高强度结构的特点及在岩土工程中的应用前景(刘彬陈莉曾光辉程心意)　

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1、高强度结构的特点及在岩土工程中的应用前景（刘彬陈莉曾光辉程心意）摘要:近年来，高强度结构的应用范围、推广数量、材料品种与生产工艺都有了许多新发展，高强度结构在实际工程中的应用，是一种必然的趋势。介绍了高强度结构的特点、实用范围以及材料常用的特性；同时，介绍高强度结构研究应用的现状。以一滑坡治理工程的实例说明了高强度结构在设计和施工方面比普通混凝土结构更容易，施工质量更有保证，经济上更优越。并对高强度结构在岩土工程中的应用进行了展望。关键词:高强度;材料;结构;滑坡治理;岩土工程中图分类号:TU33文献标识码:A1高强度结构的简介高强度结构，即高强度预应力钢材、高强度混凝土，

2、用先进的设计概念、方法，采用先进的生产工艺建筑起来的高强度预应力混凝土结构。高强度结构的应用有3个要点:材料强度高，按照现代设计理论设计，生产工艺先进。关于材料，目前国内高强度结构常用的混凝土强度等级为C40〜C80,甚至达到C100以上，预应力钢绞线的极限抗拉强度可达到1860MPa;现代设计理论主要是指抗震设计理论和延性设计理论等;近年来开发的先进施工工艺则包括高吨位、大冲程千斤顶和多种锚体系。2高强度结构的特点及应用范围2.1高强度结构的特点优点。局强度结构米用局强度钢材和局强度混凝土，使结构的自重大大减轻，更好地发挥材料的力学性能。高强度结构具有许多优点，综合经济技

3、术效果好，结构性能优越，可概括为:①能充分发挥高强度钢材、混凝土的优越性能，降低结构用钢量及混凝土用量;②平面跨度大，经济效果非常显著，结构方案更为灵活，有效面积率提高;③可有效降低结构体积，节省空间，优化经济指标;④可加快施工进度，降低材料损耗，提高工效;⑤实用范围广泛，各种工程领域都可以应用。缺点。高强度结构作为一种新兴技术，在工程应用中存在以下的缺点和不足之处:①延性小，需加强构造措施，尤其是在地震地区要特别注意;②施工过程中很多指标难以保证，施工工艺相对复杂;③在抗震地区应用时，非预应力钢材的用量加大;④设计计算理论复杂，目前国内预应力构件的截面设计一般是按照极限强

4、度确定的，然后再校核在荷载作用下的抗裂性与挠度，计算工作量非常大;⑤普及程度不高，熟悉业务的专业人才不多。2.2使用范围高强度结构目前在国内的主要应用范围有:①工业及民用建筑中的大跨度、大柱网、大开间楼盖结构;②大跨度预应力梁、屋架、吊车梁等工业厂房及民用建筑;③路面、桥梁、飞机跑道、大型基础等设计允许的工程结构;④水工结构、核电站的安全壳、电视塔、筒壁结构等大型特种结构;⑤岩土工程中的预应力锚杆;⑥特别防腐措施下，用于非正常使用环境下的结构。3高强度结构的材料3.1高强度钢材目前我国常用的高强度材料包括高强度钢筋、钢绞线和钢丝束，其物理力学指标见表1。高强度钢材与普通结构

5、用钢筋的设计强度比较见表2。一般认为，普通预应力结构可比普通混凝土结构节省20%〜40%的混凝土、节省30%〜60%的钢材，而结构造价一般相差在2%〜5%。从表2又可知，高强度预应力钢筋和钢绞线比普通预应力钢筋和钢绞线的强度又有很大的提高，可见在相同荷载条件下高强度预应力钢筋和钢绞线的应用，可以进一步减少钢材的使用量。目前，随着材料科学的不断进步，更多强度更高、使用性能更好的高强度预应力钢材不断问世，例如高强低松弛钢丝、两面或三面刻痕钢丝等。3.2局强度混凝土从我国当前技术水平和材料的性能特点出发，一般将强度等级不小于C50的混凝土称为高强度混凝土。高强度混凝土是在高效减水

6、剂发明后开始发展的，它是用普通水泥砂石等原材料和常规工艺配制，具有良好的工作性能，能满足预拌运输和泵送的要求，强度等级高、耐久性能良好、变形小。高强度混凝土主要材料参数见表3。与普通混凝土相比，高强度混凝土在成分上的主要区别是:①用水量大大减少;②减水剂用量提高;③水泥用量提高;④最大粗骨料粒径降低。高强度混凝土技术的突破主要是通过采用高效减水剂和具有高活性的硅灰或其他超活性掺和料来降低水灰比，减少结构中的孔隙，改善骨料和浆体之间界面的性能，并尽量增加其密实度。随着混凝土强度的增加，其脆性也相应的增加，加入各种纤维材料与有机高分子复合物，改善钢材性能与配筋，能大大改善混凝土

7、的脆性。在实际应用中，使用钢纤维或碳纤维的纤维混凝土对改善高强度混凝土的延性十分有效。4高强度结构的发展现状我国预应力技术从20世纪50年代初起步，初期只是采用冷拉钢筋制作有粘结预应力的混凝土预制构件。从本质来讲，这算不上真正的高强度混凝土结构。随着高强度预应力钢丝、钢筋、钢绞线和高强度混凝土的不断发展，新材料能更加实用于工程建设。同时，对高强度材料的物理力学方面的理论研究已经达到了相当的水平，在此基础上，高强度结构才真正发展起来。近年来，已经颁布了专门用于指导预应力结构设计和施工的相关规范和规程，在工程计算领域也