混凝土工程挑戰(zhàn)管理的論文
1對(duì)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋腐蝕問(wèn)題的調(diào)查和研究
1.1對(duì)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋腐蝕問(wèn)題的調(diào)查和研究。
由荷蘭和美國(guó)工程師組成小組對(duì)一座建于80年代的二十八層使用無(wú)粘結(jié)筋樓蓋進(jìn)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(duì)預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕程度進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋從完全沒(méi)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(wú)粘結(jié)筋存在油脂干枯受腐蝕嚴(yán)重問(wèn)題，主要原因是澆注砼時(shí)，端部密封不嚴(yán)使水滲入造成預(yù)應(yīng)力筋腐蝕。
(2)對(duì)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(jì)，不會(huì)超過(guò)預(yù)應(yīng)力筋總數(shù)的10%。
(3)由于樓蓋計(jì)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(jì)的預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度超過(guò)45%，還沒(méi)有對(duì)結(jié)構(gòu)安全性造成直接的急迫的危害。
(4)無(wú)粘結(jié)筋的腐蝕問(wèn)題依然是一個(gè)必需引起注意的普遍問(wèn)題。
1.2預(yù)應(yīng)力的探傷問(wèn)題
(1)利用聲納技術(shù)檢查預(yù)應(yīng)力筋(無(wú)粘結(jié)和有粘結(jié)筋)的損傷情況。加拿大、英國(guó)、美國(guó)均已著手進(jìn)行這項(xiàng)工作并取得重要成果。
(2)灌漿飽和性的檢查。
德國(guó)SUSPA公司使用專門(mén)的“內(nèi)窺鏡”簡(jiǎn)易儀器進(jìn)行探測(cè)，只要在檢查部位打一個(gè)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(jìn)。水灰比降到0.27-0.3，有很高的流動(dòng)性和很低的泌水率，并且不需要壓力就能達(dá)到遠(yuǎn)比普通灌漿好的效果。該工作由荷蘭水泥工業(yè)協(xié)會(huì)(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(shí)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(dòng)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%�？沽讯炔蛔�。該方法已在重達(dá)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(lái)越多的高等級(jí)路面使用砼，以其取代瀝青路面，其重要特點(diǎn)是維修費(fèi)用低�，F(xiàn)在每年建造約有2500KM的普通鋼筋砼路面的主要問(wèn)題是由于接縫多使得車(chē)輛行駛不舒服。預(yù)應(yīng)力砼可解決這個(gè)問(wèn)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(shí)預(yù)應(yīng)力砼路面不開(kāi)裂。使用對(duì)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(jìn)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(zhǎng)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(jìn)一步使用
與會(huì)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(jìn)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(gè)特征即使用靈活和經(jīng)濟(jì)合理性。但在很多國(guó)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(jì)，沒(méi)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(guó)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(kāi)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(huì)議在這些方面展示了不少工程實(shí)例。
2預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)抗震問(wèn)題
當(dāng)前國(guó)際砼結(jié)構(gòu)工程界對(duì)預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)抗震問(wèn)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(shí)際表現(xiàn)進(jìn)行了調(diào)查并作了大量研究工作。其它國(guó)家也作了不少研究工作，現(xiàn)就本次會(huì)議這方面的有關(guān)內(nèi)容簡(jiǎn)介如下：
(一)日本經(jīng)驗(yàn)：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(dòng)力性能》對(duì)該地震區(qū)域100棟預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)進(jìn)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(chǎng)的記錄的地震波對(duì)這五種類型房子進(jìn)行線性動(dòng)力分析和非線性動(dòng)力計(jì)算分析。計(jì)算分析結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)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(qiáng)柱弱梁強(qiáng)度型的設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力砼建筑抗震機(jī)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(jì)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(dá)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(shí)在地震之后又能很快的復(fù)原�！獙�(shí)際地震破壞多發(fā)生大震之后的結(jié)構(gòu)變形帶來(lái)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?gòu)?fù)原，避免結(jié)構(gòu)及非結(jié)構(gòu)的破壞。
(三)新西蘭經(jīng)驗(yàn)——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(duì)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(diǎn)是能在構(gòu)件選擇的部位在地震作用時(shí)發(fā)生屈服，產(chǎn)生塑性鉸，提高整個(gè)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(jì)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(chǎng)勞動(dòng)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(jì)主要要求是“強(qiáng)柱弱梁”，在地震時(shí)，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(shí)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(shí)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(jìn)行三次張拉。工程進(jìn)行了動(dòng)力分析，并有數(shù)百個(gè)應(yīng)力和應(yīng)變?cè)圏c(diǎn)，檢測(cè)結(jié)果和計(jì)算吻合。該工程是日本最大的地下拱型運(yùn)動(dòng)場(chǎng)建筑。該工程獲得國(guó)際預(yù)應(yīng)力協(xié)會(huì)1998年大獎(jiǎng)。
(二)法國(guó)斯特拉斯堡歐洲議會(huì)中心。
法國(guó)斯特拉斯堡歐洲議會(huì)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(shí)現(xiàn)新型的建筑藝術(shù)的'優(yōu)秀建筑例子。
該議會(huì)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(wú)伸縮縫的環(huán)形建筑。而只有建造對(duì)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(shí)應(yīng)力和變形要求，從而實(shí)現(xiàn)建筑美學(xué)對(duì)該建筑物造型的要求。同時(shí)該建筑物的高度不能超過(guò)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(dá)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(dòng)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(guó)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(wàn)m2。建筑長(zhǎng)度為80m，開(kāi)間為8.2m，橫斷面中間跨為9.7m，向二邊各挑出4.9m的平臺(tái)。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(wú)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(zhǎng)度方向平均計(jì)算縱、橫向各為2.9束/m.80m方向沒(méi)有伸縮縫，僅設(shè)置后澆帶。
(四)馬來(lái)西亞一座高310m計(jì)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(chǔ)汽罐拱型屋面的設(shè)計(jì)和施工。
該油灌直徑為45m，高度為37.8m。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(dá)37.5m，模板支撐工程量大、耗費(fèi)很多。該工程采用地面澆注、整體提升的方法。設(shè)計(jì)要計(jì)算拱型屋頂自重作用、提升過(guò)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(jì)還進(jìn)行了動(dòng)力計(jì)算(水平動(dòng)力系數(shù)0.15，地震加速度150gal)。整體提升使用16臺(tái)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(gè)大型大跨度建筑，其跨度均為70m，其長(zhǎng)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(huì)議給我們的啟示
(一)積極參加國(guó)際砼技術(shù)交流。我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，近年來(lái)發(fā)展速度和發(fā)達(dá)國(guó)家建筑市場(chǎng)幾乎飽和相比，我國(guó)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(jìn)步，完成大量杰出的土木工程設(shè)計(jì)和施工。但在該次會(huì)議中我們僅有十多位代表參加會(huì)議，文章也寥寥無(wú)幾，沒(méi)有一個(gè)工程入選1998年預(yù)應(yīng)力砼協(xié)會(huì)大獎(jiǎng)(大獎(jiǎng)工程共有27項(xiàng))，這和我們這個(gè)土木建設(shè)大國(guó)不相稱。日本有200多名代表參加，會(huì)議上發(fā)表大量論文。建議我國(guó)砼工程界要積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，參加國(guó)際交流，要趕上世界經(jīng)濟(jì)技術(shù)一體化的潮流。2002年國(guó)際砼工程大會(huì)在日本召開(kāi)，到時(shí)我國(guó)應(yīng)有強(qiáng)大陣容的代表和豐富的著述參加會(huì)議。爭(zhēng)取2006年國(guó)際砼大會(huì)在我國(guó)召開(kāi)也是有可能的。
(二)統(tǒng)一砼學(xué)術(shù)團(tuán)體組織，加強(qiáng)砼技術(shù)和預(yù)應(yīng)力技術(shù)研究、發(fā)展全國(guó)性的技術(shù)交流和組織工作。國(guó)際預(yù)應(yīng)力協(xié)會(huì)和歐洲砼協(xié)會(huì)已合并為國(guó)際砼協(xié)會(huì)，以更有利于技術(shù)交流和發(fā)展。我國(guó)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(kāi)一、二次交流會(huì)議。應(yīng)組織在關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題攻關(guān)，提出設(shè)計(jì)施工建議，組織推廣技術(shù)工作等等。
(三)加強(qiáng)科研工作，和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們砼工程(包括預(yù)應(yīng)力砼工程)的研究相對(duì)落后，憑借我們已有的強(qiáng)大隊(duì)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(shí)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(qiáng)有力的預(yù)應(yīng)力砼工程公司。國(guó)際上已有若干著名大型預(yù)應(yīng)力砼公司(如法國(guó)Freyssinet、瑞士VSL、荷蘭DIANA、德國(guó)DSI、英國(guó)BBR等)實(shí)力雄厚，承擔(dān)國(guó)際上重大預(yù)應(yīng)力砼工程，并擔(dān)負(fù)新技術(shù)開(kāi)發(fā)研究。我國(guó)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(jì)施工狀態(tài)很不適應(yīng)。在當(dāng)前國(guó)企和科研體系改制過(guò)程中，成立大型預(yù)應(yīng)力砼公司是非常必要的，當(dāng)前國(guó)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(guó)市場(chǎng)，當(dāng)然我們應(yīng)歡迎他們的到來(lái)，同時(shí)也要以此為契機(jī)加速我國(guó)自己的隊(duì)伍建設(shè)和發(fā)展壯大自己的力量。
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