先张法与后张法预应力混凝土结构的发展.docxVIP

先张法与后张法预应力混凝土结构的发展 0 预应力混凝土结构的特点 随着科学的发展，人们对材料的充分利用和耐久性提出了更高的要求。钢筋混凝土结构虽然改善了混凝土抗拉强度过低的缺点, 但仍存在着混凝土开裂等不能解决的问题。预应力混凝土结构是利用高性能材料、现代设计理论和先进施工工艺设计建造起来的高效结构。与非预应力混凝土结构相比, 预应力混凝土结构不仅具有跨越能力大、受力性能好、使用性能优越、耐久性高、轻巧美观等优点, 而且较为经济、节材、节能。因此, 预应力混凝土结构是建造高 (高层建筑、高耸建筑) 、大 (大跨度、大空间结构) 、重 (重载结构) 、特 (特种结构及特殊用途) 工程中不可缺少的重要结构型式之一。 1 预应力技术在国内的应用历程 1866年美国工程师杰克逊 (P.H.Jackson) 及1888年德国的道克林 (C.E.W.Dochring) 首先把预应力用于混凝土结构, 但这些最初的运用并不成功, 低值的预应力很快在混凝土徐变和收缩后丧失。 预应力混凝土的现代发展应归功于法国工程师弗莱西奈特 (E.Freyssinet) 。1928年弗莱西奈特指出, 预应力混凝土必须采用高强钢材和高强混凝土。这一结论是预应力混凝土在理论上的关键性突破, 从此, 人们对预应力混凝土的认识开始逐步深入, 但对于预应力混凝土的施工工艺, 当时仍未解决。1938年德国的霍友 (E.Hoyer) 研究成功靠高强细钢丝 (直径0.5~2mm) 和混凝土之间的粘结力而不靠锚头传力的先张法, 可以在百米的墩式台座上一次同时生产多根构件。1939年, 弗莱西奈特研究成功锚固钢丝束的弗式锥形锚具及其配套的双作用张拉千斤顶。1940年, 比利时的麦尼尔 (G.Magnel) 研究成功一次可以同时张拉两根钢丝的麦氏模块锚。这些成就为推广先张法与后张法预应力混凝土提供了切实可行的生产工艺。 第二次世界大战后, 由于钢材的紧缺, 预应力混凝土结构大量代替钢结构以修复被战争破坏的结构, 预应力混凝土结构在世界范围内得到了蓬勃发展和广泛应用, 其应用范围从早先的桥梁与工业建筑发展到了后来的民用建筑、公共建筑、地下建筑、海港码头、水利水电工程等几乎所有的土木工程领域。1950年成立的国际预应力混凝土协会 (FIP) 更是促进了世界各国预应力技术的发展。 我国的预应力混凝土结构起步较晚, 是在20世纪50年代发展起来的。1954年铁道部推行采用预应力的混凝土轨枕, 1955年丰台桥梁厂开始试制12m跨度的桥梁, 从此, 预应力技术开始在全国范围内推广应用。在房屋建筑中, 常见的预制预应力构件有12~18m屋面梁、18~36m屋架、6~9m屋面板、6~20m吊车梁、12~33m T形梁、V形板和各种壳板等。80年代后, 预应力混凝土结构在我国房屋建筑领域得到了越来越广泛的应用。 预应力技术在我国桥梁工程中发展较快, 尤其是在20世纪60~70年代, 公路与铁路桥梁大量采用标准化的后张法预制预应力混凝土梁, 跨度开始为24m, 后来扩大到40m。到1980年为止, 我国已建成这类桥梁15000孔以上。后来, 我国修建的各类大桥几乎全部采用了预应力技术。 在我国水工结构、海工结构、港口码头以及特种结构中, 预应力技术也得到了广泛的应用。目前预应力混凝土结构已成为我国工程建设领域中的一种主要结构型式。 2 预应力高强混凝土管桩历程 预应力混凝土发展到今天, 不仅应用于桥梁、轨枕、电杆、桩、压力管道、贮罐, 而且在高层、高耸、大跨等结构中广泛应用, 几乎所有大型土木工程中都有预应力混凝土结构的踪影。 在房屋建筑方面, 北京首都机场新航站楼工程全面采用了预应力结构, 基础为整体预应力平板片筏基础, 上部结构采用了预应力框架、剪力墙体系和预应力板柱、剪力墙体系, 仅无粘结预应力钢筋量就达4000余t, 堪称本世纪国内最大的预应力工程之一。 在桥梁方面, 预应力混凝土连续梁桥跨度最大的是92m的瑞士摩塞尔大桥。英国用悬臂法施工的箱形桥梁跨度最大的达240m。 在特种结构方面, 加拿大建成储存12000t水泥烧结料后张预应力圆形筒仓, 内仓直径65.2m。挪威在北海216m水深处建造了格尔法克斯C形采油平台, 油罐底部面积达16000m2, 总高262m, 在油罐壁、底板、环梁与裙壁板均水平施加预应力, 这是世界上最大的混凝土平台。高度为468m的上海东方明珠塔、北海的石油开采平台都是国内外著名的高大精尖结构。 在预应力高强混凝土管桩方面 (简称PHC桩) , 日本采用量很大, 其用量占整个基础用桩量的80%以上, 美国、德国、意大利、前苏联以及东南亚地区已大量发展和生产使用。前苏联预应力管桩直径达5m, 管长6~12m, 壁厚为8~14cm。管桩为方桩混凝土用量的70%, 省