黑龍江省預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀與展望
一、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的概念及工作原理
黑龍江人對“預(yù)應(yīng)力混凝土”并不陌生,因為二十世紀五十年代,也就是新中國成立之初,蘇聯(lián)幫助中國發(fā)展預(yù)應(yīng)力就是從黑龍江開始的。直至二十世紀八十年代中期的三十多年的時間,我國主要以推廣以冷拉鋼筋、冷拔鋼絲及中強鋼為預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件為主,不容否認,預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件為我國量大面廣的土木工程建設(shè)做出了重要貢獻。
進入二十世紀八十年代中期,隨著材料工業(yè)的發(fā)展,張錨體系的改進,計算手段的進步,我國在杜拱辰等老一輩預(yù)應(yīng)力專家的倡導(dǎo)下,包括哈爾濱工業(yè)大學(xué)衛(wèi)紀德教授在內(nèi)的一批專家學(xué)者開展了將“預(yù)應(yīng)力”由“構(gòu)件”發(fā)展到“體系”的探索,在建設(shè)部和地方政府的正確領(lǐng)導(dǎo)和大力支持下,經(jīng)過近二十年的不懈努力,包括黑龍江省在內(nèi)的我國土木工程界已呈現(xiàn)出欣欣向榮的“現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)”新局面。
所謂現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是指采用高強鋼材、較高強度等級的混凝土,通過先進的設(shè)計理論和先進的施工工藝建造起來的配筋混凝土結(jié)構(gòu)?,F(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的區(qū)別,主要有如下幾點:⑴現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力筋是以抗拉強度標(biāo)準值fptk=1860N/mm2的φs15鋼絞線為主導(dǎo)鋼材,而傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力筋多為冷加工鋼材;⑵現(xiàn)代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所用的混凝土應(yīng)為C40~C60,而傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)所用混凝土多為C30左右;⑶現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)以大跨超靜定結(jié)構(gòu)為主,順利實現(xiàn)了“預(yù)應(yīng)力”由“構(gòu)件”向“體系”的跨越,而傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土主要以預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件為主;⑷現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域為大(大跨、大空間結(jié)構(gòu))、高(高層、高聳結(jié)構(gòu))、重(重荷載結(jié)構(gòu))、特(特種結(jié)構(gòu)及特殊應(yīng)用)、長(超長不設(shè)縫工程)等現(xiàn)代土木工程結(jié)構(gòu)。
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的工作原理是通過對混凝土結(jié)構(gòu)合理布置并張拉預(yù)應(yīng)力筋或合理布置并頂壓預(yù)彎型鋼產(chǎn)生與外荷載效應(yīng)相反的等效荷載,該等效荷載可以抵消部分或全部外荷載,使結(jié)構(gòu)受到的實際剩余荷載明顯減少,從而可實現(xiàn)當(dāng)梁板跨度和所受外荷載相同時,截面尺寸明顯減少;截面尺寸和所受外荷載相同時,結(jié)構(gòu)跨越的跨度明顯增大的目的。
二、黑龍江省在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)方面的創(chuàng)新與貢獻
1.提出了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制及驗算建議
二十世紀九十年代初期,哈爾濱工業(yè)大學(xué)衛(wèi)紀德教授等針對我國《混凝土設(shè)計規(guī)范》(TJ10-74)和(GBJ10-89)對高強鋼絲、鋼絞線作預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫控制過嚴,由裂縫控制方程計算確定的預(yù)應(yīng)力筋遠遠大于結(jié)構(gòu)抗力所需的預(yù)應(yīng)力筋這一突出問題,與相關(guān)單位共同提出了以高強鋼絲、鋼絞線作預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫控制及驗算建議,該建議后來成為了《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)制定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫控制等級及最大裂縫寬度限值的參考依據(jù)之一。
2.建立了后張預(yù)應(yīng)力平板-柱結(jié)構(gòu)合理計算模式和方法
1992年2月-1995年5月,哈爾濱工業(yè)大學(xué)鄭文忠教授與其導(dǎo)師呂志濤院士一道,通過兩個鋼平板-柱結(jié)構(gòu)模型和一個后張預(yù)應(yīng)力混凝土平板-柱結(jié)構(gòu)模型的試驗研究和理論分析,揭示了平板-柱結(jié)構(gòu)在豎向荷載及水平荷載下的受力機理,完善了這種結(jié)構(gòu)在豎向荷載及水平荷載下的內(nèi)力計算方法,建立了該結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力效應(yīng)的分析方法,解決了該結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算與位移計算不協(xié)調(diào)這一棘手問題,并使這種結(jié)構(gòu)在豎向荷載下與水平荷載下的計算得到統(tǒng)一,提出了這種結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計建議和有關(guān)構(gòu)造措施。1999年6月編著出版了《后張預(yù)應(yīng)力混凝土平板-柱結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程施工實例》一書,該書是國內(nèi)第一本系統(tǒng)論述后張預(yù)應(yīng)力混凝土平板-柱結(jié)構(gòu)方面的著作。相關(guān)研究成果在大黑河島國際商貿(mào)城、哈高科綜合廠房等一大批工程中得到成功應(yīng)用,黑龍江省在設(shè)計建造后張預(yù)應(yīng)力混凝土平板-柱結(jié)構(gòu)方面走在了全國的前列。
普通混凝土平板-柱結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)尺寸多為45m×45m,一根內(nèi)柱支承的樓蓋面積約為20m2左右,而后張預(yù)應(yīng)力混凝土平板-柱結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟柱網(wǎng)尺寸為7m×7m~10m×10m,一根內(nèi)柱支承的樓蓋面積為50m2~100m2,后張預(yù)應(yīng)力混凝土平板-柱結(jié)構(gòu)房屋較普通混凝土平板-柱結(jié)構(gòu)房屋可減少內(nèi)柱60%~80%,房屋的使用功能明顯改善,房屋的通用性明顯增強。
3.提出了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一理論
1995年5月—1997年10月,哈爾濱工業(yè)大學(xué)針對預(yù)應(yīng)力混凝土超靜定結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)典方法中次內(nèi)力概念過于抽象、次內(nèi)力計算過于復(fù)雜、通過次軸力考慮側(cè)限對預(yù)應(yīng)力傳遞及設(shè)計計算結(jié)果影響過于困難等突出問題,引入了預(yù)應(yīng)力筋兩階段工作原理,為從本質(zhì)上把握預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為奠定了基礎(chǔ)。將預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)人為地分為無側(cè)限結(jié)構(gòu)和有側(cè)限結(jié)構(gòu)兩大類,提出了側(cè)限影響系數(shù)的概念和取值方法,建立了合理考慮側(cè)限的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法。為合理設(shè)計有明顯側(cè)限的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)提供了依據(jù)。從而實現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)與普通混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的統(tǒng)一,靜定與超靜定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的統(tǒng)一,有側(cè)限與無側(cè)限預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的統(tǒng)一,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)兩類極限狀態(tài)設(shè)計計算的統(tǒng)一,在一定程度上揭開了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計的“神秘面紗”。1998年底,哈爾濱工業(yè)大學(xué)編著出版了《預(yù)應(yīng)力混凝土房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一方法與實例》一書。這一研究成果受到了預(yù)應(yīng)力工程界的高度重視,不少單位將研究工作轉(zhuǎn)到哈工大所提出的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一理論的總體框架內(nèi)來進行。同時,這一研究成果也在多項標(biāo)志性工程的設(shè)計建造中得到成功的應(yīng)用。
4.改進了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁板結(jié)構(gòu)塑性設(shè)計方法
二十世紀九十年代中期,包括哈爾濱工業(yè)大學(xué)衛(wèi)紀德教授在內(nèi)的一大批國內(nèi)外學(xué)者開展了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的試驗研究工作,探討了次內(nèi)力的存在及變化規(guī)律,積累了寶貴的試驗數(shù)據(jù)。哈工大又以相關(guān)試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),建立了支座控制截面彎矩調(diào)幅幅度與支座塑性鉸轉(zhuǎn)動能力的關(guān)系式,并合理考慮了預(yù)應(yīng)力度、預(yù)應(yīng)力筋有效預(yù)應(yīng)力水平、預(yù)應(yīng)力筋與非預(yù)應(yīng)力筋匹配關(guān)系及預(yù)應(yīng)力筋與非預(yù)應(yīng)力筋綜合配筋指標(biāo)等關(guān)鍵參數(shù)對彎矩調(diào)幅幅度的影響,使預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)結(jié)構(gòu)塑性設(shè)計方法趨于合理。2002年3月哈爾濱工業(yè)大學(xué)編著出版了《超靜定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)塑性設(shè)計》一書,研究成果在多項預(yù)應(yīng)力混凝土肋梁樓蓋的工程中得到成功應(yīng)用。
5.豐富和發(fā)展了住宅預(yù)應(yīng)力混凝土樓蓋體系
為順應(yīng)住宅建筑向著大戶型、套內(nèi)無梁、無柱、無隔墻的發(fā)展趨勢,克服按雙向均勻布置預(yù)應(yīng)力筋的雙向板配筋多、造價高、施工困難等弊端,1998年4月至2001年8月,哈爾濱工業(yè)大學(xué)通過試驗研究和理論分析,突破荷載平衡法的傳統(tǒng)概念,揭示了按雙向中間密布預(yù)應(yīng)力筋的雙向板承載力最高的規(guī)律,并提出了有關(guān)設(shè)計方法和構(gòu)造措施。預(yù)應(yīng)力混凝土平板與異型柱、短肢剪力墻等結(jié)合,可構(gòu)建出現(xiàn)代住宅結(jié)構(gòu)體系,這一研究成果得到了廣泛應(yīng)用,據(jù)不完全統(tǒng)計,哈爾濱市已建成包括哈市地稅局住宅樓在內(nèi)的預(yù)應(yīng)力高層住宅達數(shù)十棟之多,走在了國內(nèi)的前列。
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6.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)研究取得系列成果
針對預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋總配筋指標(biāo)相同,而預(yù)應(yīng)力筋配筋指標(biāo)和非預(yù)應(yīng)力筋配筋指標(biāo)不同時,混凝土結(jié)構(gòu)中無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋極限應(yīng)力實測值千差萬別這一突出問題,提出了應(yīng)以預(yù)應(yīng)力配筋指標(biāo)、非預(yù)應(yīng)力筋配筋指標(biāo)和總配筋指標(biāo)為關(guān)鍵參數(shù)的無粘結(jié)筋極限應(yīng)力計算公式,并將計算公式發(fā)展到連續(xù)結(jié)構(gòu),從而使無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗力計算趨于合理。
針對無粘結(jié)筋相對于其周圍混凝土可發(fā)生縱向相對滑動,在受彎構(gòu)件中的無粘結(jié)筋對構(gòu)件抗彎剛度的貢獻及其對裂縫開展的抑制作用小于有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋這一客觀分析,為了實現(xiàn)無粘結(jié)與有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件剛度及裂縫寬度計算方法的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一,1999年10月至2003年6月,通過研究,哈工大提出了受彎構(gòu)件中無粘結(jié)筋等效折減系數(shù)的概念,并通過對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的變形試驗數(shù)據(jù)和按已有公式對設(shè)計試件的變形試算數(shù)據(jù)進行分析,得出了無粘結(jié)筋等效折減系數(shù)的建議取值。用等效縱向受拉鋼筋配筋率代替有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件剛度計算公式中縱向受拉鋼筋配筋率,用等效縱向受拉鋼筋面積代替有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件裂縫寬度計算公式中的縱向受拉鋼筋面積,就可分別得到與有粘結(jié)相協(xié)調(diào)的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件剛度及裂縫寬度計算公式,二公式計算結(jié)果與試驗結(jié)果均吻合良好。
相關(guān)研究成果一方面已提交《無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》編制組,供修訂標(biāo)準時參考;另一方面已在多項工程設(shè)計中得到成功應(yīng)用。
7.改進了預(yù)應(yīng)力錨具下混凝土局部受壓承載力計算方法
預(yù)應(yīng)力錨具下混凝土局部受壓承載力計算及錨頭配筋構(gòu)造問題,是預(yù)應(yīng)力混凝土工程設(shè)計中最受關(guān)注的問題之一。據(jù)不完全統(tǒng)計,約有80%的預(yù)應(yīng)力混凝土工程的質(zhì)量事故是由錨具下混凝土局部受壓承載力取值不合理及錨頭配筋構(gòu)造不當(dāng)引起的。
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB 50010-2002)所給混凝土局部受壓承載力計算公式確切地講只適用于單束(根)預(yù)應(yīng)力錨具下混凝土局部受壓承載力計算或局部受壓計算底面積Ab不重疊時的預(yù)應(yīng)力錨具下混凝土局部受壓承載力計算,而實際后張預(yù)應(yīng)力混凝土工程中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件多為布置多束(根)預(yù)應(yīng)力筋,且相鄰束(根)預(yù)應(yīng)力錨具下混凝土局部受壓計算底面積Ab是重疊的,為使錨具下混凝土局部受壓承載力計算方法滿足預(yù)應(yīng)力混凝土工程建設(shè)的需要,應(yīng)用ANSYS軟件分析了相鄰錨具下混凝土局部受壓計算底面積重疊時錨具下混凝土中應(yīng)力分布規(guī)律,結(jié)合有關(guān)試驗數(shù)據(jù),提出了預(yù)應(yīng)力錨具下混凝土局部受壓何時按整體計算、何時按各束分別計算的計算準則。建立了適用范圍清晰、計算步驟可操作性強,可用于工程設(shè)計的密布預(yù)應(yīng)力束錨具下混凝土局部受壓承載力的設(shè)計計算方法。
為確保預(yù)應(yīng)力混凝土錨頭安全可靠地工作,避免或限制混凝土端面出現(xiàn)張拉裂縫或沿孔道壁出現(xiàn)劈裂裂縫,完善了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件錨頭用于避免或限制兩類裂縫所需間接鋼筋的計算方法與配置構(gòu)造措施。
相關(guān)研究成果已成功地應(yīng)用于多項密布預(yù)應(yīng)力束的大跨框架結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)及重載大板工程的錨具下混凝土局部受壓承載力計算及錨具影響區(qū)設(shè)計,確保了工程質(zhì)量。
8.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗火研究取得可喜成果
哈爾濱工業(yè)大學(xué)結(jié)合黑龍江省杰出青年科學(xué)基金項目“預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗火性能與火災(zāi)后損傷評估與修復(fù)”課題的研究,基本摸清了按標(biāo)準升溫曲線升溫預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度場的分布規(guī)律,提出了高溫下預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力損失的時隨分析方法,探討了溫度荷載所引起超靜定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)溫度次反力及溫度次內(nèi)力的特點,可模擬高溫下預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)災(zāi)變的全過程,為完善預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計方法,提供切實可行的救火策略和撲火方案等提供了理論基礎(chǔ)。
9.豐富了體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和方法
為滿足既有工程加固改造的需求和提高新建工程耐久性的需要,哈爾濱工業(yè)大學(xué)張樹仁教授十幾年來一直致力于體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的開拓,通過試驗研究和有限元分析,揭示了體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中錨頭及轉(zhuǎn)向裝置的受力機理,建立了體外索應(yīng)力增量的計算公式,形成了體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法,編著出版了體外預(yù)應(yīng)力方面的著作,相關(guān)研究成果在吉林八寶欄子橋等工程建設(shè)中得到成功應(yīng)用。
10.研發(fā)了預(yù)彎預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與施工方法
哈爾濱工業(yè)大學(xué)將通過張拉預(yù)應(yīng)力筋建立混凝土中預(yù)應(yīng)力的思想進行延伸,完善了通過頂壓預(yù)彎型鋼來建立混凝土中預(yù)應(yīng)力的思想。通過研究,提出了預(yù)彎型鋼預(yù)應(yīng)力混凝土梁的全壽命時效分析方法,建立了這類梁抗力及剛度和裂縫的計算公式,研制了有關(guān)施工裝備,形成了這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工成套技術(shù)。相關(guān)研究成果在哈爾濱市二環(huán)路-河圖街高架橋等多座市政橋梁建設(shè)中得到成功應(yīng)用。
11.成功地將預(yù)應(yīng)力技術(shù)用于既有房屋功能改造與增層改造
哈爾濱工業(yè)大學(xué)與有關(guān)設(shè)計院合作,創(chuàng)造了多個既有房屋套建增層結(jié)構(gòu)型式,探討了各套建增層結(jié)構(gòu)型式的適用范圍、計算理論、構(gòu)造措施與施工工法,完成了哈醫(yī)大一院實驗樓套建增層工程、綏芬河青云市場套建增層改造工程等多項標(biāo)志性工程的設(shè)計創(chuàng)造。哈爾濱工業(yè)大學(xué)與有關(guān)設(shè)計院合作,應(yīng)用預(yù)應(yīng)力的自平衡原理,還出色地完成了大興安嶺防火指揮中心抽柱改造設(shè)計等多項功能改造的設(shè)計創(chuàng)造。
12.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計與工程實踐異彩紛呈
黑龍江省成立了多家預(yù)應(yīng)力專項施工公司,預(yù)應(yīng)力技術(shù)在房屋工程、橋梁工程、地下工程等大型土木工程中得到了大量應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力大梁的跨度已突破32m,現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力板的跨度已突破18m,預(yù)應(yīng)力井式樓蓋已做到36m×35m,預(yù)應(yīng)力技術(shù)在大跨空間結(jié)構(gòu)中得到了成功應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計,我省每年土木工程用預(yù)應(yīng)力筋(主要是高強鋼絲、鋼絞線)至少達到3萬噸以上,在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計理論研究與實踐方面走在了全國的前列。
三、對黑龍江省發(fā)展預(yù)應(yīng)力混凝土的若干建議
1.積極開展預(yù)應(yīng)力超高強混凝土結(jié)構(gòu)研究
國際上混凝土技術(shù)發(fā)展很快,先進國家的混凝土強度等級平均為C50~C60,預(yù)應(yīng)力混凝土已達C70,活性粉末混凝土實驗室已能配制出C800~C1000,工程中已可用到C220。為滿足我國現(xiàn)代建筑更高的使用功能要求、更高的耐久性要求、更高的生產(chǎn)工藝要求,研發(fā)超高性能、超高強混凝土,并進行預(yù)應(yīng)力超高強混凝土結(jié)構(gòu)方面的開拓,已成為我省混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土科技工作者的重要使命之一。
2.加強纖維增強聚合物(FRP)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)研究
近年來,國外關(guān)于粘貼纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)的研究及應(yīng)用非常盛行,纖維增強聚合物筋(FPR筋)代替普通鋼筋已引起土木科技工作者的廣泛關(guān)注,纖維增強聚合物型材代替型鋼已用于試點工程實踐。我們也關(guān)注到,由于纖維增強聚合物強度很高,彈模與鋼材基本持平,當(dāng)結(jié)構(gòu)破壞或不能正常使用時一般其強度不能得以充分發(fā)揮。為此,我們建議開展纖維增強聚合物預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)研究,這樣既提高工程的耐久性,又使纖維增強聚合物的強度得以充分發(fā)揮。
3.宜大力開展預(yù)應(yīng)力輕集料混凝土結(jié)構(gòu)研究
黑龍江省輕集料資源豐富,克東浮石和多個廠家生產(chǎn)的陶粒,為開展預(yù)應(yīng)力輕集料混凝土研究與實踐提供了保障。這么多年來陶粒生產(chǎn)企業(yè)之所以一直難以發(fā)展,一方面陶粒確實比石子貴,另一方面陶粒質(zhì)量也有待再上新臺階。從保護環(huán)境,變廢為寶的高度應(yīng)大力發(fā)展預(yù)應(yīng)力輕集料混凝土。這是我國土木工程可持續(xù)發(fā)展的需要。
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4.加強寒區(qū)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)特性研究
預(yù)應(yīng)力鋼絲鋼絞線溫度越低,其彈性模量越高。低溫時建立的預(yù)加力到常溫后將有一定幅度的降低,使得工程結(jié)構(gòu)偏于不安全。低溫下預(yù)應(yīng)力鋼筋變脆,易發(fā)生脆斷。因此,通過研究,確定預(yù)應(yīng)力筋低溫脆斷臨界溫度、彈模隨溫度變化規(guī)律及低溫下張拉控制應(yīng)力的取值方法是必要的。
5.強化大型復(fù)雜預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的施工措施研究
近年來,國外紛紛成立了虛擬建筑研究中心,利用計算機仿真大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的施工全過程,讓可能發(fā)生的工程事故和可能遇到的施工問題展現(xiàn)在虛擬(仿真)過程中,確保大型復(fù)雜工程建設(shè)的萬無一失。就預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)而言,應(yīng)重點開展預(yù)應(yīng)力混凝土巨型框架結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土懸吊結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵施工措施研究。如:開展“現(xiàn)澆混凝土梁自承重?zé)o支撐實用施工技術(shù)”研究等。
6.應(yīng)加強預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工的管理工作
黑龍江省預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展速度和普及程度居全國前列,但預(yù)應(yīng)力工程的設(shè)計水平參差不齊,個別工程設(shè)計存在概念錯誤和安全隱患,為了確保預(yù)應(yīng)力工程的設(shè)計質(zhì)量,江蘇省建設(shè)廳聘請呂志濤院士、楊宗放教授、孟少平教授、姚明明教授級高工、蔣應(yīng)龍教授級高工等幾位專家對全省的預(yù)應(yīng)力工程設(shè)計圖紙進行審查。客觀地講,預(yù)應(yīng)力施工較預(yù)應(yīng)力設(shè)計的問題還多:
有的工程張拉端留設(shè)位置不當(dāng),造成柱根直剪破壞;有的工程由于預(yù)應(yīng)力筋配置過多,加之線型布置不合理,造成小跨預(yù)應(yīng)力筋上部混凝土在張拉預(yù)應(yīng)力筋過程中崩離原梁板;還有的工程梁端的預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)和體內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)不等,出現(xiàn)嚴重的預(yù)應(yīng)力筋抽條現(xiàn)象;預(yù)應(yīng)力混凝土工程對于混凝土強度等級的要求是嚴格的,但不少工程實配混凝土強度等級遠小于設(shè)計混凝土強度等級;預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的局部受壓承載力水平的高低,是整個預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)成敗的關(guān)鍵因素之一,但目前大量預(yù)應(yīng)力混凝土工程存在張拉端與錨固端混凝土澆筑不密實,出現(xiàn)蜂窩狗洞的現(xiàn)象;預(yù)應(yīng)力筋和錨具的質(zhì)量,是預(yù)應(yīng)力工程的關(guān)鍵,但由于預(yù)應(yīng)力工程的投招標(biāo)過程中存在嚴重的競相壓價現(xiàn)象,如果按照定額標(biāo)準去購買預(yù)應(yīng)力筋和錨具,中標(biāo)企業(yè)將出現(xiàn)嚴重虧損,致使大量質(zhì)量低下的預(yù)應(yīng)力材料用于我省的建筑工程;工程建設(shè)現(xiàn)場大包單位與預(yù)應(yīng)力施工隊伍互不配合,造成預(yù)應(yīng)力工程預(yù)應(yīng)力筋實際線型與設(shè)計線型嚴重偏離,由于預(yù)應(yīng)力筋要承擔(dān)總抗力的60%以上,工程的安全性和適用性可想而知;張拉用預(yù)應(yīng)力千斤頂不按期校驗,致使有的工程從油表讀得的張拉力遠未達到張拉控制應(yīng)力,但預(yù)應(yīng)力筋已被拉斷,估計油表讀數(shù)達到張拉控制應(yīng)力,但預(yù)應(yīng)力筋實際應(yīng)力水平低于設(shè)計張拉控制應(yīng)力的情況也不在少數(shù);英國對后灌漿預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用進行了嚴格管制,主要是因為漿體膨脹引起梁的縱向裂縫,而我國孔道灌漿主要是采用W/C=045、加入水泥用量萬分之一的鋁粉(水泥通常為425#水泥)的素漿,在攪拌水泥漿的過程中鋁粉始終處于漂浮狀態(tài),漿體內(nèi)膨脹劑分布不均勻,灌漿質(zhì)量令人擔(dān)憂;檢驗預(yù)應(yīng)力筋和錨具的正負公差及硬度匹配對二者協(xié)調(diào)工作影響的預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件試驗更是很少進行,致使有些工程直至張拉和錨固預(yù)應(yīng)力筋時才發(fā)現(xiàn)二者不能協(xié)同工作;監(jiān)理公司要本著對建設(shè)單位和工程質(zhì)量高度負責(zé)任的精神,做好預(yù)應(yīng)力工程的監(jiān)理工作,目前監(jiān)理公司更多的是關(guān)注混凝土和普通鋼筋的督察,而將起著重要作用的預(yù)應(yīng)力遺忘了;探究預(yù)應(yīng)力工程存在眾多問題和隱患的根本原因可能還在于我省土木工程大軍對預(yù)應(yīng)力知識的積累欠缺,如若可能,黑龍江省可組織預(yù)應(yīng)力技術(shù)專題培訓(xùn)班。
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