利用无粘结预应力技术进行超长混凝土结构的裂缝控制（可编辑）.docVIP

东北林业大学 硕士学位论文 利用无粘结预应力技术进行超长混凝土结构的裂缝控制 姓名:吴文彬 申请学位级别:硕士 专业:道路与铁道工程 指导教师:孙爱荣 2002.3.1摘要 本文立足于有关的工程背景,从解决控制超长结构的温度及收缩裂缝的角度 出发,全面系统地论述了用无粘结预应力技术解决超长问题的基本原理、定性分析、 定量计算方法的有关问题。从一个方面解决了工程实际问题。主要内容有: 简述了工程结构裂缝的概念、成因,讨论了混凝土结构计算温度场的确定原则 和方法; 简述了温度应力的基本概念,详细讨论了各种约束条件下的温度应力计算方法, 推导了相应的计算公式: 讨论了混凝土收缩简化计算方法及混凝土徐变对温度及收缩应力计算的影响; 探讨了预应力解决超长问题的基本原理,给出相应的裂缝控制验算公式和标准, 详细讨论了各种约柬条件下的有效预压应力计算方法。推导了相应的计算公式; 讨论了弯曲超长结构预应力作用下的整体弯曲效应的计算方法,对洞口问题的 受力原理及解决途径进行了详细的探讨,同时讨论了与本问题相关的其它问题; 通过两个有代表性的工程实例的有限元分析,对本文的理论分析作了全面系统 的总结。 【关键词】超长结构无粘结预应力计算温度场混凝十收缩约束条件温度应力髹 、 变有效预压应力整体弯曲效应渝审有限元分析 /、 , , , , , , : . .,. .,, . . . .? ,, .,. . . 】? 。 。 型旦墨塑堕塑查垄垫查鲎堑塑兰堡鳖圭望塑塑型竺壁塑????????一 综述 .预应力混凝土概述 预应力混凝土最早是由著名的法国工程师.研究成功的,经过几十年的 发展历程,现己广泛应用于各种工程建设中。预应力混凝土结构技术以其独特的结构形 式、结构体系和施工方法.使其应用领域已非其它结构材料所能完全代替。并且由于它 所具有的优良的结构性能,已使得预应力混凝土结构成为当今最有发展前途的现代结构 之一。可以说,预应力混凝土结构作为一种先进的结构形式,其应用的范围和数量是衡 量一个国家建筑技术水平的重要指标之一。 根据混凝土建立预应力的机理,预应力混凝土结构可分为有粘结预应力和无粘结预 应力两类。有粘结预应力是通过预应力筋与混凝土之间的粘结力建立预应力的,先张法 预应力构件和后张法中预留孔道、穿筋、张拉后压浆的预应力结构均属有粘结预应力。 无粘结预应力是指采用无粘结预应力钢筋、按后张法制作的预应力混凝土结构。该 类预应力钢筋采用专门的生产工艺,钢筋表面涂有一层专用防腐润滑油脂,外包一层塑 料防腐材料如聚乙烯或聚丙烯。施工时同非预应力钢筋一样进行铺放、绑扎,然后浇 注混凝土。当混凝土强度达到一定要求后,再对预应力钢筋进行张拉、锚圃。 无粘结预应力混凝土的设想是美国人.于年首先提出的。最初的做法是 在钢筋表面涂润滑油后再用纸带包裹.之后经过逐步探索实践,到年代初期,制作工 艺基本成型。由于无粘结预应力混凝土结构在施工时不需事先预留孔道、穿筋和张拉后 灌浆等,极大地简化常规后张法预应力混凝土结构的施工工艺,具有施工方便、受力合 理、可靠、经济等特点。该项技术在国外正被越来越广泛地应用于各种工程建设中。在 国内,世纪年代后期,在“三线”建设中第一次采用了无粘结预应力混凝土技术。 目前,我国在无粘结预应力混凝土的结构设计、施工工艺等方面己较成熟,并在房屋结 构、桥梁工程以及各种特种结构中得到了广泛应用。 .超长问题概述 我国现行《钢筋混凝土结构设计规范》.规定,现浇钢筋混凝土连续式 结构,处于室内或土中条件下长度超过,露天条件下长度超过时,需要设置伸 缩缝,目的是防止因混凝士收缩和温降作用使结构开裂。 混凝士收缩将使结构产生拉应力,环境温度降低也使结构产生拉应力,环境温度升 高则会使结构产生压应力。混凝土的抗压强度远远超过其抗拉强度,一般情况下.环境 温度升高产生的压应力不至于导致结构破坏或产生受压裂缝。可是,由于混凝土的抗拉 强度很低.在混凝土收缩和环境温度降低简称环境温降的作用下,结构内产生的拉 应力极易使混凝土开裂。因此,对混凝土收缩和环境温降产生的拉应力进行分析,升采 取相应的控制裂缝摧施是十分必要的。另外.混凝土在早期的收缩量较大,采取控制早查苎些查兰堡主竺竺堡苎?? ????????????????????????????????????????????????????????一 期收缩应力的措施更为有效。实际上,对温降拉应力分析来说,我们更关心的不是环境 温降,而是混凝实体的温度降低,即结构施工阶段混凝土实体的温度对采用预应力 技术的情况来说,是指预应力张拉时的混凝土实体温度与结构使用阶段混凝土实体最 低温度的差值。 超长问题的实质就是,由于纵向结构长度太大,在混凝土收缩和环境温降的共同作 用下,结构欲产生较大的缩短变形,由于