無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在圓形混凝土筒倉中的應(yīng)用

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1、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在圓形混凝土筒倉中的應(yīng)用王晶(貴陽鋁鎂設(shè)計研究院，貴州貴陽550004)摘要：論述了無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于大直徑、大容量圓形鋼筋混凝土筒倉的結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工工藝中的技術(shù)要點(diǎn)。工程實(shí)踐證明，在保證鋼筋混凝土構(gòu)筑物耐久性、整體性、抗震性等方面該技術(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)，特別是在防止混凝土裂縫和變形及減小倉壁厚度等方面得到良好效果。關(guān)鍵詞：無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力；混凝土筒倉；設(shè)計及施工中圖分類號：TU378.1；TU378.7；TU249.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B?0概述無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力成套技術(shù)已日趨成熟，應(yīng)用于橋梁及工業(yè)與民用建筑中的混凝土結(jié)構(gòu)及特殊結(jié)構(gòu)中。它充分發(fā)揮了技術(shù)先進(jìn)、工藝簡單、施工迅速的特點(diǎn)，

2、也解決了有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工因灌漿工藝的不完善，纏絲施工中由于鋼絲布置過密導(dǎo)致灌漿與混凝土兩層皮，而引起預(yù)應(yīng)力鋼筋銹蝕從而導(dǎo)致的安全隱患。作者研究了將無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于大容量、大直徑鋼筋混凝土筒倉設(shè)計和施工中的有關(guān)問題：圓形筒倉的倉壁在貯料壓力作用下產(chǎn)生環(huán)向拉力，這將使倉壁產(chǎn)生裂縫，而采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的鋼筋混凝土筒倉，充分利用了混凝土的抗壓強(qiáng)度和高強(qiáng)鋼絲、鋼鉸線抗拉強(qiáng)度高的特點(diǎn)，對倉壁施加預(yù)應(yīng)力，用高強(qiáng)度鋼材來承擔(dān)倉壁的環(huán)拉力，防止倉壁開裂。達(dá)到減小倉壁厚度，節(jié)省大量混凝土和鋼材的目的。?1無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力圓形混凝土筒倉結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1基本設(shè)計規(guī)定無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土筒倉應(yīng)進(jìn)行承載能力極限

3、狀態(tài)的計算、正常使用極限狀態(tài)的驗算和施工階段的驗算。1.2筒倉內(nèi)力計算荷載取值、貯料壓力的計算公式參見《鋼筋混凝土筒倉設(shè)計規(guī)范》(GBJ77-85)第三章。荷載組合按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》采用。預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力值σcon應(yīng)按現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GBJ10-89)第3.4.2條采用。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋采用碳素鋼絲或鋼絞線，σcon=0.70fptk.fptk——用作預(yù)應(yīng)力鋼筋的鋼絞線、碳素鋼絲的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。1.3筒倉倉壁的設(shè)計計算(1)有效預(yù)應(yīng)力的計算無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的有效預(yù)應(yīng)力σpe按下列公式計算式中σcon——無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力(N/mm2)；σli——第i項預(yù)應(yīng)

4、力損失值(N/mm2)有效預(yù)應(yīng)力值是指扣除預(yù)應(yīng)力損失后，預(yù)應(yīng)力筋建立的應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力損失值主要有下列五項：(a)張拉端錨具變形和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮σl1；(b)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的摩擦σl2；(c)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力松馳σl4；(d)混凝土的收縮和徐變σl5；(e)采用分批張拉時，張拉后批無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋所產(chǎn)生的混凝土彈性壓縮損失σl3.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的總損失值不應(yīng)小于80N/mm2，即.(2)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量估算(a)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋截面面積可按下式估算：Ap=Npe/σcon-σl.tot式中Ap—倉壁單位高度上無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的總截面面積；σcon—無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力；σl,t

5、ot—無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋總損失的估算值；針對貯倉設(shè)計，按軸心受拉構(gòu)件考慮，取σl.tot=0.35σcon；Npe—無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力(可取筒倉豎壁單位高度的環(huán)向拉力標(biāo)準(zhǔn)值)。(b)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量估算：將筒倉沿豎壁分為若干區(qū)段，倉壁內(nèi)的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋采用成束配置，每束由多根預(yù)應(yīng)力筋組成。按內(nèi)力情況下密上疏分段布置預(yù)應(yīng)力筋束，區(qū)段內(nèi)單位高度上所需預(yù)應(yīng)力筋的束數(shù)n=Ap/nlA式中A—每束中單根無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的截面面積；nl—每束中無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的根數(shù)(3)筒倉倉壁計算(a)使用階段：承載能力極限狀態(tài)下的承載力計算；正常使用極限狀態(tài)下的抗裂驗算。(b)施工階段：構(gòu)件的承載力驗算；

6、構(gòu)件錨固區(qū)的局部受壓驗算；曲線筋的伸長值計算。(4)經(jīng)過充分研討，解決的4個關(guān)鍵問題：(a)大包角張拉的預(yù)應(yīng)力損失計算?！稛o粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于錨具變形和預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失值σl1的計算公式，適用范圍是曲線對應(yīng)的園心角α≤60°，但在圓形結(jié)構(gòu)中為節(jié)省錨具所采用的張拉包角通常為90°、120°和180°.作者經(jīng)過理論分析和計算推導(dǎo)出α大于60°時的適用公式：對曲線預(yù)應(yīng)力筋，由于反向摩擦作用，錨固損失在張拉端最大，沿預(yù)應(yīng)力筋逐步減少，直至消失。為簡化計算，在進(jìn)行曲線預(yù)應(yīng)力筋錨固損失的計算時作如下基本假定——孔道摩擦損失的指數(shù)曲線簡化為直線，即孔道摩擦損失公式簡化為

7、σl2=σcon(kx+μθ)式中k—考慮孔邊(每米)局部偏差對摩擦影響的系數(shù)，k=0.004；x—從張拉端至計算截面的孔道長度(m)；μ—預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦系數(shù)，鋼絲束μ=0.10，鋼絞線=0.12；θ—從張拉端至設(shè)計截面曲線孔道軸線的切線的夾角(rad).又假定正反摩擦損失斜率相等，根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋在錨固損失影響區(qū)段的總變形與預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮值(a)相協(xié)調(diào)的原理，求出錨固損失，即a=ω/Es移項得：aEs=ω式中ω—錨固損失的應(yīng)力圖形面積；