預應力技術在混凝土結構中的應用

張建青

(大同市盛林信息咨詢服務有限公司，山西大同 037000)

通常來說，因為混凝土抗拉強度主極限拉應變小，在使用荷載條件下，普通鋼筋混凝土結構往往會有裂縫。對于構件來說，實際上決不允許出現開裂現象，相關的受拉鋼筋的應力很小;而對于允許開裂的構件來說，一旦受拉鋼筋應力過大，則裂縫太大。因此，普通鋼筋混凝土的應用中，高強度鋼筋不能發揮作用，而提高混凝土強度等級的作用更不明顯，只有預應力混凝土結構能起作用，所以它已成為當前土木工程領域的重要結構形式，本文將分析預應力技術在混凝土結構中的應用，進一步發展預應力技術。

1 預應力混凝土結構特點及應用

預應力混凝土構件可以延緩混凝土構件發生開裂現象，又能使構件的抗裂度和剛度得以增強，最終實現節約鋼材、減輕自重的目的。換句話說，它在一定程度上摒棄了普通混凝土的缺點，為采用高強度混凝土提供了充分準備，所以工程人員一定要優先采用預應力結構。1)控制裂縫等級較高的結構。首先要求裂縫控制等級較高的結構構件，比如水池、油罐、水利、港口工程結構物等等，這些都要具備較高的密閉性和耐久性，特別是在裂縫控制區，要求極嚴，只有采用預應力混凝土結構才能滿足要求，確保結構不出現裂縫，不出現裂縫寬度允許超出極限值。2)采用高強輕質的材料結構。現代化建設的工程構造中，由于大跨度和承受重型構件的應用越來越普及，要滿足這些工程建設的需求，盡量選取高強輕質材料，其結構能減小截面、削弱自重。另外，如果對其結構變形造成的裂縫進行控制，就必須采用預應力混凝土結構，用來提高剛度，減小變形，控制裂縫，才能真正發揮高強度材料的使用價值。3)控制剛度和變形高的結構。在工程建設中，對于剛度和變形控制結構的要求較高，所以對構件剛度和變形的控制要求也越來越嚴，比如廠房吊車梁，應用預應力混凝土結構進行施工，構件抗裂度會大大增強，并能減小其裂縫的寬度，有效控制變形。此外，在預壓應力的偏心作用下，構件會發生反拱，這種情形還可以抵消或減小荷載在應用過程中造成的變形。

2 預應力混凝土的材料

1)關于混凝土材料:要求強度高、收縮小、徐變小，以及快硬和早強。2)關于鋼筋或鋼絞線材料:要求強度高、具有特定的塑性和優良加工性能，此外，混凝土的粘結強度還要達到一定要求。3)關于錨具材料:要求預應力筋錨具、夾具和連接器都要有可靠的錨固性，承載能力要強，適用性要好，使預應力筋擁有更好的強度。

3 預應力混凝土的結構

1)按截面應力劃分。按截面的應力來劃分，必須依據預應力混凝土結構的具體情況進行具體分析，基于預應力大小對構件截面裂縫的控制程度，完全可以設計為全預應力，或者設計為部分預應力。所謂全預應力混凝土，主要是指構件在使用荷載截面作用下沒有拉應力的要求下進行設計的預應力混凝土。它的優點是抗裂性較好、抗疲勞性佳;缺點:反拱值過大、延性差。而部分預應力混凝土是指當構件在使用荷載作用下允許出現裂縫，但是最大裂縫不能超過允許值的要求下進行設計的預應力混凝土。它的優點是能合理控制裂縫，節約鋼材;缺點是控制反拱值不大，延性較好。

2)按結構體系劃分。按結構的體系來劃分，由于預應力鋼筋與主構件存在著特殊的布置關系，其結構分為普通預應力結構、體外預應力結構，以及張弦桿結構。普通預應力結構是在截面內部配置張拉鋼筋和張拉鋼絞線，用來張拉纖維而形成的混凝土結構。體外預應力結構是當前結構研究的重點，主要是將張拉預應力鋼筋放置在構件體外。此外，另一種張弦桿結構則屬于組合結構，基本上由施加預應力的鋼筋、撐桿與上弦桿合成，其效果比較優。

3)按施工方法劃分。按施工方法劃分，對于傳統分類來說，最常見的就是先張法和后張法，但是在現代化建設浪潮的推動下，超長預應力結構有了較大的發展優勢，這種超長預應力結構在施工過程中，體現出了自身獨特的方法。與此同時，在張弦桿結構中，它的預應力張拉受下弦張拉纖維反向轉折的影響相當大，在施工過程中，一定要先采用科學合理的施工方法來解決這些摩擦和預應力損失的問題。

4)按應用范圍劃分。依照應用范圍進行分類，除了常規橋梁和預制梁與空心板外，預應力結構還廣泛應用于大板結構。在大板結構范圍內又可以分為兩類，其一預應力是為了解決較大板間隔問題，其二預應力是為了解決樓板的裂縫問題。

4 預應力混凝土結構存在的問題與對策

伴隨著高科技的不斷發展，高效預應力混凝土技術使用已波及全國，在房屋建筑工程領域的應用空前繁榮。然而，由于房屋建筑不同于其他行業，其發展速度有限，目前仍處于由普通鋼材向高效預應力混凝土方面發展過渡時期。當然，由于“現澆后張”現象嚴重，預應力混凝土結構的發展很不平衡，我們必須進一步分析預應力混凝土結構存在的問題及解決方案。

1)造價問題。在中國的工程施工過程中，“現澆后張”型無粘結預應力混凝土的造價向來呈偏高趨勢，已引起工程界的強烈關注。比如，由于普通鋼筋用量比較多，使得現澆后張無粘結平板的造價也變得非常昂貴。在工程施工過程中，普鋼用量充足，擔心無粘結筋耐久性，能否用作強度的第二道防線，由于受限于國情，我國目前的工藝還不能完全滿足全封閉防水的基本要求，再加上設計、技術，以及缺少監督管理體制原因，所以，要從根本上降低普通鋼筋的使用數量，一定要集中精力認真解決單根鋼絞線無粘而形成套裝置全封閉防水難題。

2)預應力混凝土知識更新和技術改造問題。從近來年的工程建設情況來觀察，我國大多數工程企業都喜歡用冷處理普通鋼筋預應力筋，因為設備簡單，極其符合中國國情，在一定程度上促進了我國預應力混凝土的快速發展。另外，當蘇聯的設計規范達到對其構件截面核算時，我們的書本教材只有規范條義和單凋的公式解釋，基本上沒有對教材進行科學編寫，呈現給技術人員的只是一大堆公式、符號、規定，以及繁雜的計算過程，這種情況很難形成準確統一被認可的概念，最終讓技術人員無法學到科學的和系統的實際應用技能知識。因此，為了更新知識、改造技術，我們需要擺脫陳舊預應力混凝土規范，轉向吸取并采納國外先進的現代化預應力混凝土知識，滿足現代化工程建筑設計應用的根本需求，使我國預應力混凝土的知識得到更新，技術得以改造。

5 結語

預應力混凝土的結構擁有很多優點，在未來的世界，其結構的發展前途很可觀。雖然預應力混凝土結構的構造、施工等一系列相關應用事項的難度都大于普通混凝土，但是在專業工程人員的努力鉆研下，預應力混凝土材料規范日趨完善，而且越來越多的工程人員都積累了豐富的技術與管理經驗。不管怎么說，在未來的國家工程建設領域內，預應力混凝土技術必將更上一層樓。

［1］黨紅衛．淺談預應力技術在混凝土結構中的應用［J］．企業導報，2012(14):16-17．

［2］姚 寧，李明中．預應力技術在混凝土結構中的應用［J］．華人時刊(中旬刊)，2012(7):88-89．

［3］劉祥龍．預應力技術在混凝土結構中的應用［J］．青春歲月，2011(18):35-36．