淺談預應力技術在混凝土結構中的應用

【摘 要】目前預應力技術已擴大到型鋼、磚、石、木等各種結構材料，施工中用以常規技術難以解決的各種疑難問題。其原理就是充分利用高強度材料，設法在結構構件受荷載作用前，預先對外荷載引起的混凝土受拉區施加壓力，以此產生的預壓應力來減小或抵消外荷載所引起的混凝土拉應力，從而，使結構構件的拉應力不大，甚至處于受壓狀態，也就是可借助于混凝土較高的抗壓能力來彌補其抗拉能力的不足。

【關鍵詞】預應力概述；預應力混凝土特點及應用；預應力混凝土材料要求

一、預應力混凝土的主要特點及應用

預應力混凝土的構件可延緩混凝土構件的開裂，提高構件的抗裂度和剛度，并取得節約鋼材，減輕自重的效果，克服了普通混凝土的主要缺點，也為采用高強度混凝土創造了條件。預應力混凝土結構雖具有一系列優點，但預應力混凝土的結構的構造、施工和計算均較普通混凝土復雜，因而對下列結構，宜優先采用預應力結構。要求裂縫控制等級較高的結構。如水池、油罐、原子能反應堆、受到侵蝕性介質作用的工業廠房、水利、海洋、港口工程結構物等，要求有較高的密閉性或耐久性，在裂縫控制上要求較嚴，采用預應力混凝土結構，能滿足這些要求：不出現裂縫或裂縫寬度不超過允許的極限值。在工程構造中，為了建造大跨度或承受重型荷載的構件，要求高強輕質材料，以減小截面、減輕自重，但又要控制變形記裂縫，采用預應力混凝土結構，可提高剛度，減小變形和對裂縫加以控制，并能充分發揮高強度材料的作用。對構件的剛度和變形控制要求較高的結構構件，如工業廠房中的吊車梁，碼頭和橋梁中打垮度梁式結構等，采用預應力混凝土結構，可以提高構件的抗裂度或減小裂縫寬度，變形也易于控制。

二、預應力混凝土的材料及要求

（1）混凝土要求。強度高；收縮、徐變小；快硬、早強。（2）鋼筋或鋼絞線要求。強度高；具有一定的塑性；良好的加工性能；與混凝土之間有較好的粘結強度。（3）錨具要求。預應力筋錨具、夾具和連接器應具有可靠的錨固性能、足夠的承載能力和良好的適用性，能保證充分發揮預應力筋的強度。預應力筋的種類。預應力筋通常由單根或成束的鋼絲、鋼絞線或鋼筋組成。按性質劃分，預應力筋包括金屬預應力筋和非金屬預應力筋兩類。常用的金屬預應力筋可分為鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋。非金屬預應力筋主要指纖維增強塑料預應力筋。常用的預應力筋。鋼絲冷拔低碳鋼絲，直徑：3～5mm；碳素鋼絲，直徑：3～8mm；鋼絞線：由7根碳素鋼絲纏繞而成；熱處理鋼筋：直徑：6～10mm熱軋螺紋鋼筋，直徑：25～32mm。預應力筋的檢驗。一是鋼絲的檢驗：外觀檢查；力學性能試驗。二是鋼絞線的檢驗：成批驗收；屈服強度和松弛試驗；外觀檢查和力學性能檢驗。三是熱處理鋼筋的檢驗：外觀檢查；拉伸試驗。

三、預應力混凝土結構面臨的問題及對策

近十幾年來，在應用高效預應力混凝土方面取得了較大的進展。各種橋梁結構的型式、跨徑和施工方法都有了很大進步。預制預應力混凝土簡支架的經濟跨度鐵道橋架已擴大到40m；公路與城市橋梁擴大到50m；預應力混凝土連續鋼構橋最大達270m；大跨度斜拉橋的跨徑：預應力混凝土橋面的達432m(銅陵長江大橋)，鋼與混凝土結合橋面的最大達602m(楊浦大橋)。橋梁結構當前面臨的問題主要是如何提高質量，特別是耐久性問題，而不再經濟不經濟、用與不用的問題了。高效預應力混凝土在房屋建筑中的應用由于房屋建筑本身的特殊性，目前仍處于由低強鋼材向高強鋼材、向高效預應力混凝土過渡的階段，出現現澆后張熱、預制先張冷的現象，發展很不平衡，前景也不太明朗。下面對預應力混凝土結構一些問題和對策進行分析。

我國現澆后張無粘結雙向平板造價偏貴的原因在于普通鋼筋用量太多，而無粘結筋用量與國外相比差別不太大。普鋼用量大是由于對無粘結筋耐久性的擔心，作為強度的第二道防線，因為現有工藝還不能完全滿足全封閉防水的要求。當然，設計、施工缺乏經驗、技術規章制度不全、缺少有效的監督管理體制等等也都是原因。要降低普通鋼筋用量，一方面，要投人力量認真解決單根鋼絞線無粘結束成套裝置的全封閉防水問題，包括張拉端和固定端錨具與束的全封閉連接做法和提高塑料套管的韌性與強度，并取用12.7ram鋼絞線代替15.4mm的鋼絞線以減少在工程應用中來與束的間距；另一方面，要努力學習和掌握國外設計、施工技術和有關規章制度，這些都是通過多次重復實驗驗證并經過長期實踐的經驗總結，可以直接套用，作到迎頭趕上，從而避免“從零開始”的大量重復勞動。這樣，困擾無粘結預應力筋的問題都會很快得到解決，無粘結筋不僅會價廉物美地大量用于平板結構，也會較多應用于其他結構，代替傳統的灌漿有料結后張預應力筋。

參 考 文 獻

[1]熊學玉．預應力結構原理與設計[M]．北京：中國建筑工業出版社，2004

[2]吳之乃，王有為，吳慧娟主編．建筑業1O項新技術及應用[M]．北京：中國建筑工業出版社，2001

[3]中國土木工程學會高強混凝土委員會．高強混凝土結構設計與施工指南[M]．北京：中國建筑工業出版社，2001