预应力技术在混凝土结构中的应用

张建青

(大同市盛林信息咨询服务有限公司，山西大同 037000)

通常来说，因为混凝土抗拉强度主极限拉应变小，在使用荷载条件下，普通钢筋混凝土结构往往会有裂缝。对于构件来说，实际上决不允许出现开裂现象，相关的受拉钢筋的应力很小;而对于允许开裂的构件来说，一旦受拉钢筋应力过大，则裂缝太大。因此，普通钢筋混凝土的应用中，高强度钢筋不能发挥作用，而提高混凝土强度等级的作用更不明显，只有预应力混凝土结构能起作用，所以它已成为当前土木工程领域的重要结构形式，本文将分析预应力技术在混凝土结构中的应用，进一步发展预应力技术。

1 预应力混凝土结构特点及应用

预应力混凝土构件可以延缓混凝土构件发生开裂现象，又能使构件的抗裂度和刚度得以增强，最终实现节约钢材、减轻自重的目的。换句话说，它在一定程度上摒弃了普通混凝土的缺点，为采用高强度混凝土提供了充分准备，所以工程人员一定要优先采用预应力结构。1)控制裂缝等级较高的结构。首先要求裂缝控制等级较高的结构构件，比如水池、油罐、水利、港口工程结构物等等，这些都要具备较高的密闭性和耐久性，特别是在裂缝控制区，要求极严，只有采用预应力混凝土结构才能满足要求，确保结构不出现裂缝，不出现裂缝宽度允许超出极限值。2)采用高强轻质的材料结构。现代化建设的工程构造中，由于大跨度和承受重型构件的应用越来越普及，要满足这些工程建设的需求，尽量选取高强轻质材料，其结构能减小截面、削弱自重。另外，如果对其结构变形造成的裂缝进行控制，就必须采用预应力混凝土结构，用来提高刚度，减小变形，控制裂缝，才能真正发挥高强度材料的使用价值。3)控制刚度和变形高的结构。在工程建设中，对于刚度和变形控制结构的要求较高，所以对构件刚度和变形的控制要求也越来越严，比如厂房吊车梁，应用预应力混凝土结构进行施工，构件抗裂度会大大增强，并能减小其裂缝的宽度，有效控制变形。此外，在预压应力的偏心作用下，构件会发生反拱，这种情形还可以抵消或减小荷载在应用过程中造成的变形。

2 预应力混凝土的材料

1)关于混凝土材料:要求强度高、收缩小、徐变小，以及快硬和早强。2)关于钢筋或钢绞线材料:要求强度高、具有特定的塑性和优良加工性能，此外，混凝土的粘结强度还要达到一定要求。3)关于锚具材料:要求预应力筋锚具、夹具和连接器都要有可靠的锚固性，承载能力要强，适用性要好，使预应力筋拥有更好的强度。

3 预应力混凝土的结构

1)按截面应力划分。按截面的应力来划分，必须依据预应力混凝土结构的具体情况进行具体分析，基于预应力大小对构件截面裂缝的控制程度，完全可以设计为全预应力，或者设计为部分预应力。所谓全预应力混凝土，主要是指构件在使用荷载截面作用下没有拉应力的要求下进行设计的预应力混凝土。它的优点是抗裂性较好、抗疲劳性佳;缺点:反拱值过大、延性差。而部分预应力混凝土是指当构件在使用荷载作用下允许出现裂缝，但是最大裂缝不能超过允许值的要求下进行设计的预应力混凝土。它的优点是能合理控制裂缝，节约钢材;缺点是控制反拱值不大，延性较好。

2)按结构体系划分。按结构的体系来划分，由于预应力钢筋与主构件存在着特殊的布置关系，其结构分为普通预应力结构、体外预应力结构，以及张弦杆结构。普通预应力结构是在截面内部配置张拉钢筋和张拉钢绞线，用来张拉纤维而形成的混凝土结构。体外预应力结构是当前结构研究的重点，主要是将张拉预应力钢筋放置在构件体外。此外，另一种张弦杆结构则属于组合结构，基本上由施加预应力的钢筋、撑杆与上弦杆合成，其效果比较优。

3)按施工方法划分。按施工方法划分，对于传统分类来说，最常见的就是先张法和后张法，但是在现代化建设浪潮的推动下，超长预应力结构有了较大的发展优势，这种超长预应力结构在施工过程中，体现出了自身独特的方法。与此同时，在张弦杆结构中，它的预应力张拉受下弦张拉纤维反向转折的影响相当大，在施工过程中，一定要先采用科学合理的施工方法来解决这些摩擦和预应力损失的问题。

4)按应用范围划分。依照应用范围进行分类，除了常规桥梁和预制梁与空心板外，预应力结构还广泛应用于大板结构。在大板结构范围内又可以分为两类，其一预应力是为了解决较大板间隔问题，其二预应力是为了解决楼板的裂缝问题。

4 预应力混凝土结构存在的问题与对策

伴随着高科技的不断发展，高效预应力混凝土技术使用已波及全国，在房屋建筑工程领域的应用空前繁荣。然而，由于房屋建筑不同于其他行业，其发展速度有限，目前仍处于由普通钢材向高效预应力混凝土方面发展过渡时期。当然，由于“现浇后张”现象严重，预应力混凝土结构的发展很不平衡，我们必须进一步分析预应力混凝土结构存在的问题及解决方案。

1)造价问题。在中国的工程施工过程中，“现浇后张”型无粘结预应力混凝土的造价向来呈偏高趋势，已引起工程界的强烈关注。比如，由于普通钢筋用量比较多，使得现浇后张无粘结平板的造价也变得非常昂贵。在工程施工过程中，普钢用量充足，担心无粘结筋耐久性，能否用作强度的第二道防线，由于受限于国情，我国目前的工艺还不能完全满足全封闭防水的基本要求，再加上设计、技术，以及缺少监督管理体制原因，所以，要从根本上降低普通钢筋的使用数量，一定要集中精力认真解决单根钢绞线无粘而形成套装置全封闭防水难题。

2)预应力混凝土知识更新和技术改造问题。从近来年的工程建设情况来观察，我国大多数工程企业都喜欢用冷处理普通钢筋预应力筋，因为设备简单，极其符合中国国情，在一定程度上促进了我国预应力混凝土的快速发展。另外，当苏联的设计规范达到对其构件截面核算时，我们的书本教材只有规范条义和单凋的公式解释，基本上没有对教材进行科学编写，呈现给技术人员的只是一大堆公式、符号、规定，以及繁杂的计算过程，这种情况很难形成准确统一被认可的概念，最终让技术人员无法学到科学的和系统的实际应用技能知识。因此，为了更新知识、改造技术，我们需要摆脱陈旧预应力混凝土规范，转向吸取并采纳国外先进的现代化预应力混凝土知识，满足现代化工程建筑设计应用的根本需求，使我国预应力混凝土的知识得到更新，技术得以改造。

5 结语

预应力混凝土的结构拥有很多优点，在未来的世界，其结构的发展前途很可观。虽然预应力混凝土结构的构造、施工等一系列相关应用事项的难度都大于普通混凝土，但是在专业工程人员的努力钻研下，预应力混凝土材料规范日趋完善，而且越来越多的工程人员都积累了丰富的技术与管理经验。不管怎么说，在未来的国家工程建设领域内，预应力混凝土技术必将更上一层楼。

［1］党红卫．浅谈预应力技术在混凝土结构中的应用［J］．企业导报，2012(14):16-17．

［2］姚 宁，李明中．预应力技术在混凝土结构中的应用［J］．华人时刊(中旬刊)，2012(7):88-89．

［3］刘祥龙．预应力技术在混凝土结构中的应用［J］．青春岁月，2011(18):35-36．