無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土變形的技術(shù)措施研究

王佳雷

摘 要：就無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工的實際情況來看，在多種因素的影響下，極易出現(xiàn)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土變形的情況，給實際施工質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。本文就無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土變形進行簡要分析，并提出科學化的技術(shù)措施，以加強無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工質(zhì)量控制，僅供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力；混凝土變形；技術(shù)措施

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土是現(xiàn)代工程建設(shè)中比較常用的一種施工技術(shù)，其工藝簡單，無需灌漿操作，摩擦阻力較小，并且便于加強施工成本管理與控制，在現(xiàn)代建筑工程項目建設(shè)中具有良好的應(yīng)用價值。ANSYS軟件在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土變形的計算與分析中具有良好的應(yīng)用價值，其強大的接觸分析能力能夠高效處理無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋與周圍混凝土之間的相互作用問題，從而對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土變形進行妥善處理，全面提高無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工質(zhì)量。

1 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土概述

1.1 型式

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土主要包含兩種型式，一是預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)置型，多用于房屋結(jié)構(gòu)中；二是預(yù)應(yīng)力鋼筋外置型，多用于大跨度房屋結(jié)構(gòu)及橋梁建設(shè)中。

1.2 特點

就當前建筑行業(yè)的發(fā)展情況來看，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土具有一定優(yōu)勢，其在實際應(yīng)用中無需灌漿和預(yù)留空島，便于預(yù)應(yīng)力鋼筋單獨進行防腐處理，與有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)相比，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能更具優(yōu)勢。與此同時，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋在相鄰錨固點間呈均勻性應(yīng)變，其實際抗彎極限承載力比較低，尤其是當控制截面受到外力影響與破話時，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋的應(yīng)力達不到設(shè)計強度。除此之外，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的抗震性較好，剛性較強，與一般應(yīng)力混凝土相比具有良好的抗震性。

2 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁的變形分析

2.1 試驗梁模型

如圖1，P1為試驗梁，實際長度為3.8m，跨度為3.6m，P1梁為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力直線不僅梁，其結(jié)構(gòu)形式及配筋情況見圖1。通過材料試驗可知普通鋼筋與鋼絞線的屈服強度和彈性模量，明確混凝土立方體抗壓強度以及混凝土的彈性模量。通過對P1梁分級施加預(yù)應(yīng)力直至120kN，對不同大小預(yù)應(yīng)力作用下混凝土梁的變形情況進行準確測量，掌握混凝土梁自加載到破壞的撓度數(shù)據(jù)，為后續(xù)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的變形分析以及技術(shù)措施研究提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

2.2 有限元建模與求解

分離式模型是試驗梁有限元分析中的主要模型，以混凝土單元和鋼筋單元為基礎(chǔ)，通過接觸單元來實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力的滑移與摩擦效應(yīng)模擬，合理劃分網(wǎng)格，避免網(wǎng)格密度不適宜而對混凝土局部區(qū)域造成破壞。在此基礎(chǔ)上，以降溫法模擬預(yù)應(yīng)力效應(yīng)，基于多線性隨動強化模型來明確混凝土本構(gòu)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，基于ANSYS軟件并選用不同的基礎(chǔ)方式，確定無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁的相關(guān)參數(shù)。一般情況下，點對點接觸單元中的兩個接觸節(jié)點不可重合，因此應(yīng)當以初始節(jié)點位置為基礎(chǔ)設(shè)計初始間距，一般以0.01mm為最佳間隙，以保證求解的可靠性。

2.3 接觸對的建立

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁變形試驗分析中，以點-點接觸單元法對力筋滑移以及摩擦效應(yīng)進行模擬，合理劃分網(wǎng)格并設(shè)置劃分段數(shù)，保證混凝土單元劃分的合理性，確保預(yù)應(yīng)力筋劃分方向與預(yù)應(yīng)力筋保持高度一致，在保持混凝土節(jié)點與預(yù)應(yīng)力節(jié)點之間適宜距離后，實現(xiàn)節(jié)點的一一對應(yīng)。在保證混凝土單元與預(yù)應(yīng)力單元網(wǎng)格劃分一致的基礎(chǔ)上，于混凝土節(jié)點和預(yù)應(yīng)力筋節(jié)點之間建立接觸對，以保證無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁變形分析的準確性和科學性。

2.4 加速收斂的方法

由于混凝土與鋼筋的材料非線性特征，使得混凝土開裂前與開裂后的收斂存在一定差異，一般情況下，混凝土開裂前易收斂，混凝土開裂后不易收斂。為有效加速收斂過程，應(yīng)當在極易出現(xiàn)應(yīng)力集中的部位設(shè)置標準規(guī)格的鋼墊板，通常在預(yù)應(yīng)力筋的錨固和集中荷載作用等部位容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況，此時所設(shè)置鋼墊板的最佳厚度為10mm。依據(jù)收斂過程追蹤圖，可以確定子步數(shù)的大小情況，適當調(diào)整收斂精度值。在收斂困難的情況下，應(yīng)當改變收斂準則，調(diào)整收斂精度，適當放寬5%左右，真正做到加速收斂。

2.5 ANSYS計算與試驗結(jié)果比較

通過研究可知，基于ANSYS軟件的有限元分析法能夠從整體上對P1試驗梁的變形進行科學模擬和分析，相比較而言，接觸分析法所得結(jié)果最接近試驗值。試驗表明，隨著預(yù)應(yīng)力荷載的不斷增加，計算誤差逐漸減小，由此可知試驗梁剛度與預(yù)應(yīng)力度大小存在密切聯(lián)系，隨著預(yù)應(yīng)力度的不斷增加，試驗梁的剛度隨之減小。就無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的實際情況來看，預(yù)應(yīng)力筋的滑移和摩擦效應(yīng)對結(jié)構(gòu)變形的影響比較明顯，基于ANSYS軟件并采用接觸分析法能夠獲得更為精準的結(jié)果，保證無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁變形分析的準確性和可靠性。

3 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土變形的技術(shù)措施

為降低無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土變形的發(fā)生幾率，提高無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，應(yīng)當結(jié)合實際工程特點，優(yōu)化無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)，明確施工要點，加強無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量管理與控制。在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工中，應(yīng)當做好以下幾點：

3.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋鋪設(shè)

在進行鋼筋鋪設(shè)施工前，應(yīng)對由專人對每根鋼筋的外包層進行檢查，如發(fā)現(xiàn)輕微破損的，可以用膠帶將其纏好，若是破損情況較為嚴重的應(yīng)進行報廢處理。在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的鋪設(shè)施工中，難度較大的應(yīng)屬雙向多跨連續(xù)配筋的鋪設(shè)，進行鋪設(shè)前必須對鋪設(shè)順序進行合理編制。管線鋪設(shè)時，嚴禁移動預(yù)應(yīng)力的平面位置和標高，位于支座處的鋼筋基本都是在最后進行的。

3.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋固定

預(yù)應(yīng)力筋固定中較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是張拉端固定，施工技術(shù)要點如下：張拉端模板應(yīng)根據(jù)施工圖紙中規(guī)定的具體位置進行鉆孔，并用鋼釘將承壓板固定在端模板上，也可以采用焊接的方法將其牢靠地焊接在非預(yù)應(yīng)力鋼筋上。

3.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉和錨固

通常情況下，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋均為曲線配筋，為確保預(yù)應(yīng)力筋受力均勻，應(yīng)采取兩端同時張拉的方法進行預(yù)應(yīng)力筋張拉。在樓板結(jié)構(gòu)中，張拉應(yīng)按順序進行，即先樓板后梁柱；張拉錨固后，應(yīng)對錨固區(qū)進行密封處理，避免水汽進入造成鋼筋銹蝕，通常可采用防水性能較好的防水涂料進行防銹處理。

結(jié)束語

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)是近些年發(fā)展起來的新施工技術(shù)，該技術(shù)以其自身諸多的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于各類工程建設(shè)當中。為減少無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土變形，應(yīng)當規(guī)范施工技術(shù)，并積極采取有效措施加強施工質(zhì)量管理與控制，從而保證無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，減少安全隱患，為社會群體的生命財產(chǎn)安全提供可靠保障。

參考文獻

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