无粘结预应力混凝土构件裂缝控制

摘 要：在无粘结预应力混凝土结构施工过程中，我国并没有制定相关标准来控制裂缝的宽度，再由我国现行的相关规定中来看，也没有相应的裂缝宽度的计算方法，因此在实际工作中，我们只能够结合有粘结预应力混凝土的规定来不断探索，从而控制无粘结预应力混凝土构件裂缝。在我国现行的规定制度当中，预应力混凝土裂缝的控制都是采用分级控制的方法实行，这一方法在一定程度上放宽了防裂的控制条件，通过分析，采用陷阱的计算方法来计算裂缝的宽度可以有效的降低无粘结预应力混凝土的用钢量，所以我们可以尽量放松抗裂的控制条件。本文就无粘结预应力混凝土构件裂缝的控制进行分析。

关键词：无粘结预应力混凝土；裂缝控制；裂缝宽度；计算公式

预应力混凝土是近年来发展起来的一种新的施工技术，被世界上各个国家广泛使用，其发展前景极为广阔。所谓无粘结预应力混凝土也就是施工人员采用高强度钢材，通过无粘结预应力施工工艺而形成的高效预应力混凝土，通过利用这一材料能够有效的避免裂缝的产生，控制结构的挠度，具有非常好的延伸性。但是在我国，并没有相关规定来控制混凝土结构的裂缝以及裂缝宽度的计算公式，因此我们只能够结合有粘结预应力混凝土的相关规定来控制构件的裂缝，通过在实际工程中的不断探索，来促进无粘结预应力在建筑工程中的应用与发展。

一、对无粘结预应力混凝土裂缝的控制

1、拉应力的控制公式

从我国相关规定当中来看，规定中已将预应力混凝土出现裂缝的控制方法分为了三个等级，第二以及第三等级的裂缝控制应该根据规定中的相关公式：

（1）如果构件在荷载效应的标准组合下，裂缝控制应该满足

（2）如果构件在荷载效应的准永久组合下，裂缝控制应该满足

2、规范修正

新规范是在原有规范的基础上不断创新而制定的，因此在原有规范当中，新规范稍作了修正，主要有：1）在原有规范当中，对荷载效应所定义为短期效应组合以及长期效应组合，在新的规范当中，我们将荷载效应更改为标准组合与准永久组合，并且采用k与q来表示。这种表述方式更符合当今社会的发展，与国际接轨。2）在原有的规范当中，由于对 的要求过于严格，因此我们需要在实际工作中不断探索，根据相关经验来适当放松要求。由于对原有规范的抗裂控制条件有所放松，因此在很大程度上扩大了拉应力限制系数的趋势范围，这样在很大程度上能够满足实际的要求，也有效的提高了工程施工的技术标准。

二、无粘结预应力混凝土裂缝宽度的计算公式

在无粘结预应力结构当中，由于混凝土与钢筋之间没有足够的粘结力，导致它们因无法相互作用而下塌，从而导致混凝土出现裂缝。一般来说，混凝土的产生于发展都会受到各种因素的影响，如果我们采用阶段裂缝截面的预应力筋的应力以及非预应力筋的应力将难以测定出混凝土产生裂缝的宽度。目前，各专业研究者已经研究出了不同的裂缝宽度的计算公式，但是从整体上来看，这些计算公式并不能够运用于各种裂缝当中。所以经过分析，我们可以将无粘结预应力筋的面积换算成有粘结预应力筋的面积，然后再通过有粘结预应力混凝土裂缝宽度的计算公式来进行计算，这种方法由于方便快捷而受到广泛的关注，也是当前最为常见的一种计算方法。

在现行的新规定当中，仍然是采用的以下计算公式来计算出裂缝的宽度：

结合原有的规范，在现行的新规定当中所描述的裂缝宽度的计算公式有了一定的改进，具体体现在：1）在原有的规范当中，都是将c项与 项引入到竖向受拉力钢筋的表面特征系数当中，以此来考虑其对裂缝宽度的影响。但是通过实践证明，混凝土保护层的厚度对钢筋表面特征不会产生太大的影响，因此新规范中对此进行了一定的改正。2）考虑到目前保护层厚度有增大的趋势，把系数2.7及0.1分别改为1.9及0.08，反映了增大保护层厚度的影响。3）新规范对于采用多种不同直径和不同表面特征的钢筋的构件，根据钢筋和混凝土粘结力等效的原则，引入了等效钢筋自径的概念；并且考虑了小同种类钢筋的粘结特性，添加了不同钢筋的不同v值，显然比原规范更为合理。4）新规范对纵向受拉钢筋应变小均匀系数少，仍采用原规范的设计公式，但根据近年来的一些有关资料和工作经验，将少值的下限值山0.4改为0.2。5）鉴于在预应力损失中已考虑了混凝土收缩徐变的影响，对于裂缝宽度在长期作用下的增大系数τ1由1.5改为1.2，αcr也相应作了修改；

根据以上分析比较可以看出，采用新规范的裂缝宽度计算方法，无粘结预应力裂缝宽度计算也相应得到放松，这有助于减少无粘结预应力混凝土结构的用钢量，提高其经济性。

三、ωmax与ρte的关系

以受弯或偏心受压构件为例，混凝土强度等级取C40，保护层厚度取25mm。钢筋自径deq或d取20mm，Es为1.95×105N/mm2，分别按原规范和新规范求出。ωmax与ρte之间的关系是：

（1）随着配筋率的增加，裂缝宽度逐渐减小，大体成线性关系，随着受拉钢筋等效应力σsk（或σss）的增大，裂缝宽度递减的幅度也逐渐加大；

（2）在相同配筋率下，新规范的ωmax值比原规范小，在相同最大裂缝宽度下，新规范所需的配筋率比原规范小得多，从而减少了用钢量。

结论

（1）通过上述，在新的规范当中，我们适当放松了裂缝的控制条件以及裂缝的宽度计算公式，但是在实际工作中，在无粘结预应力混凝土工程施工过程中，新的规范却对裂缝的控制条件要严格许多，并且在设计无粘接预应力筋时，也比实际经验要多很多，因此在对其进行施工时，施工人员可以凭借自己丰富的经验来适当的放松条件，从而使工程达到经济合理性。

（2）目前无粘结预应力混凝土结构一般均按二级裂缝控制等级设计，要求小出现裂缝。但对荷载差异较大，其短期效应组介值高出长期效应组合值很多的结构，可考虑采用在荷载短期效应组介下按允许开裂的无粘结预应力混凝土进行设计，但应限制裂缝宽度，抗裂验算可参照有粘结预应力混凝土规范计算。

（3）配筋率可近似地表达梁截而中和轴高度和转动能力，预应力筋的极限应力增量随着配筋率的增加而减少，其大体存在线性关系。因此，在预应力结构设计中，应选择介适的配筋率，即小过多配置预应力筋，以免造成资源浪费、成本增加，但预应力筋配置又小能太少，以免造成裂缝宽度过大、小能发挥预应力结构的优势。

参考文献

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