無粘結預應力混凝土構件裂縫控制

周洪艷

摘 要：在無粘結預應力混凝土結構施工中，關于混凝土構件裂縫寬度的問題，國家相關部門并未給出明確規定以及具體的計算原則，當前無粘結預應力混凝土施工中，大多依照當前有粘結預應力混凝土施工的相關要求進行質量控制。在混凝土裂縫控制方面，主要通過分級控制來加強裂縫控制，本文就無粘結預應力混凝土構件裂縫控制進行簡要分析和研究，僅供相關人員參考。

關鍵詞：無粘結預應力；混凝土構件；裂縫控制

無粘結預應力混凝土是指在鋼材使用上選擇高強度材料，并選擇后張無粘結的混凝土結構，保證無粘結預應力混凝土結構的整體強度、延展性和吸附性，確保無粘結預應力混凝土結構在工程項目建設中的應用價值得到最大程度的發揮。當前無粘結混凝土的裂縫控制尚缺乏一個相對統一的計算標準，使得工程建設中施工人員缺乏可靠依據，實際施工中只得依靠有粘結預應力混凝土裂縫寬度開展具體操作，此種情況下，加大力度探討無粘結預應力混凝土構件的裂縫控制是非常必要的。

1 無粘結預應力混凝土構件裂縫控制

1.1 拉應力控制公式

現行混凝土結構設計規范中明確指出，正常使用極限狀態下預應力混凝土構件的裂縫控制主要分為三級，二級裂縫控制構件采用的拉應力公式如公式（1）所示，其表示為荷載效應下的標準組合條件；三級裂縫控制構件采用的拉應力控制公式見公式（2），其主要表示在荷載效應的準永久組合下應符合條件。

公式（1）

公式（2）

1.2 規定的修正

通過研究可知，混凝土結構設計新規范中對于相關概念進行了修正，在表述方式上發生了一定變化，以標準組合和準永久組合代替短期效應組合與長期效應組合，其中，以k表示標準組合，以q表示準永久組合。荷載效應組合方式的轉變，在一定程度上增強了混凝土結構設計規范的國際化特征。

在新規范中調整了部分比較嚴格的要求，取消了混凝土拉應力限制系數及受拉區混凝土塑性影響系數，規范中苗屋面梁與托梁的要求仍比較嚴格，而其他要求則適當放松，并以可靠工程經驗為主要依據，以加強無粘結預應力混凝土構件的裂縫控制。除此之外，在控制條件上也發生一定轉變，拉應力限制系數取值范圍也得到一定程度的調整，主要體現在荷載短期效應組合和施工階段荷載效應組合等方面。研究表明，新規范中有關無粘結預應力混凝土構件裂縫控制的相關調整，與實際工程需要相符合，并且有助于提高技術經濟指標，為無粘結預應力混凝土構件施工質量控制打下良好的基礎。

2 無粘結預應力混凝土構件裂縫寬度計算

無粘結預應力混凝土構件裂縫控制具有一定特殊性和復雜性，尤其是受到混凝土與無粘結筋之間滑移等因素的影響，使得混凝土與無粘結筋之間協調性不足，給混凝土裂縫的分布與發展造成嚴重影響，基于階段裂縫截面的預應力筋和非預應力筋進行測定時，無法滿足實際應力水準的測定需求。通過試驗研究可知，在工程實踐中，將無粘結筋面積折算為等效有粘結筋面積，基于有粘結筋預應力混凝土能夠開展混凝土構件裂縫寬度的計算，并保證計算的準確性和科學性。

混凝土結構設計新規范中明確了縱向鋼筋表面特征對裂縫寬度的實際影響，其與鋼筋表面特征的關系較小，在構件裂縫寬度計算中，可以基于鋼筋粘結特征系數開展具體的計算與分析。隨著目前保護層厚度的不斷增大，在無粘結預應力混凝土構件裂縫控制中保護層厚度增大所產生的影響也不可忽視。在對多種不同直徑和表面特征的鋼筋構件進行應用時，應當基于鋼筋與混凝土粘結力等效的原則，準確把握鋼筋與混凝土之間的粘結特性，明確變形鋼筋以及光面鋼筋的具體參數值，充分考慮不同種類鋼筋的粘結特性，以保證無粘結預應力混凝土構件裂縫控制的合理性和有效性。

在縱向受拉鋼筋應變不均勻系數方面，基于以往設計公式可以對無粘結預應力混凝土結構中的這一要素進行計算分析，在結合近年來工作經驗的基礎上，將縱向受拉鋼筋應變不均勻系數值適當下調，能夠更好的實現混凝土構件裂縫控制。

通過實踐證明，混凝土保護層的厚度對鋼筋表面特征不會產生太大的影響，因此新規范中對此進行了一定的改正。新規范對于采用多種不同直徑和不同表面特征的鋼筋的構件，根據鋼筋和混凝土粘結力等效的原則，引入了等效鋼筋自徑的概念：并且考慮了小同種其次類鋼筋的粘結特性，添加了不同鋼筋的不同v值，顯然比原規范更為合理。采用新規范的裂縫寬度計算方法，無粘結預應力裂縫寬度計算也相應得到放松，這有助于減少無粘結預應力混凝土結構的用鋼量，提高其經濟性。

3 關于無粘結預應力混凝土構件裂縫控制的幾點建議

隨著配筋率的增加，裂縫寬度逐漸減小，大體成線性關系，隨著受拉鋼筋等效應力的增大，裂縫寬度遞減的幅度也逐漸加大；在相同配筋率下，新規范的最大裂隙寬度值比原規范小，在相同最大裂縫寬度下，新規范所需的配筋率比原規范小得多，從而減少了用鋼量。

與原規范相比，新規范對裂縫控制條件和裂縫寬度計算均有所放松，但在無粘結預應力工程中，新規范仍比實際應用中放寬裂縫控制條件的效果要嚴，并且在設計無粘接預應力筋時，按新規范設計時所需的預應力筋比實際經驗的偏多，考慮無粘結預應力結構的經濟性，建議在有豐富的設計經驗時可對控制條件進一步放松。

目前無粘結預應力混凝土結構一般均按二級裂縫控制等級設計，要求不出現裂縫。但對荷載差異較大，其短期效應組合值高出長期效應組合值很多的結構，可考慮采用在荷載短期效應組合下按允許開裂的無粘結預應力混凝土進行設計，但應限制裂縫寬度，抗裂驗算可參照有粘結預應力混凝土規范計算。

配筋率可近似地表達梁截面中和軸高度和轉動能力，預應力筋的極限應力增量隨著配筋率的增加而減少，其大體存在線性關系。因此，在預應力結構設計中，應選擇合適的配筋率，即不過多配置預應力筋，以免造成資源浪費、成本增加，但預應力筋配置又不能太少，以免造成裂縫寬度過大、不能發揮預應力結構的優勢。

4 結論

通過以上研究可知，在建筑工程項目建設施工中，無粘結預應力混凝土裂縫控制是一項重要內容，裂縫控制的合理性和有效性直接關系著建筑整體結構安全性，因此在建筑工程項目施工中，應當結合工程項目特點采取可行的措施加強施工質量管理與控制，保證無粘結預應力混凝土構件裂縫得到科學化控制，從而全面提高建筑工程施工質量，減少工程安全隱患。

參考文獻

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