钢筋混凝土结构发展现状.doc

钢筋混凝土结构发展现状 摘要：混凝土是现代工程结构的主要材料，我国每年混凝土用量约九亿立方米，钢筋用量约2000万吨，规模之大，耗资之巨，居世界前列经测算，我国工程建设中仅混凝土结构每年需耗资2000亿元以上可以预见，钢筋混凝土将是我国今后相当长时期内的一种重要的工程结构材料钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土两种材料组成的共同受力的结构钢筋混凝土结构是水利水电工程中最基本的结构形式关键词：钢筋混凝土结构，耐久性能，结构，特点 1、钢筋混凝土结构的简介 钢筋混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土制成的结构承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的混凝土是由胶凝材料水泥、砂子、石子和水，及掺和材料、外加剂等按一定的比例拌和而成凝固后坚硬如石，受压能力好，但受拉能力差，容易因受拉而断裂(为了解决这个矛盾，充分发挥混凝土的受压能力，常在混凝土受拉区域内或相应部位加入一定数量的钢筋，使两种材料粘结成一个整体，共同承受外力这种配有钢筋的混凝土，称为钢筋混凝土 钢筋混凝土粘结锚固能力可以由四种途径得到： ①钢筋与混凝土接触面上化学吸附作用力，也称胶结力 ②混凝土收缩，将钢筋紧紧握固而产生摩擦力。

③钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用，也称咬合力 ④钢筋端部加弯钩、弯折或在锚固区焊短钢筋、焊角钢来提供锚固能力2.钢筋混凝土结构的发展 1849年，法国人J.L.朗姆波和1867年法国人J.莫尼埃先后在铁丝网两面涂抹水泥砂浆制作小船和花盆1884年德国建筑公司购买了莫尼埃的专利，进行了第一批钢筋混凝土的科学实验，研究了钢筋混凝土的强度、耐火性能，钢筋与混凝土的粘结力1886年德国工程师M.克嫩提出钢筋混凝土板的计算方法与此同时，英国人W.D.威尔金森提出了钢筋混凝土楼板专利；美国人T.海厄特对混凝土梁进行试验；法国人F.克瓦涅出版了一本应用钢筋混凝土的专著 我国在1876年开始生产水泥，逐渐有了钢筋混凝土建筑物全国的混凝土年产量据2002年统计就已达到了15亿立方米，建筑用钢材达3000万t，占世界的首位已建成的上海金茂大厦，地上88层，地下3层，建筑高度420.5m;采用预应力混凝土结构的上海电视塔，主体结构高350m，塔高468m;外形美丽的上海杨浦大桥，全长7658m，主桥为双塔双锁面钢筋混凝土与钢叠合斜拉桥结构，主桥跨径602m;三峡升船机上闸首结构全长125m，墩墙高44m，航槽宽18m，设计水头34m，校核水头39.4m，是目前世界上最大的预应力混凝土坞式结构。

在材料研究方面，主要向高强、高流动性、自密实、轻质、耐久及具备特意性能方面的混凝土发展采用高强度的材料，是发展钢筋混凝土结构的主要途径目前我国建筑结构安全度总体上低于欧美发达国家，但材料用量并没有相应降低这是因为就全国而言，我国建筑工程上采用的钢筋和混凝土平均强度等级，均低于欧美发达国家欧美发达国家较高的安全度是建立在较高强度材料的基础上的，而我国较低的安全度是由于采用的材料强度偏低为此，用于工业与民用建筑的混凝土结构设计规范已将混凝土强度等级由C60提高到C80，对普通的钢筋混凝土结构优先推广HRB400钢筋，对预应力沪宁图结构优先推广高强钢丝和刚绞线 在计算理论方面，钢筋混凝土结构经历了容许应力法、破损阶段法和极限状态法三个阶段目前国内大多数混凝土结构设计规范已经采用基于概率理论和数理统计分析的可靠度理论，它以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行设计，使极限状态计算体系在理论上向更完善、更科学的方向发展但由于水利水电工程中大多数荷载还无法得出可靠地统计参数，因而也有学者与工程设计人员认为，目前在水利水电工程设计中应用可靠度理论尚不够成熟 在结构和施工方面，随着预拌混凝土、泵送混凝土及滑模施工新技术的应用，已显示出它们在保证混凝土质量、节约原材料和能源、实现文明施工等方面的优越性，所以我国目前工业与民用建筑中广泛采用现浇整体式结构。

采用预先在模板内填实粗骨料，再将水泥浆用压力灌入粗骨料空隙中形成的压浆混凝土，以及用于大体积混凝土结构、公路路面与厂房地面的碾压混凝土，它们的浇筑过程都采用机械化施工，浇筑工期可大为缩短，并能节约大量材料，从而获得经济效益值得注意的是，近年来钢混组合结构、外包钢混凝土结构及钢管混凝土结构已经在工程中逐步推广应用这些组合结构具有充分利用材料强度、较好的适应变形能力、施工教简单等特点在预应力混凝土结构中，横向张拉技术是一种值得推广的施工方法，它既不需要锚具，也不需要灌浆另外，缓粘结预应力混凝土不需要后续灌浆，避免了后张法预应力混凝土结构灌浆不密实的问题，从而可保证质量，也是值得推广的技术3.钢筋混凝土结构的工作原理 钢筋与混凝土两种不同性质的材料能有效地共同工作，是由于混凝土硬化后混凝土与钢筋之间产生了粘结力它由分子力（胶合力）、摩阻力和机械咬合力三部分组成其中起决定性作用的是机械咬合力，约占总粘结力的一半以上将光面钢筋的端部作成弯钩，及将钢筋焊接成钢筋骨架和网片，均可增强钢筋与混凝土之间的粘结力为保证钢筋与混凝土之间的可靠粘结和防止钢筋被锈蚀，钢筋周围须具有一定厚度的混凝土保护层若结构处于有侵蚀性介质的环境，保护层厚度还要加大。

4 . 耐久性　　预先加载和持续加载对腐蚀发生的影响相似，在同样的暴露条件下，荷载水平的增加缩短了腐蚀发生的时间较高的荷载水平下试件发生腐蚀较早，一般是由于加载期间混凝土产生了裂缝裂缝使水、氯离子等侵蚀介质易于渗透到钢筋表面，加速了钢筋发生腐蚀　　预先加载水平高的试件比预先加载水平低的试件对腐蚀发展的影响大但在腐蚀初始阶段影响不明显，在后期阶段才变得显著其原因是，腐蚀发生后的初始阶段，由预先加载产生的混凝土的微裂缝可能由于腐蚀产物的填充作用减小甚至闭合，降低了侵蚀介质的进一步渗透，从而减小了腐蚀速率建议的临界裂缝大约是0.1~0.3 mm，在此值以下裂缝一般不影响钢筋的腐蚀过程与预先加载相似，承受较高水平持续荷载的试件具有较高的腐蚀量，这是由于混凝土中裂缝数量和大小的增加同预先加载情形不同，持续荷载下大部分混凝土裂缝在整个腐蚀过程中不断张开所以，持续加载对腐蚀发展的影响更严重在同级荷载下，持续加载构件的腐蚀量高于预先加载的构件　　由于腐蚀使钢筋的截面尺寸、表面状况以及钢筋和混凝土之间的粘结等均发生了变化，腐蚀对钢筋混凝土结构动力性能（例如疲劳性能和抗震性能）的不利影响将更为严重1999年广州海印大桥使用过程中突然发生的断索事故，即被认为是车辆疲劳荷载和钢筋腐蚀共同作用的结果。

而我国在腐蚀环境已服役多年的钢筋混凝土结构也存在着抗震性能不断降低的隐患　　目前国内外对受腐蚀钢筋混凝土构件的动力性能的研究非常少日本进行过受弯构件恢复力性能试验研究西安建筑科技大学进行过压弯构件恢复力性能试验研究大连理工大学正在进行受腐蚀钢筋混凝土构件抗震性能和疲劳性能的试验研究和有限元分析 　　已有的试验表明，随着钢筋腐蚀量增加，钢筋混凝土构件的滞回曲线丰满程度和滞回环面积逐渐减小，表明构件耗能能力和延性降低同时由于钢筋腐蚀程度的不均匀性，滞回曲线具有明显的不对称性．从骨架曲线看，腐蚀严重的构件承载力和刚度均降低较多，且达到极限荷载后平直段变短，延性降低因此钢筋腐蚀对钢筋混凝土构件反复水平荷载作用下的恢复力性能有较大影响，在抗震设计中应予以考虑，以保证结构在地震作用下的安全　　虽然目前国内外已经在受腐蚀钢筋混凝土结构的性能方面开展了一些研究，做了不同腐蚀情况下钢筋混凝土受弯构件、大小偏心受压构件、钢筋与混凝土粘接试件的试验等，并进行过一些有限元分析，得出了构件承载力和变形性能随钢筋腐蚀量的增加而不同程度降低的结论但是对受腐蚀钢筋混凝土结构抗剪性能、动力性能的研究仍然极少，特别是对受腐蚀钢筋混凝土结构疲劳性能的研究几乎还是空白，建议今后加强这些方面的研究。

5.特点优点（1）、就地取材 钢筋混凝土结构（2）、耐久性、耐火性好（与钢结构比较）3）、整体性好4）、可模性好5）、比钢结构节约钢材缺点（1）、自重大2）、混凝土抗拉强度较低，易裂3）、费工、费模板周期长4）、施工受季节影响5）、补强修复困难钢筋混凝土最主要当然与其材料：也就是钢筋和混凝土有关啦，其中钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度最重要另外，施工之中还和天气的温度湿度等有关，因为会影响到混凝土的凝结速度6.预防措施1、在施工缝处继续灌注砼时，如间歇时间超过规定，则按施工缝处理，在砼抗压强度不小于1.2Mpa时，才允许继续灌注 钢筋混凝土结构2、在已硬化的砼表面上继续灌注砼前，除掉表面水泥薄膜和松动碎石或软弱砼层，并充分湿润和冲洗干净，残留在砼表面的水予清除3、在浇注前，施工缝宜先铺抹水泥浆一层治理方法：当表面缝隙较细时，可用清水将裂缝冲洗干净，充分湿润后抹水泥浆对夹层的处理慎重补强前，先搭临时支撑加固后，方可进行剔凿将夹层中的杂物和松软砼清除，用清水冲洗干净，充分湿润，再灌注，采用提高一级强度等级的细石砼捣实并认真养护7.结语 目前在中国，钢筋混凝土为应用最多的一种结构形式，占总数的绝大多数，同时也是世界上使用钢筋混凝土结构最多的地区，相信其发展前景也会越来越好。

而钢筋混凝土结构是水利水电工程中最基本的结构形式，了解其发展现状有助于我们的学习和工作参考文献:[1]混凝土结构理论和应用研究的现状与发展.大连.大连理工大学出版社.1994[2]杜洪辰部分预应力混凝土.北京.中国建筑工业出版社,1990[3]冯乃谦.高性能混凝土.北京.清华大学出版社.1996[4]蔡少怀.钢管混凝土结构的计算与应用.北京.中国建筑工业出版社.1989[5]陶学康.无粘结预应力混凝土设计与施工.北京.地震出版社.1993。