预应力技术在混凝土结构中的应用

【摘 要】目前预应力技术已扩大到型钢、砖、石、木等各种结构材料,施工中用以常规技术难以解决的各种疑难问题.其原理就是充分利用高强度材料,设法在结构构件受荷载作用前,预先对外荷载引起的混凝土受拉区施加压力,以此产生的预压应力来减小或抵消外荷载所引起的混凝土拉应力,从而,使结构构件的拉应力不大,甚至处于受压状态,也就是可借助于混凝土较高的抗压能力来弥补其抗拉能力的不足.

【关 键 词】预应力概述；预应力混凝土特点及应用；预应力混凝土材料要求

一、预应力混凝土的主要特点及应用

预应力混凝土的构件可延缓混凝土构件的开裂,提高构件的抗裂度和刚度,并取得节约钢材,减轻自重的效果,克服了普通混凝土的主要缺点,也为采用高强度混凝土创造了条件.预应力混凝土结构虽具有一系列优点,但预应力混凝土的结构的构造、施工和计算均较普通混凝土复杂,因而对下列结构,宜优先采用预应力结构.要求裂缝控制等级较高的结构.如水池、油罐、原子能反应堆、受到侵蚀性介质作用的工业厂房、水利、海洋、港口工程结构物等,要求有较高的密闭性或耐久性,在裂缝控制上要求较严,采用预应力混凝土结构,能满足这些要求：不出现裂缝或裂缝宽度不超过允许的极限值.在工程构造中,为了建造大跨度或承受重型荷载的构件,要求高强轻质材料,以减小截面、减轻自重,但又要控制变形记裂缝,采用预应力混凝土结构,可提高刚度,减小变形和对裂缝加以控制,并能充分发挥高强度材料的作用.对构件的刚度和变形控制要求较高的结构构件,如工业厂房中的吊车梁,码头和桥梁中打垮度梁式结构等,采用预应力混凝土结构,可以提高构件的抗裂度或减小裂缝宽度,变形也易于控制.

二、预应力混凝土的材料及要求

（1）混凝土要求.强度高；收缩、徐变小；快硬、早强.（2）钢筋或钢绞线要求.强度高；具有一定的塑性；良好的加工性能；与混凝土之间有较好的粘结强度.（3）锚具要求.预应力筋锚具、夹具和连接器应具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适用性,能保证充分发挥预应力筋的强度.预应力筋的种类.预应力筋通常由单根或成束的钢丝、钢绞线或钢筋组成.按性质划分,预应力筋包括金属预应力筋和非金属预应力筋两类.常用的金属预应力筋可分为钢丝、钢绞线和热处理钢筋.非金属预应力筋主要指纤维增强塑料预应力筋.常用的预应力筋.钢丝冷拔低碳钢丝,直径：3～5mm；碳素钢丝,直径：3～8mm；钢绞线：由7根碳素钢丝缠绕而成；热处理钢筋：直径：6～10mm热轧螺纹钢筋,直径：25～32mm.预应力筋的检验.一是钢丝的检验：外观检查；力学性能试验.二是钢绞线的检验：成批验收；屈服强度和松弛试验；外观检查和力学性能检验.三是热处理钢筋的检验：外观检查；拉伸试验.

三、预应力混凝土结构面临的问题及对策

近十几年来,在应用高效预应力混凝土方面取得了较大的进展.各种桥梁结构的型式、跨径和施工方法都有了很大进步.预制预应力混凝土简支架的经济跨度铁道桥架已扩大到40m；公路与城市桥梁扩大到50m；预应力混凝土连续钢构桥最大达270m；大跨度斜拉桥的跨径：预应力混凝土桥面的达432m(铜陵长江大桥),钢与混凝土结合桥面的最大达602m(杨浦大桥).桥梁结构当前面临的问题主要是如何提高质量,特别是耐久性问题,而不再经济不经济、用与不用的问题了.高效预应力混凝土在房屋建筑中的应用由于房屋建筑本身的特殊性,目前仍处于由低强钢材向高强钢材、向高效预应力混凝土过渡的阶段,出现现浇后张热、预制先张冷的现象,发展很不平衡,前景也不太明朗.下面对预应力混凝土结构一些问题和对策进行分析.

我国现浇后张无粘结双向平板造价偏贵的原因在于普通钢筋用量太多,而无粘结筋用量与国外相比差别不太大.普钢用量大是由于对无粘结筋耐久性的担心,作为强度的第二道防线,因为现有工艺还不能完全满足全封闭防水的要求.当然,设计、施工缺乏经验、技术规章制度不全、缺少有效的监督管理体制等等也都是原因.要降低普通钢筋用量,一方面,要投人力量认真解决单根钢绞线无粘结束成套装置的全封闭防水问题,包括张拉端和固定端锚具与束的全封闭连接做法和提高塑料套管的韧性与强度,并取用12.7ram钢绞线代替15.4mm的钢绞线以减少在工程应用中来与束的间距；另一方面,要努力学习和掌握国外设计、施工技术和有关规章制度,这些都是通过多次重复实验验证并经过长期实践的经验总结,可以直接套用,作到迎头赶上,从而避免“从零开始”的大量重复劳动.这样,困扰无粘结预应力筋的问题都会很快得到解决,无粘结筋不仅会价廉物美地大量用于平板结构,也会较多应用于其他结构,代替传统的灌浆有料结后张预应力筋.