無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制

周洪艷

摘 要：在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工中，關(guān)于混凝土構(gòu)件裂縫寬度的問題，國家相關(guān)部門并未給出明確規(guī)定以及具體的計(jì)算原則，當(dāng)前無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工中，大多依照當(dāng)前有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工的相關(guān)要求進(jìn)行質(zhì)量控制。在混凝土裂縫控制方面，主要通過分級控制來加強(qiáng)裂縫控制，本文就無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制進(jìn)行簡要分析和研究，僅供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力；混凝土構(gòu)件；裂縫控制

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土是指在鋼材使用上選擇高強(qiáng)度材料，并選擇后張無粘結(jié)的混凝土結(jié)構(gòu)，保證無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度、延展性和吸附性，確保無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在工程項(xiàng)目建設(shè)中的應(yīng)用價值得到最大程度的發(fā)揮。當(dāng)前無粘結(jié)混凝土的裂縫控制尚缺乏一個相對統(tǒng)一的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，使得工程建設(shè)中施工人員缺乏可靠依據(jù)，實(shí)際施工中只得依靠有粘結(jié)預(yù)應(yīng)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(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的裂縫控制是非常必要的。

1 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制

1.1 拉應(yīng)力控制公式

現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中明確指出，正常使用極限狀態(tài)下預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的裂縫控制主要分為三級，二級裂縫控制構(gòu)件采用的拉應(yīng)力公式如公式（1）所示，其表示為荷載效應(yīng)下的標(biāo)準(zhǔn)組合條件；三級裂縫控制構(gòu)件采用的拉應(yīng)力控制公式見公式（2），其主要表示在荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合下應(yīng)符合條件。

公式（1）

公式（2）

1.2 規(guī)定的修正

通過研究可知，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新規(guī)范中對于相關(guān)概念進(jìn)行了修正，在表述方式上發(fā)生了一定變化，以標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合代替短期效應(yīng)組合與長期效應(yīng)組合，其中，以k表示標(biāo)準(zhǔn)組合，以q表示準(zhǔn)永久組合。荷載效應(yīng)組合方式的轉(zhuǎn)變，在一定程度上增強(qiáng)了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的國際化特征。

在新規(guī)范中調(diào)整了部分比較嚴(yán)格的要求，取消了混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)及受拉區(qū)混凝土塑性影響系數(shù)，規(guī)范中苗屋面梁與托梁的要求仍比較嚴(yán)格，而其他要求則適當(dāng)放松，并以可靠工程經(jīng)驗(yàn)為主要依據(jù)，以加強(qiáng)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的裂縫控制。除此之外，在控制條件上也發(fā)生一定轉(zhuǎn)變，拉應(yīng)力限制系數(shù)取值范圍也得到一定程度的調(diào)整，主要體現(xiàn)在荷載短期效應(yīng)組合和施工階段荷載效應(yīng)組合等方面。研究表明，新規(guī)范中有關(guān)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制的相關(guān)調(diào)整，與實(shí)際工程需要相符合，并且有助于提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件施工質(zhì)量控制打下良好的基礎(chǔ)。

2 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制具有一定特殊性和復(fù)雜性，尤其是受到混凝土與無粘結(jié)筋之間滑移等因素的影響，使得混凝土與無粘結(jié)筋之間協(xié)調(diào)性不足，給混凝土裂縫的分布與發(fā)展造成嚴(yán)重影響，基于階段裂縫截面的預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行測定時，無法滿足實(shí)際應(yīng)力水準(zhǔn)的測定需求。通過試驗(yàn)研究可知，在工程實(shí)踐中，將無粘結(jié)筋面積折算為等效有粘結(jié)筋面積，基于有粘結(jié)筋預(yù)應(yīng)力混凝土能夠開展混凝土構(gòu)件裂縫寬度的計(jì)算，并保證計(jì)算的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新規(guī)范中明確了縱向鋼筋表面特征對裂縫寬度的實(shí)際影響，其與鋼筋表面特征的關(guān)系較小，在構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算中，可以基于鋼筋粘結(jié)特征系數(shù)開展具體的計(jì)算與分析。隨著目前保護(hù)層厚度的不斷增大，在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制中保護(hù)層厚度增大所產(chǎn)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(gòu)件進(jìn)行應(yīng)用時，應(yīng)當(dāng)基于鋼筋與混凝土粘結(jié)力等效的原則，準(zhǔn)確把握鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)特性，明確變形鋼筋以及光面鋼筋的具體參數(shù)值，充分考慮不同種類鋼筋的粘結(jié)特性，以保證無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制的合理性和有效性。

在縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)方面，基于以往設(shè)計(jì)公式可以對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的這一要素進(jìn)行計(jì)算分析，在結(jié)合近年來工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)值適當(dāng)下調(diào)，能夠更好的實(shí)現(xiàn)混凝土構(gòu)件裂縫控制。

通過實(shí)踐證明，混凝土保護(hù)層的厚度對鋼筋表面特征不會產(chǎn)生太大的影響，因此新規(guī)范中對此進(jìn)行了一定的改正。新規(guī)范對于采用多種不同直徑和不同表面特征的鋼筋的構(gòu)件，根據(jù)鋼筋和混凝土粘結(jié)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(jié)特性，添加了不同鋼筋的不同v值，顯然比原規(guī)范更為合理。采用新規(guī)范的裂縫寬度計(jì)算方法，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裂縫寬度計(jì)算也相應(yīng)得到放松，這有助于減少無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量，提高其經(jīng)濟(jì)性。

3 關(guān)于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制的幾點(diǎn)建議

隨著配筋率的增加，裂縫寬度逐漸減小，大體成線性關(guān)系，隨著受拉鋼筋等效應(yīng)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(guī)范的最大裂隙寬度值比原規(guī)范小，在相同最大裂縫寬度下，新規(guī)范所需的配筋率比原規(guī)范小得多，從而減少了用鋼量。

與原規(guī)范相比，新規(guī)范對裂縫控制條件和裂縫寬度計(jì)算均有所放松，但在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力工程中，新規(guī)范仍比實(shí)際應(yīng)用中放寬裂縫控制條件的效果要嚴(yán)，并且在設(shè)計(jì)無粘接預(yù)應(yīng)力筋時，按新規(guī)范設(shè)計(jì)時所需的預(yù)應(yīng)力筋比實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的偏多，考慮無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，建議在有豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)時可對控制條件進(jìn)一步放松。

目前無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)一般均按二級裂縫控制等級設(shè)計(jì)，要求不出現(xiàn)裂縫。但對荷載差異較大，其短期效應(yīng)組合值高出長期效應(yīng)組合值很多的結(jié)構(gòu)，可考慮采用在荷載短期效應(yīng)組合下按允許開裂的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)，但應(yīng)限制裂縫寬度，抗裂驗(yàn)算可參照有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土規(guī)范計(jì)算。

配筋率可近似地表達(dá)梁截面中和軸高度和轉(zhuǎn)動能力，預(yù)應(yīng)力筋的極限應(yīng)力增量隨著配筋率的增加而減少，其大體存在線性關(guān)系。因此，在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)選擇合適的配筋率，即不過多配置預(yù)應(yīng)力筋，以免造成資源浪費(fèi)、成本增加，但預(yù)應(yīng)力筋配置又不能太少，以免造成裂縫寬度過大、不能發(fā)揮預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。

4 結(jié)論

通過以上研究可知，在建筑工程項(xiàng)目建設(shè)施工中，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土裂縫控制是一項(xiàng)重要內(nèi)容，裂縫控制的合理性和有效性直接關(guān)系著建筑整體結(jié)構(gòu)安全性，因此在建筑工程項(xiàng)目施工中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程項(xiàng)目特點(diǎn)采取可行的措施加強(qiáng)施工質(zhì)量管理與控制，保證無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫得到科學(xué)化控制，從而全面提高建筑工程施工質(zhì)量，減少工程安全隱患。

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