混凝土工程挑戰(zhàn)管理的論文
1對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋腐蝕問題的調(diào)查和研究
1.1對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋腐蝕問題的調(diào)查和研究。
由荷蘭和美國工程師組成小組對一座建于80年代的二十八層使用無粘結(jié)筋樓蓋進行了調(diào)查。在預(yù)應(yīng)力筋曲線底部位置鑿小洞并刮去塑料油脂，對預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕程度進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋從完全沒有腐蝕到產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕的狀態(tài)均存在。其結(jié)論為：
(1)無粘結(jié)筋存在油脂干枯受腐蝕嚴(yán)重問題，主要原因是澆注砼時，端部密封不嚴(yán)使水滲入造成預(yù)應(yīng)力筋腐蝕。
(2)對這棟樓普遍調(diào)查表明，腐蝕最嚴(yán)重的狀態(tài)以最不利估計，不會超過預(yù)應(yīng)力筋總數(shù)的10%。
(3)由于樓蓋計算安全度普遍很高，用三維空間結(jié)構(gòu)分析的樓蓋體系比按規(guī)范設(shè)計的預(yù)應(yīng)力筋強度超過45%，還沒有對結(jié)構(gòu)安全性造成直接的急迫的危害。
(4)無粘結(jié)筋的腐蝕問題依然是一個必需引起注意的普遍問題。
1.2預(yù)應(yīng)力的探傷問題
(1)利用聲納技術(shù)檢查預(yù)應(yīng)力筋(無粘結(jié)和有粘結(jié)筋)的損傷情況。加拿大、英國、美國均已著手進行這項工作并取得重要成果。
(2)灌漿飽和性的檢查。
德國SUSPA公司使用專門的“內(nèi)窺鏡”簡易儀器進行探測，只要在檢查部位打一個小洞用“內(nèi)窺鏡”可看到灌漿保滿性。
1.3有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼灌漿技術(shù)的改進。水灰比降到0.27-0.3，有很高的流動性和很低的泌水率，并且不需要壓力就能達到遠比普通灌漿好的效果。該工作由荷蘭水泥工業(yè)協(xié)會(VNC)研究完成。灌漿材料除水泥外另加入某些超塑性添加劑等材料
1.4預(yù)應(yīng)力技術(shù)新工藝——介于先張拉法和后張拉法之間的工藝
新的預(yù)應(yīng)力工藝是在澆搗砼尚未凝固的時候施加預(yù)應(yīng)力，砼在壓力的情況下固結(jié)。這種施加預(yù)應(yīng)力需要用特殊的可滑動的模板及能把壓力傳給砼的裝置，該方法由烏克蘭的工程師發(fā)明。該種方法可使同樣配筋率情況下提高梁的承載力25-34%、柱的承載力75%。抗裂度不變。該方法已在重達30噸的橋梁構(gòu)件中使用。
1.5預(yù)應(yīng)力砼路面技術(shù)應(yīng)用
越來越多的高等級路面使用砼，以其取代瀝青路面，其重要特點是維修費用低。現(xiàn)在每年建造約有2500KM的普通鋼筋砼路面的主要問題是由于接縫多使得車輛行駛不舒服。預(yù)應(yīng)力砼可解決這個問題。使用預(yù)應(yīng)力砼路面幾百米才設(shè)置接縫(甚至不需要接縫)。同時預(yù)應(yīng)力砼路面不開裂。使用對角線和曲線形預(yù)應(yīng)力筋、錨固在預(yù)制的邊梁上，使得連續(xù)澆砼得以進行。預(yù)制邊梁可作為滑模，預(yù)應(yīng)力筋可代替(甚至全部代替)普通鋼筋。預(yù)應(yīng)力砼路面有廣闊發(fā)展前景。印度以每年10%的增長速度使用預(yù)應(yīng)力砼路面。
1.6預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)在建筑工程中進一步使用
與會專家普遍認(rèn)為預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)在橋梁建筑中取得更大成就和進展。相比之下，建筑領(lǐng)域應(yīng)用的不夠廣泛。預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)能夠體現(xiàn)建筑技術(shù)最主要的二個特征即使用靈活和經(jīng)濟合理性。但在很多國家由于技術(shù)、建筑、規(guī)范和教育諸多原因，使得很多用預(yù)應(yīng)力技術(shù)為更優(yōu)方案的工程設(shè)計，沒有采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。這是很可惜的。專家呼吁，在建筑領(lǐng)域應(yīng)在更多國家、地區(qū)、在更多工程使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。
1.7預(yù)應(yīng)力砼技術(shù)在深基坑開挖、邊坡穩(wěn)定、大面積重荷載基礎(chǔ)底板、高層建筑轉(zhuǎn)換梁和轉(zhuǎn)換板、加固工程、大型結(jié)構(gòu)吊裝就位等領(lǐng)域應(yīng)用也很普遍，會議在這些方面展示了不少工程實例。
2預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)抗震問題
當(dāng)前國際砼結(jié)構(gòu)工程界對預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)抗震問題給予很大的重視。日本方面，在1995年神戶——大坂地震之后，結(jié)合砼結(jié)構(gòu)(包括預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu))在地震中的實際表現(xiàn)進行了調(diào)查并作了大量研究工作。其它國家也作了不少研究工作，現(xiàn)就本次會議這方面的有關(guān)內(nèi)容簡介如下：
(一)日本經(jīng)驗：預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)在日本大坂——神戶地震中的表現(xiàn)良好，題為《預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)的動力性能》對該地震區(qū)域100棟預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)進行調(diào)查和研究。文中指出，這100棟房子其中10棟是預(yù)制預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)，90棟是現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)。100棟中，僅有一棟受到嚴(yán)重?fù)p壞，其余99棟狀態(tài)非常好。作者將這100棟房子分為五類以現(xiàn)場的記錄的地震波對這五種類型房子進行線性動力分析和非線性動力計算分析。計算分析結(jié)果和現(xiàn)場結(jié)構(gòu)的地震反映表現(xiàn)類似，其結(jié)論是按照1981年日本建筑規(guī)范按強柱弱梁強度型的設(shè)計的預(yù)應(yīng)力砼建筑抗震機理和性能良好。
日本大坂——神戶地震表明，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在地震區(qū)是能夠應(yīng)用的，和普通鋼筋砼結(jié)構(gòu)一樣，需要的是合適的設(shè)計和施工。
(二)采用豎向預(yù)應(yīng)力加固普通鋼筋砼柱提高砼結(jié)構(gòu)抗震性能。
在1995年日本神戶——大坂地震中，地震水平加速度達到重力加速度的量值，相當(dāng)多的普通鋼筋砼柱被破壞。采用豎向預(yù)應(yīng)力砼柱，可以提高柱的抵抗水平荷載的能力，同時在地震之后又能很快的復(fù)原。——實際地震破壞多發(fā)生大震之后的結(jié)構(gòu)變形帶來非結(jié)構(gòu)部分的破壞，采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，在地震卸荷之后能迅速復(fù)原，避免結(jié)構(gòu)及非結(jié)構(gòu)的破壞。
(三)新西蘭經(jīng)驗——預(yù)制預(yù)應(yīng)力砼有良好的抗震性能，在新西蘭得到廣泛應(yīng)用。
新西蘭是地震高發(fā)區(qū)，對于結(jié)構(gòu)抗震要求相當(dāng)嚴(yán)格。采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)，最大優(yōu)點是能在構(gòu)件選擇的部位在地震作用時發(fā)生屈服，產(chǎn)生塑性鉸，提高整個結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力，而避免損壞。因而具有良好抗震性能。采用能量設(shè)計方法和預(yù)制構(gòu)件合適的安裝方法建造的預(yù)制預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)在新西蘭得到普遍使用，具有工程質(zhì)量高、節(jié)約現(xiàn)場勞動力及模板以及縮短工程工期各方面效益。
總之，預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)(預(yù)制的和現(xiàn)澆的)不僅是樓蓋結(jié)構(gòu)，還是抗側(cè)力的框架結(jié)構(gòu)都可以在地震區(qū)使用，其設(shè)計主要要求是“強柱弱梁”，在地震時，使塑性鉸主要發(fā)生在樓蓋部位。
3預(yù)應(yīng)力砼技術(shù)在一些典型建筑工程使用的實例。
(一)日本阿沙加市政中心體育館。直徑110m的拱型層頂，復(fù)蓋土重50-60KN/m2。采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力拱梁——板結(jié)構(gòu)，組裝時用30根環(huán)形預(yù)應(yīng)力大束，每束張拉力為8070KN。根據(jù)荷載進行三次張拉。工程進行了動力分析，并有數(shù)百個應(yīng)力和應(yīng)變試點，檢測結(jié)果和計算吻合。該工程是日本最大的地下拱型運動場建筑。該工程獲得國際預(yù)應(yīng)力協(xié)會1998年大獎。
(二)法國斯特拉斯堡歐洲議會中心。
法國斯特拉斯堡歐洲議會中心建筑是一座應(yīng)用現(xiàn)代砼和預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)技術(shù)實現(xiàn)新型的建筑藝術(shù)的'優(yōu)秀建筑例子。
該議會中心21層高為72m，直徑為94m，從地震要求，該工程必須是一座無伸縮縫的環(huán)形建筑。而只有建造對樓板施加環(huán)向預(yù)應(yīng)力才能滿足結(jié)構(gòu)在地震作用時應(yīng)力和變形要求，從而實現(xiàn)建筑美學(xué)對該建筑物造型的要求。同時該建筑物的高度不能超過附近的教堂，采用預(yù)應(yīng)力樓板減少結(jié)構(gòu)高度。
由于該建筑在環(huán)向和徑向都有剪力墻，為使樓板建立有效的預(yù)應(yīng)力，環(huán)形樓板分為四組，分別澆注和張拉，砼采用C30，僅4-5天達到C21-C23MPa即可張拉。
該工程環(huán)形預(yù)應(yīng)力工藝采用了游動型錨具等新型工藝，保證預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量和速度。
(三)泰國曼谷AmanAtrium大廈。
該大廈為28層(包括3層地下室)商業(yè)綜合建筑，建筑面積為6萬m2。建筑長度為80m，開間為8.2m，橫斷面中間跨為9.7m，向二邊各挑出4.9m的平臺。建筑的內(nèi)部布置和外部造型要求使用預(yù)應(yīng)力平板。采用直徑為12.7mm無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束，在橫向集中在柱上扁梁布束，縱向均勻布置。板厚20cm，以長度方向平均計算縱、橫向各為2.9束/m.80m方向沒有伸縮縫，僅設(shè)置后澆帶。
(四)馬來西亞一座高310m計76層，建筑面積為230000m2的建筑，用預(yù)應(yīng)力扁梁(跨度17m)和預(yù)應(yīng)力板結(jié)構(gòu)，板跨度為6m、板厚14cm，為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力4羓15@1500。
(五)日本Ohgishima儲汽罐拱型屋面的設(shè)計和施工。
該油灌直徑為45m，高度為37.8m。從技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)上，采用預(yù)應(yīng)力園拱屋面為優(yōu)，截面高度為600mm(支座處為1250mm)。從施工角度屋頂如采用原位澆搗，高達37.5m，模板支撐工程量大、耗費很多。該工程采用地面澆注、整體提升的方法。設(shè)計要計算拱型屋頂自重作用、提升過程和安裝就位的應(yīng)力以及預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的應(yīng)力(特別是環(huán)形應(yīng)力)。工程采用在半徑為20.0m-21.5m處設(shè)置5*26羓15.2預(yù)應(yīng)力筋。設(shè)計還進行了動力計算(水平動力系數(shù)0.15，地震加速度150gal)。整體提升使用16臺VSL公司的千斤頂，拱頂總重為40500KN。
(六)西班牙巴塞諾拿貿(mào)易中心
跨度為70m的預(yù)應(yīng)力T型屋架。
貿(mào)易中心主體為二個大型大跨度建筑，其跨度均為70m，其長度一跨為70m，另一跨為23m，加上輔助建筑，總面積為47672m2。70m跨度的T型屋架，沿屋架方向是變高度和變寬度，最大高度為4m。中間主助寬度為0.35m，到二端支座寬度為0.4-0.8。中間主助配有10*15羓15的預(yù)應(yīng)力筋。屋架的支座和二側(cè)寬度各為10m和20m的砼框架相連。屋架地面預(yù)制，然后提升。
4會議給我們的啟示
(一)積極參加國際砼技術(shù)交流。我國是發(fā)展中國家，近年來發(fā)展速度和發(fā)達國家建筑市場幾乎飽和相比，我國土木工程投資方面、建設(shè)規(guī)模方面在世界上可排入前列。在砼工程技術(shù)、預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用方面近年有巨大進步，完成大量杰出的土木工程設(shè)計和施工。但在該次會議中我們僅有十多位代表參加會議，文章也寥寥無幾，沒有一個工程入選1998年預(yù)應(yīng)力砼協(xié)會大獎(大獎工程共有27項)，這和我們這個土木建設(shè)大國不相稱。日本有200多名代表參加，會議上發(fā)表大量論文。建議我國砼工程界要積極總結(jié)經(jīng)驗，參加國際交流，要趕上世界經(jīng)濟技術(shù)一體化的潮流。2002年國際砼工程大會在日本召開，到時我國應(yīng)有強大陣容的代表和豐富的著述參加會議。爭取2006年國際砼大會在我國召開也是有可能的。
(二)統(tǒng)一砼學(xué)術(shù)團體組織，加強砼技術(shù)和預(yù)應(yīng)力技術(shù)研究、發(fā)展全國性的技術(shù)交流和組織工作。國際預(yù)應(yīng)力協(xié)會和歐洲砼協(xié)會已合并為國際砼協(xié)會，以更有利于技術(shù)交流和發(fā)展。我國這方面組織單位多、力量分散。建議應(yīng)成立統(tǒng)一的組織，其工作不能局限于每年(或每二年)開一、二次交流會議。應(yīng)組織在關(guān)鍵技術(shù)問題攻關(guān)，提出設(shè)計施工建議，組織推廣技術(shù)工作等等。
(三)加強科研工作，和發(fā)達國家相比，我們砼工程(包括預(yù)應(yīng)力砼工程)的研究相對落后，憑借我們已有的強大隊伍，和一些單位在預(yù)應(yīng)力技術(shù)推廣應(yīng)用中的創(chuàng)收實力完全可以承擔(dān)和完成重要的科研任務(wù)。
(四)成立大型強有力的預(yù)應(yīng)力砼工程公司。國際上已有若干著名大型預(yù)應(yīng)力砼公司(如法國Freyssinet、瑞士VSL、荷蘭DIANA、德國DSI、英國BBR等)實力雄厚，承擔(dān)國際上重大預(yù)應(yīng)力砼工程，并擔(dān)負(fù)新技術(shù)開發(fā)研究。我國大規(guī)模土木工程、建設(shè)規(guī)模和分散的預(yù)應(yīng)力工程設(shè)計施工狀態(tài)很不適應(yīng)。在當(dāng)前國企和科研體系改制過程中，成立大型預(yù)應(yīng)力砼公司是非常必要的，當(dāng)前國際上幾家大型預(yù)應(yīng)力公司已經(jīng)虎視耽耽，已登陸占領(lǐng)我國市場，當(dāng)然我們應(yīng)歡迎他們的到來，同時也要以此為契機加速我國自己的隊伍建設(shè)和發(fā)展壯大自己的力量。
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