽度进行控制与工程设计的需求互相符合,该计算方法具有简便、快速等基本特征。但是实际采用名义拉应力法进行抗裂设计时,应该对预应力钢筋张拉方法、非预应力钢筋配筋率、混凝土强度等级、混凝土构件截面高度等影响原因进行综合考虑。

(四)控制应力增量法

在控制预应力混凝土裂缝时可以通过控制消压后受拉钢筋应力增量的方法进行计算,但由于具体计算过程中,对具体数值计算相对复杂,因此,建立的计算公式来表示名义拉应力,确保数值的计算能够有所简化,与预应力混凝土抗裂设计对精度的要求互相符合。

结束语

工程建设中预应力混凝土裂缝是较为常见的质量缺陷,会严重影响结构的安全性以及稳定性。所以,需要分析预应力混凝土结构的基本特征,并采取针对性的措施控制裂缝质量缺陷。对预应力混凝土结构抗裂设计时,应该对工程的实际情况进行全面分析,且进行精密的计算,确保能够与工程具体精度要求互相符合。同时,还需要在工程实践中存在控制裂缝宽度的相关对策,促进预应力混凝土结构的使用寿命得以有效延长。

参考文献:

[1]熊学玉,高峰,苏小卒.预应力型钢混凝土框架试验研究和设计理论[J].湖南大学学报(自然科学版),2012(08):182-183.

[2]施明征.基于名义拉应力法的预应力混凝土结构的裂缝控制[J].工业建筑,2013(11):933-934.

[3]徐志军.超长混凝土结构裂缝控制设计[J].上海建设科技,2013(06):251-252.

[4]张磊.基于新规范部分预应力混凝土结构设计与应用[J].山西建,2013(25):281-282.

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