部分无黏结预应力混凝土结构设计与应用

部分无黏结预应力混凝土结构设计与应用

綦甲帅

青岛中景设计咨询股份有限公司 山东青岛 266000

摘要：目前，为解决我国桥梁沉管隧道结构受力问题，我国相关学者提出了一种新型的部分无粘结预应力混凝土结构，通过预应力保证结构全断面受压，以加强接头的抗剪和防水能力，减少预应力。因此在本篇文章中，我们主要是简单的探讨部分无黏结预应力混凝土结构设计与应用。

关键词：无黏结预应力；混凝土结构；设计与应用；

前言：随着社会的不断进步和发展，我们可以了解预应力混凝土技术已经得到了广泛的应用。该结构的特点在于跨度大、结构自重轻等等，因此被我们广泛的应用到多个建筑中。

一 概述

就预应力混凝土结构而言，主要是指某些结构构件在受到外荷载作用之前，能有效地对混凝土受拉区施加一定的压力。这样拉应力就可以在一定程度上被预应力抵消，从而保证构件不会受到更大的压力。但是我们可以发现，预应力钢筋与混凝土的结合状态可以分为以下几个方面。

1. 有黏结预应力混凝土

在这一个过程中，就粘结预应力混凝土而言，主要是指沿整个长度的预应力筋与混凝土界面有相关的粘结作用，两者之间虽然粘结结合在一起，但不会产生相对滑移效应。而在这种结构中，相邻的预应力钢筋和混凝土具有相同的应变和变形。一般来说，预张预应力混凝土属于粘结预应力混凝土，后张预应力混凝土也属于粘结预应力混凝土。

2. 无黏结预应力混凝土

对于无黏结预应力混凝土而言，它主要指的是相邻的预应力钢筋与混凝土应变与变形十分不协调。在一般的情况中，无黏结预应力混凝土往往都是通过后张法预应力结构来开展工作的。

二 部分无黏结预应力混凝土关键设计问题

1. 关键结构构造.

在这一个过程中，为保证管片接头在不利的偶然条件下能释放毫米级的弯矩和内力，我们需要应用管壁光滑的管片接头，以达到整个6m位置范围内的不粘结效果。另外，在整个节段的连接处，我们可以将其分为第一浇注端和匹配端，有效保护整个关键结构不受影响。

2. 内接管3部分

1. 外接头管1：该管的长度应在3.3M中，其内部中的深度位置应有挡圈以及内接管，使得内部能够具有一定的密封效果。另外，如果当接头管1预埋在节段N-1的混凝土内，我们需要保障它能够与节段N进行有效匹配。最后，在整体浇筑前安装连接件接管中，需要有效的保障接头管1能够与接头管2在接触后，才能够开展混凝土浇筑工作。

2. 外接头管2：该管的长度在3.3M中，其接头管2内部300MM深度位置设计中，应保障内部的密封效果。

3. 内接管：该管主要是安装在接头管1以及接头管2的内部中，在两端各设计中应有3处O型密封圈，使得内接管外部具有密封效果。

3. 无黏结长度计算

对于不同管片的接头，需要在6m范围内设置一定的预应力无粘结管片。此外，我们还需要检查其他剩余范围内是否出现问题。这主要是因为在整个管片接头中，如果长度在 6m 以内的无粘结管片，内部预应力会增加。

因此，在此过程中，我们可以假设预应力筋在未粘结长度范围内的应力均匀增加，进而确定节段接头的实际张开量和增加量。此外，我们假设在弯矩作用下，沉管隧道节段顶板或底板的单边开口控制在5mm以内，无粘结预应力钢筋应力保持在一定范围内

4. 耐久性

从目前的情况来看，我们可以发现虽然预应力体系无法有效的开展更换，那么我们就需要保障它能够与主体沉管结构一样满足标准。另外，关于耐久性措施它具有以下几个方面的内容：第一，预应力度较低，在一定的使用期限中无疲劳损坏。第二，我们在应用的过程中，应当有效的保障预应力筋能够与海水进行隔绝。第三，在整个节段接头张开的情况中，需让预应力孔道在接头处依旧能够具有密封性特点。那么，我们在对预应力耐久性内容开展研究的过程中，需要按照一定的实际环境对预应力进行保护，让它的使用性能能够满足实际情况。

三 实验验证

1. 水密性实验

在这一个过程中，当我们在开展水密性实验时候，需要将整个外接头管1以及外接头管2按照一定的施工方法埋入到混凝土中。如图1中的内容所示。另外，测试会模拟接头逐渐张开时接头的密封性能，张开量从4mm逐渐增加到16mm。

图1 节段接头连接件水密性实验布置

水密性试验采用两组四节段接头作为试样。为了进一步验证连接器内喷嘴的水密性，在连接器内喷嘴的两端安装了两个O型圈产品。为了比较水膨胀密封带的效果，试验中的两组样品将使用非缠绕式水膨胀密封带和缠绕式水膨胀密封带。试验中使用的O型圈均为老化试验后的试样，老化试验标准参照橡胶止水带的老化试验标准iso188。

两组试验采用不同的试样，如图2所示。 试验总成1采用无水膨胀密封带的内管，内管仅采用老化试验后的O型圈。试件 2 内管采用水膨胀密封带包裹，内管采用老化试验后的 O 型圈，与试件 1 进行比较。 两组试验中均需对通过在两个混凝土桥墩完全闭合的状态下逐渐拉动一定距离来提高连接件的内部水密效果。

图2 水命性样品分析

在图3中的内容，它主要是展示了我们在开展水密性实验中，充分了解到四组不同的试块在基于相同水压下，是否会出现漏水的情况发生。

图3 水密性张开量情况

2. 无黏结实验

在这一个过程中，我们可以了解到在整个节段式接头的外接头管1以及外接头管2中，我们需要分别设置两种不同的混凝土桥墩，进而有效的通过张拉力的作用，将其安装中分段式接头管中以及预应力钢筋内。所图4中的内容所示。我们需要将整个预应力筋上的拉拔力作用在泥浆上，使其能够传递给外接头管1以及2中。

图4 实验构件图

其光滑的外壁与混凝土没有粘结作用。当外接头管1和外接头管2受到一定的拉力时，它们会在混凝土接触面上滑动，接头管就会从混凝土中拔出。为了测试不同润滑条件下的拉拔力，如以下两个内容所示。

另外，虽然在整个外壁以及混凝土中并没有粘接作用，但是当外接管1以及2受到一定的拉力作用时，它们会在混凝土表面进行滑动。由此，我们可以通过以下两个方面的内容进行了解。

1) 不论是对于试件1还是外接头管1而言，两者之间的的外表面为光滑的聚丙烯塑料，并且还需在它的表面涂有低粘度润滑油；

2）不论是对于试件2外接头管2而言，两者之间的的外表面为光滑的丙烯酸塑料，并且还需在它的表面涂有低粘度润滑油；

由此，我们可以了解到为了能够进一步的发现嵌入混凝土的无粘接性能，我们需要对两者不同的数据开展分析和研究。

如表1中的内容所示，我们可以了解到在基于2-3MPA的作用力下，两者之间的连接件会在一定的程度上出现垂直位移情况。而在拉压力加大到5MPA的视乎，其连接件会从实验中拔出。并且在该过程中，整个连接件的本身并不会出现较大的改变和变形，由此可以发现连接件与混凝土之间并不会出现沾附效果。

表1 实验结果

结语：综上所述，我们也了解到在整个无黏结预应力混凝土的应用过程中，我们需要通过一系列的方式对其进行检查，进而有效的减少预应力筋用量，减少生产成本，让相关结构体系能够得到较好的创新和发展。

参考文献

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