【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一方面，由于受試驗(yàn)條件、試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的限制，也無(wú)法進(jìn)行大量的模型試驗(yàn)。在進(jìn)行模型試驗(yàn)的同時(shí)，要研究如何采用計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)以避免上述限制。通過(guò)大量仿真試驗(yàn)，了解不同形式預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗火能力，并提出改善預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗火能力的方法。筆者通過(guò)對(duì)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力框架火災(zāi)位移的計(jì)算機(jī)仿真分析，可以得出如圖 2 所示的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力框架火災(zāi)下位移的 實(shí)測(cè)值和計(jì)算機(jī)仿真分析結(jié)果的比較。由圖 2 可見(jiàn)，計(jì)算所得的位移變化規(guī)律與實(shí)測(cè)相符，但仿真分析得到的結(jié)構(gòu)位移較實(shí)測(cè)要大，誤差最大時(shí)為 40%。產(chǎn)生誤差的主要原因可能由于試件混凝土含水率偏高，造成計(jì)算溫度場(chǎng)高于實(shí)際溫度分布，而結(jié)構(gòu)的溫度變形及材料性質(zhì)與溫度密切相關(guān)，從而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)計(jì)算誤差。并且溫度越高，材料的物理、力學(xué)性能離散性越大，另一方面，材料的高溫蠕變的相關(guān)資料較少，這些也會(huì)造成一定的誤差?？傊抡娣治鰰r(shí)的參數(shù)取值是否準(zhǔn)確將影響分析結(jié)果，合理的參數(shù)取值依賴于可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 (4)結(jié)構(gòu)火災(zāi)反應(yīng)的可靠度分 析。由于火災(zāi)發(fā)生的可能性、火災(zāi)的持續(xù)時(shí)間和峰值強(qiáng)度、發(fā)生火災(zāi)時(shí)結(jié)構(gòu)承受的荷載等因素并不確定，材料在高溫下性能更趨于離散，上述因素均會(huì)影響結(jié)構(gòu)的耐火性能。在無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，還存在錨固失效的可能性，以及結(jié)構(gòu)局部失效可能產(chǎn)生的整體失效等，因此如何在設(shè)計(jì)中對(duì)這些因素進(jìn)行綜合考慮，以確定其耐火安全度是結(jié)構(gòu)火災(zāi)的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。結(jié)構(gòu)火災(zāi)下的可靠度分析也是對(duì)現(xiàn)有遭受過(guò)火災(zāi)的建筑物進(jìn)行評(píng)估的一個(gè)重要方面。 (5)結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)模塊的研制。目前對(duì)特定結(jié)構(gòu)進(jìn)行火災(zāi)全過(guò)程非線性有限元分析在理論上是可行的，但不免 繁復(fù)的運(yùn)算過(guò)程。因此有必要編制具有工程準(zhǔn)確度的、概念清晰且簡(jiǎn)易實(shí)用的結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序，并實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)有通用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行接口是結(jié)構(gòu)抗火試驗(yàn)研究工程化的一個(gè)關(guān)鍵。 參考文獻(xiàn) [J].CivilEngineeringandRublicworksReview， 1951（ 46） [J].TheJournalofthePCI， 1973（ 18） 3 華毅杰 .預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)反應(yīng)及抗火性能研究 [M].上海 :同濟(jì)大學(xué)出版社， 2021 第三篇：大跨預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究 大跨預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究 【摘要】隨著我國(guó)建筑業(yè)的快速發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為當(dāng)今建筑結(jié)構(gòu)的主流，大型建筑的日益增多，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土應(yīng)用也就越來(lái)越廣泛。本文就對(duì)當(dāng)前建筑中大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)施工出現(xiàn)的問(wèn)題和解決措施進(jìn)行分析和討論。 【 關(guān)鍵詞】大跨度；預(yù)應(yīng)力；混凝土；轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)；施工技術(shù) 隨著改革開(kāi)放的不斷深入，我國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了快速的發(fā)展，我國(guó)的建筑行業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，尤其是一些大型建筑完工，取得了讓世界矚目的成績(jī)。而在一些大型建筑建設(shè)中，在大跨度建筑物的主體建設(shè)中預(yù)應(yīng)力混凝土得到了普遍的應(yīng)用，預(yù)應(yīng)力混凝土憑借它巨大的粘合性和韌性，最大限度的推遲了建筑主體結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的時(shí)間，因此成為當(dāng)前施工中首選。在建筑設(shè)計(jì)中 ,由于建筑平面布置、立面處理及功能轉(zhuǎn)換的要求 ,經(jīng)常會(huì)遇到大跨度的鋼筋混凝土梁上承托多層框架的情況 ,這種大跨度的框架托梁往往會(huì)承 受較大的上部傳來(lái)的結(jié)構(gòu)荷載 ,若仍依照通常的方式進(jìn)行普通鋼筋混凝土轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì) ,不僅配筋過(guò)多 ,不便施工 ,而且在支座和跨中可能會(huì)產(chǎn)生裂縫。為了改善該類梁的受力性能和提高其抗裂性 ,工程中有必要將該類梁設(shè)計(jì)成預(yù)應(yīng)力混凝土梁 ,即預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁。 1 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)施工力學(xué)問(wèn)題 模板支撐系統(tǒng)的受力 一般情況下 ,在未施加預(yù)應(yīng)力之前 ,轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的絕大部分混凝土自重、所承擔(dān)的部分上部結(jié)構(gòu)荷載以及施工荷載是非常大的 ,而這又是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中未能考慮的附加荷載。為確?；炷赁D(zhuǎn)換梁的變形不超過(guò)允許值 ,在施工當(dāng)中 ,應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況和轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) ,明確轉(zhuǎn)換梁模板支撐的荷載傳遞途徑 ,并考慮其對(duì)結(jié)構(gòu)樓板或梁的承載力的影響 ,從而合理選擇轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的模板支撐方案 ,確定模板支撐的布置形式。 混凝土的溫度及收縮應(yīng)力 混凝土轉(zhuǎn)換梁由于其幾何尺寸較大 ,屬大體積混凝土構(gòu)件 ,混凝土在澆筑后硬化期間水泥水化 過(guò)程釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化與混凝土的收縮共同作用 ,由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力便成為導(dǎo)致轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要因素。這些裂縫的出現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)換梁的耐久性及結(jié)構(gòu)的安全性均造成不同程度的損害。因此在混凝土工程施工當(dāng)中 ,應(yīng)考慮溫度應(yīng)力的影響并設(shè)法降低混凝土內(nèi)部的最高溫升值 ,減小其內(nèi)外溫差和溫度變化速率 ,采用最高溫度和溫度差雙控制的方法確保溫度應(yīng)力不超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度 。同時(shí)還要改善混凝土的性能 ,采用合理可行的澆筑方案、養(yǎng)護(hù)措施以及構(gòu)造措施控制混凝土的收縮變形 ,降低收縮應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的影響作用 ,從而減小裂縫產(chǎn)生的可能 性。 預(yù)應(yīng)力對(duì)轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的受力影響 由于框架結(jié)構(gòu)本身是一個(gè)超靜定結(jié)構(gòu) ,在張拉轉(zhuǎn)換梁預(yù)應(yīng)力的同時(shí)會(huì)在結(jié)構(gòu)中引起次內(nèi)力。在進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工時(shí) ,若在轉(zhuǎn)換梁梁體施工完混凝土強(qiáng)度達(dá)到指定要求后 ,與普通預(yù)應(yīng)力混凝土梁相同將預(yù)應(yīng)力進(jìn)行一次完全施加 ,而此時(shí)上部結(jié)構(gòu)的荷載由于施工進(jìn)度的原因未施加完畢 ,在多余預(yù)應(yīng)力的作用下將產(chǎn)生較大的反拱變形 ,造成上部結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生相應(yīng)的變形和次內(nèi)力 。反之 ,若在上部結(jié)構(gòu)較大荷載的作用下 ,未及時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)換梁施加預(yù)應(yīng)力或施加的程度不夠 ,結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生較大的變形 ,對(duì)施工和使用期間的結(jié)構(gòu)安 全性造成較大的影響。 2 混凝土裂縫產(chǎn)生的主要影響因素 轉(zhuǎn)換大梁混凝土產(chǎn)生裂縫的主要影響因素有以下幾點(diǎn)： 混凝土溫升值的影響混凝土的溫升值是澆筑溫度、水化熱的絕熱溫升等各種溫度的疊加之和。轉(zhuǎn)換大梁多使用高強(qiáng)混凝土，又多使用高標(biāo)號(hào)水泥，高標(biāo)號(hào)水泥易產(chǎn)生較高的水化熱絕熱溫升，其收縮量較大。轉(zhuǎn)換大梁一般斷面較厚，水化熱聚在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失，以上兩因素共同作用的結(jié)果使轉(zhuǎn)換大梁混凝土溫升值過(guò)大，其內(nèi)部最高溫度經(jīng)常達(dá) 60℃以上。此外混凝土的澆筑溫度較高，也相應(yīng)增加混凝土的溫升值。 混凝土溫度變化的影響在混凝土溫升值較高的情況下，由于轉(zhuǎn)換梁混凝土內(nèi)部和表面散熱條件不同，因而形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫，屬表層裂縫。表面裂縫的產(chǎn)生易引起梁體內(nèi)鋼筋的銹蝕，對(duì)轉(zhuǎn)換梁的耐久性會(huì)產(chǎn)生影響；而貫穿裂縫會(huì)影響結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性和防水性。所以從控制裂縫的角度而言，應(yīng)著重采取措施避免轉(zhuǎn)換梁混凝土截面貫穿性裂縫的產(chǎn)生。 混凝土收縮變形的影響混凝土的收縮變形指混凝土的干縮和碳化收縮。由于混凝土內(nèi)部濕度的不均勻，其收 縮變形也隨之不均勻，這樣就在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力；若混凝土的收縮變形受結(jié)構(gòu)外部約束條件的反作用，從而產(chǎn)生約束收縮變形的應(yīng)力，也視為收縮應(yīng)力。當(dāng)混凝土的收縮應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，即產(chǎn)生收縮裂縫?；炷潦┕r(shí)使用的泵送混凝土具有較高的流動(dòng)性，水占的比重較大，增大了混凝土的收縮量，與抗裂的要求相互矛盾，故在滿足混凝土泵送的坍落度下限條件下應(yīng)盡可能降低水灰比。在混凝土工程施工中還應(yīng)嚴(yán)格控制砂、石骨料的含水率，并通過(guò)計(jì)算機(jī)合理調(diào)整配料的水灰比，進(jìn)一步減少用水量。 3 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的施 工技術(shù)改進(jìn)措施 為了保證工程質(zhì)量，降低混凝土裂縫的出現(xiàn)幾率，就需要在施工技術(shù)措施方面進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)控制混凝土絕熱溫升，延緩混凝土降溫速率等方法來(lái)減少或避免混凝土中溫度裂縫和收縮裂縫的出現(xiàn)，這樣才能從施工階段杜絕質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生。 由于轉(zhuǎn)化梁結(jié)構(gòu)多使用是高標(biāo)號(hào)水泥，而高標(biāo)號(hào)水泥產(chǎn)生的水化熱較多，并且其中水泥使用量與產(chǎn)生的水化熱溫升大致呈正比關(guān)系。因此在水泥使用量方面注意進(jìn)行控制，前提是保證符合施工技術(shù)要求，達(dá)到施工要求的質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化混凝土的配合比設(shè)計(jì)，減少水泥用量，降低混凝土的溫度 ，這樣就會(huì)降低混凝土內(nèi)部溫度，降低內(nèi)外部的溫差，從而降低裂縫出現(xiàn)的情況。 在混凝土攪拌的過(guò)程中加入一定量的減水劑，目的就是在保證混凝土質(zhì)量的前提下，減少水泥用量，降低水化熱的大量產(chǎn)生，降低水灰比，改善和易性，使得溫升時(shí)間延長(zhǎng)，使混凝土的表面溫度梯度減小，這樣就會(huì)使得內(nèi)外溫差不會(huì)相差較大，不會(huì)因?yàn)閮?nèi)部溫度過(guò)高，產(chǎn)生裂縫。 在混凝土攪拌過(guò)程中，必須要保障大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，所以采取的一些措施都應(yīng)該圍繞這個(gè)主題進(jìn)行?，F(xiàn)在施工中，有時(shí)候會(huì)選擇在混凝土中摻入一定摻量具有優(yōu)良 性質(zhì)的粉煤灰（不低于ⅱ級(jí)），受粉煤灰的火山灰活性效應(yīng)及微珠效應(yīng)的影響，混凝土強(qiáng)度還有所增加（包括早期強(qiáng)度）。這樣的好處就是不影響混凝土質(zhì)量，而且密實(shí)度增加，混凝土的收縮性降低，這樣混凝土結(jié)構(gòu)整體就比較均勻，不會(huì)出現(xiàn)塌落現(xiàn)象。如果煤灰和以上說(shuō)到的減水劑共同使用，這樣效果更佳，不僅降低水灰比，減少水泥使用量，還明顯地延緩水化熱峰值的出現(xiàn)，降低混凝土內(nèi)部絕熱溫升峰值，其收縮變形也有所降低，即降低了裂縫出現(xiàn)幾率，而且降低了成本，一舉兩得。 在進(jìn)行混凝土施工時(shí)，要根據(jù)施工場(chǎng)地天氣和氣候情況，進(jìn)行相應(yīng)措施 ，采用大體積混凝土結(jié)構(gòu)三維有限元溫度分析程序，對(duì)轉(zhuǎn)換梁整個(gè)施工過(guò)程中的溫度狀況進(jìn)行分析和計(jì)算，掌握混凝土在施工中和澆筑后一個(gè)月內(nèi)各部位溫