无粘结预应力混凝土构件裂缝控制

周洪艳

摘 要：在无粘结预应力混凝土结构施工中，关于混凝土构件裂缝宽度的问题，国家相关部门并未给出明确规定以及具体的计算原则，當前无粘结预应力混凝土施工中，大多依照当前有粘结预应力混凝土施工的相关要求进行质量控制。在混凝土裂缝控制方面，主要通过分级控制来加强裂缝控制，本文就无粘结预应力混凝土构件裂缝控制进行简要分析和研究，仅供相关人员参考。

关键词：无粘结预应力；混凝土构件；裂缝控制

无粘结预应力混凝土是指在钢材使用上选择高强度材料，并选择后张无粘结的混凝土结构，保证无粘结预应力混凝土结构的整体强度、延展性和吸附性，确保无粘结预应力混凝土结构在工程项目建设中的应用价值得到最大程度的发挥。当前无粘结混凝土的裂缝控制尚缺乏一个相对统一的计算标准，使得工程建设中施工人员缺乏可靠依据，实际施工中只得依靠有粘结预应力混凝土裂缝宽度开展具体操作，此种情况下，加大力度探讨无粘结预应力混凝土构件的裂缝控制是非常必要的。

1 无粘结预应力混凝土构件裂缝控制

1.1 拉应力控制公式

现行混凝土结构设计规范中明确指出，正常使用极限状态下预应力混凝土构件的裂缝控制主要分为三级，二级裂缝控制构件采用的拉应力公式如公式（1）所示，其表示为荷载效应下的标准组合条件；三级裂缝控制构件采用的拉应力控制公式见公式（2），其主要表示在荷载效应的准永久组合下应符合条件。

公式（1）

公式（2）

1.2 规定的修正

通过研究可知，混凝土结构设计新规范中对于相关概念进行了修正，在表述方式上发生了一定变化，以标准组合和准永久组合代替短期效应组合与长期效应组合，其中，以k表示标准组合，以q表示准永久组合。荷载效应组合方式的转变，在一定程度上增强了混凝土结构设计规范的国际化特征。

在新规范中调整了部分比较严格的要求，取消了混凝土拉应力限制系数及受拉区混凝土塑性影响系数，规范中苗屋面梁与托梁的要求仍比较严格，而其他要求则适当放松，并以可靠工程经验为主要依据，以加强无粘结预应力混凝土构件的裂缝控制。除此之外，在控制条件上也发生一定转变，拉应力限制系数取值范围也得到一定程度的调整，主要体现在荷载短期效应组合和施工阶段荷载效应组合等方面。研究表明，新规范中有关无粘结预应力混凝土构件裂缝控制的相关调整，与实际工程需要相符合，并且有助于提高技术经济指标，为无粘结预应力混凝土构件施工质量控制打下良好的基础。

2 无粘结预应力混凝土构件裂缝宽度计算

无粘结预应力混凝土构件裂缝控制具有一定特殊性和复杂性，尤其是受到混凝土与无粘结筋之间滑移等因素的影响，使得混凝土与无粘结筋之间协调性不足，给混凝土裂缝的分布与发展造成严重影响，基于阶段裂缝截面的预应力筋和非预应力筋进行测定时，无法满足实际应力水准的测定需求。通过试验研究可知，在工程实践中，将无粘结筋面积折算为等效有粘结筋面积，基于有粘结筋预应力混凝土能够开展混凝土构件裂缝宽度的计算，并保证计算的准确性和科学性。

混凝土结构设计新规范中明确了纵向钢筋表面特征对裂缝宽度的实际影响，其与钢筋表面特征的关系较小，在构件裂缝宽度计算中，可以基于钢筋粘结特征系数开展具体的计算与分析。随着目前保护层厚度的不断增大，在无粘结预应力混凝土构件裂缝控制中保护层厚度增大所产生的影响也不可忽视。在对多种不同直径和表面特征的钢筋构件进行应用时，应当基于钢筋与混凝土粘结力等效的原则，准确把握钢筋与混凝土之间的粘结特性，明确变形钢筋以及光面钢筋的具体参数值，充分考虑不同种类钢筋的粘结特性，以保证无粘结预应力混凝土构件裂缝控制的合理性和有效性。

在纵向受拉钢筋应变不均匀系数方面，基于以往设计公式可以对无粘结预应力混凝土结构中的这一要素进行计算分析，在结合近年来工作经验的基础上，将纵向受拉钢筋应变不均匀系数值适当下调，能够更好的实现混凝土构件裂缝控制。

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。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：并且考虑了小同种其次类钢筋的粘结特性，添加了不同钢筋的不同v值，显然比原规范更为合理。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。

3 关于无粘结预应力混凝土构件裂缝控制的几点建议

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的增大，裂缝宽度递减的幅度也逐渐加大；在相同配筋率下，新规范的最大裂隙宽度值比原规范小，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。

与原规范相比，新规范对裂缝控制条件和裂缝宽度计算均有所放松，但在无粘结预应力工程中，新规范仍比实际应用中放宽裂缝控制条件的效果要严，并且在设计无粘接预应力筋时，按新规范设计时所需的预应力筋比实际经验的偏多，考虑无粘结预应力结构的经济性，建议在有丰富的设计经验时可对控制条件进一步放松。

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，要求不出现裂缝。但对荷载差异较大，其短期效应组合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合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。

配筋率可近似地表达梁截面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，应选择合适的配筋率，即不过多配置预应力筋，以免造成资源浪费、成本增加，但预应力筋配置又不能太少，以免造成裂缝宽度过大、不能发挥预应力结构的优势。

4 结论

通过以上研究可知，在建筑工程项目建设施工中，无粘结预应力混凝土裂缝控制是一项重要内容，裂缝控制的合理性和有效性直接关系着建筑整体结构安全性，因此在建筑工程项目施工中，应当结合工程项目特点采取可行的措施加强施工质量管理与控制，保证无粘结预应力混凝土构件裂缝得到科学化控制，从而全面提高建筑工程施工质量，减少工程安全隐患。

参考文献

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