特種結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的特點及應(yīng)用

楊 靜

中國市政工程東北設(shè)計研究總院，吉林長春 130000

1 概述

在近百年的發(fā)展過程中，現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的技術(shù)已經(jīng)有了飛躍的進(jìn)步，它被廣泛的應(yīng)用在房屋、道路以及特種結(jié)構(gòu)的土木工程中，它也是結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的一個重要的標(biāo)志。人類在不斷的進(jìn)步，社會經(jīng)濟也在不斷的發(fā)展，這就使得人們對于各種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求更加的完善，對于結(jié)構(gòu)的要求不斷的提高，不僅對技術(shù)性能的要求不斷提高，而且對于預(yù)應(yīng)力的技術(shù)也在一天一天的進(jìn)步。特種結(jié)構(gòu)的要求是比較高的，所以，這類結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力技術(shù)有著自己的特點。

2 特種結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的特點

2.1 利用環(huán)向的布束抗內(nèi)壓和縱裂

環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼筋主要是布置在盛儲結(jié)構(gòu)或者是壓力管道結(jié)構(gòu)中，這樣可以使得在其結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，混凝土的預(yù)壓應(yīng)力可以抵消由于徑向外力產(chǎn)生的拉應(yīng)力，構(gòu)件的混凝土始終處在受壓應(yīng)力狀態(tài)，這樣可以使混凝土不開裂，滿足抗?jié)B防水的要求，所以，環(huán)向布束的應(yīng)用時比較廣泛的，在核反應(yīng)堆、安全殼、水塔以及筒倉結(jié)構(gòu)中都有應(yīng)用。

2.2 利用豎向布束抗側(cè)彎和橫裂

高度大、橫截面小是高聳結(jié)構(gòu)的特點，它主要是承受橫向的荷載，所以比較容易產(chǎn)生過大的側(cè)彎變形或者是橫向裂縫，當(dāng)沿結(jié)構(gòu)豎向布置預(yù)應(yīng)力鋼筋時就可以明顯的改變結(jié)構(gòu)的受力，提高結(jié)構(gòu)的抗變形能力，另外，對高聳結(jié)構(gòu)的整體抗彎性有較大影響的還有水平施工縫，所以，往往采取的是應(yīng)用豎向的預(yù)應(yīng)力，它是解決此類問題的一個比較好的方法。

2.3 內(nèi)錨外壓以保持巖體穩(wěn)定

在巖土的加固中，預(yù)應(yīng)力的錨索類特種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用時比較廣泛的，它往往是可以通過一端的粘結(jié)而固定在地層中，另一端結(jié)合在被加固物上，通過這種形式形成一種新的結(jié)構(gòu)復(fù)合體，高強預(yù)應(yīng)力鋼筋是預(yù)應(yīng)力錨索的主要受力結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)中起著關(guān)鍵才作用，預(yù)應(yīng)力錨索主要是通過自身去建立張預(yù)應(yīng)力場來抑制、減低天然力場的，這樣對工程的地質(zhì)體造成的危害相對來說會減少，它的主要目的就是充分調(diào)用工程地質(zhì)體的自身的穩(wěn)定性去改善其內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)，從而達(dá)到穩(wěn)定的效果。

3 特種結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在水塔中的應(yīng)用也是比較廣泛的，例如在我國援建的大型水塔工程有一個水塔叫做阿爾及爾水塔，它是由8座水塔組成的，在這8座當(dāng)中有3座是2500m3的預(yù)應(yīng)力混凝土水塔，他們的高度都在38m左右，在形狀上都是屬于球形的，該水塔的造型在當(dāng)時是比較新穎的，當(dāng)然這就給水塔的設(shè)計帶來了麻煩，在設(shè)計中大量的計算數(shù)據(jù)都是比較艱難的，而且對于技術(shù)人員的技術(shù)要求也很高，在業(yè)內(nèi)是比較罕見的高難度工程，3個球形水塔的外徑都是18.6m，每一個的上部壁厚都是0.35m，在球形的水塔的赤道以上部分2m到內(nèi)圈梁的距離是0.55m，圈梁的總寬度是1.8m，在工程中使用的混凝土是C30，要求的抗?jié)B等級是B8。當(dāng)水塔裝滿水時的拉應(yīng)力0.6MPa，這個數(shù)字已經(jīng)超過了規(guī)定的混凝土的拉應(yīng)力。所以，在施工時要施加水平的環(huán)向預(yù)應(yīng)力。這個水塔的球殼處在高空，而且孔道分散，在施工時不可以使用穿束機，在施工過程中又沒有合適的鋼絲繩，所以想制造牽引網(wǎng)套也是比較不方面的，這就需要人工穿束，在施工時首先要用塔吊把鋼絞線吊到空中，在鋼絞線的端部套好護套，之后再把鋼絞線穿入，由于水塔是在海邊的，所以，很容易受到侵蝕，在露天放置鋼筋是比較容易生銹的，因此，在進(jìn)行這部分的施工時必須有措施進(jìn)行很好的保護，在施工時要迅速，而且要保證預(yù)應(yīng)力的應(yīng)力均勻，根據(jù)設(shè)計的要求進(jìn)行張拉的操作，當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計值時才可以繼續(xù)進(jìn)行，在進(jìn)行張拉的操作時可以用千斤頂對水平上的圓圈做張拉，張拉操作要求兩邊必須對稱，為避免千斤頂損壞，減少千斤頂?shù)陌徇\工作，再加上預(yù)應(yīng)力造成的內(nèi)應(yīng)力和變形不大，對預(yù)應(yīng)力造成的損失影響較小，所以，可以在施工中采用一級加荷，也就是說在每次的張拉都可以從圈梁頂部向下張拉，再從頂部向下張拉，保證球體的赤道和底部的預(yù)應(yīng)力強度符合設(shè)計的要求。

4 特種結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

耐久性是特種結(jié)構(gòu)比較常見的技術(shù)問題。混凝土的結(jié)構(gòu)性能隨時間劣化的現(xiàn)象就是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷，它是一個不可逆的過程，通常情況下預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的抗裂性能是比較好的，所以，在早期，人們總是認(rèn)為混凝土是不會容易遭到破壞的，但是實際卻不是這樣，根據(jù)調(diào)查顯示，在1950年～1977年這段時間內(nèi)，在全球范圍內(nèi)一共發(fā)生近30起由于預(yù)應(yīng)力筋受到破壞而遭受損失的工程實例，在1982年的調(diào)查報告中，我們可以看到這樣一組數(shù)據(jù)，在1978年～1982年的美國由于預(yù)應(yīng)力筋腐蝕而產(chǎn)生的工程事故就有50起。從上面的資料可以看出預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的耐久性不是人們想象的那么理想，特種結(jié)構(gòu)由于所處壞境和用途的不同，使得它們的耐久性破壞的形式也是不一樣的。例如：在海邊環(huán)境中，預(yù)應(yīng)力的混凝土的耐久性經(jīng)常會受到氯化物的影響，使得鋼筋受到腐蝕而引起結(jié)構(gòu)的破壞；在巖體礦物環(huán)境中，預(yù)應(yīng)力錨索往往會由于酸性的介質(zhì)侵蝕而造成錨索的腐蝕；在化學(xué)工業(yè)溶液中，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性破壞往往是由于預(yù)應(yīng)力筋的氫致開裂型應(yīng)力腐蝕有關(guān)的，而在一般的環(huán)境中，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性破壞與混凝土的碳化和堿骨料反應(yīng)有一定的關(guān)系。

5 結(jié)論

目前，在工程中預(yù)應(yīng)力的技術(shù)是一項比較成熟的技術(shù)，它的發(fā)展和應(yīng)用是比較有潛力的，在特種結(jié)構(gòu)中也發(fā)揮著巨大的作用，在今后的工程中一定會得到更好的應(yīng)用和推廣。

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