浅谈现代预应力混凝土技术

　　摘要：预应力混凝土技术是结构工程中一项先进的、有潜力的、有发展前途的技术，该技术的发展,将推动工程结构的发展。预应力混凝土不仅节约钢材,更重要的是改善结构的功能,满足建设事业的需要。在大垮高层、特种结构中，预应力技术的应用能充分体现它的作用和优越性。
　　一、 现代预应力混凝土的优越性
　　㈠抗裂性好，刚度大。由于对构件施加预应力，大大推迟了裂缝的出现，在使用荷载作用下，构件可不出现裂缝，或使裂缝推迟出现，所以提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性。
　　㈡节省材料，减小自重。其结构由于必须采用高强度材料，因此可减少钢筋用量和构件截面尺寸，节省钢材和混凝土，降低结构自重，对大跨度和重荷载结构有着明显的优越性。
　　㈢提高构件的抗剪能力。试验表明，纵向预应力钢筋起着锚栓的作用，阻碍着构件斜裂缝的出现与开展，又由于预应力混凝土梁的曲线钢筋（束）合力的竖向分力将部分地抵消剪力。
　　㈣提高受压构件的稳定性。当受压构件长细比较大时，在受到一定的压力后便容易被压弯，以致丧失稳定而破坏。如果对钢筋混凝土柱施加预应力，使纵向受力钢筋张拉得很紧，不但预应力钢筋本身不容易压弯，而且可以帮助周围的混凝土提高抵抗压弯的能力。
　　㈤提高构件的耐疲劳性能。因为具有强大预应力的钢筋，在使用阶段因加荷或卸荷所引起的应力变化幅度相对较小，故此可提高抗疲劳强度，这对承受动荷载的结构来说是很有利的。
　　二、现代预应力混凝土技术的分类
　　㈠全预应力混凝土
　　主要是指以施加的预压应力超过荷载产生的拉应力,混凝土不承受拉力当然也不会开裂,即保持全截面受压的混凝土。
　　这种混凝土由于采用高强度钢材与混凝土,可以大大节省材料用量,应不出现拉应力,不开裂,刚度大,抗疲劳性能好,在腐蚀性环境下可保护钢材免受侵蚀,特别适宜于建造有防渗漏要求的水池等结构。在恒载小、活载大且长期持续作用值较小的情况下,预压区混凝土由于长期处于高压应力状态会引起大的徐变,当预压应力过大时,还将在混凝土构件中产生顺着钢筋纵向水平裂缝,有时尚需在预拉区设置预应力筋,结构延性差对抗震不利。
　　㈡部分预应力混凝土
　　它主要是指所设计的构件在荷载短期效应组合下,受拉边缘允许产生相当的拉应力或开裂的混凝土。这种预应力混凝土能较好的控制反拱,可提高延性。由于部分预应力混凝土结构中配了非预应力钢筋,提高了结构的延性和反复荷载作用下结构的能量消耗能力,对抗震结构尤为有利,可合理的控制裂缝。根据结构使用要求,在长期持续活荷载作用下既可以设计成开裂的,也可以按拉应力为零设计成不开裂的。
　　㈢预应力筋平衡荷载混凝土
　　预应力筋平衡荷载混凝土主要是指把预应力筋主要看作是用来平衡构件上的荷载。预应力筋做成与外荷载作用下弯矩图相同形状,预应力筋引起的反向等效荷载恰好等于外荷载,梁将处于均匀受压应力状态,如轴心受压构件一样处于平直状态中。它还可以改善预应力筋平衡荷载混凝土，可做成大跨度结构,增加使用面积，减小结构高度,减轻结构自重,从而减轻地震力影响等。
　　㈣无粘结部分预应力混凝土
　　无粘结预应力筋是指在钢筋表面涂以润滑防腐油脂,外包塑料管,施工时和普通钢筋一样,直接放入模板内浇筑混凝土。当混凝土达到规定的设计强度后,可进行张拉。
　　优点:1.不需要预留孔道或埋管、穿束、灌浆等多道工序,施工简便。
　　2.摩擦损失小。
　　3.由于不受预埋管的约束,故布置钢筋灵活,对多跨连续结构和楼板、屋盖结构最为适宜。
　　㈤高效预应力混凝土
　　高效预应力混凝土是采用高强预应力钢材、高强混凝土为特征的预应力混凝土。这种预应力混凝土节约效果明显,结构功能及质量优良。
　　三、 现代预应力混凝土使用时的注意事项
　　㈠裂缝宽度控制
　　凭着口前关于裂缝宽度控制的知识,我们可以保证把在全部荷载作用下的裂缝宽度控制在0.1或0.2毫米以内。并且,我们可以这样来选择预应力度,使结构物在恒载和大部分活载作用下裂缝由于压应力存在而闭合。
　　在偶而出现拉应力的区域,可以在接近混疑土表面处加上少量粘结钢筋来控制裂缝。更好的办法是用5到8毫米的刻痕钢丝按50到100毫米间距焊成钢丝网。这样的裂缝是有限的,Τ员为预应力的作用使变形保持较小。
　　随着对裂缝控钊了解的深人,我们就更深信这种用炸成钢丝网或蔑的简单方法提供的“表面钢筋”将是今后盛行的趋势。
　　只要将悯丝叫戎滚弯戍箍筋形式,这种加筋方法也可以用来抵抗平均剪切和扭转产生的主拉应力。在将来的简Ω匕设计中,如果设置一定数最的户种“丧7川径筋”,就可以不再需要现有畏魔的剪切和扭转钢筋。
　　如果我们引入裂缝控制作为使用性能的控制标准,少Ζ4且根帐环境条件限制裂凝宽度。那么就可户取消所有关干荷载作用下拉应力的限制,因为庄略去了许多次应力的前提下,这种限制只能是学究式的。
　　㈡徐变变形
　　预应力混凝上结构物良好的使用性能的第二个要求是避免龟大的徐变变形。那就是说我们应该这样来选择预应力度和梁体受拉翼缘的尺寸,即在恒载作用下的纵向压应力不要太高,或者是在拉、压边缘间的应力幅度不要过大。这些要求再次表明应避免全预应力。
　　对于不受气候影响的房屋结构,只要在全部恒载,甚至80%的恒载时没有拉应力就足够了。这种情况下预应力的日的是减少开裂和根据使用要求限制挠度。
　　㈢预应力的抗震设计
　　在材料方面要求，抗震等级为一级的框架梁混凝土强度等级不宜低于C30,一般梁板不应低于C20,这显然不含预应力结构,因为不考虑抗震时采用钢绞线的预应力结构要求不低于C40抗震规范指出纵向钢筋宜选用Ⅱ、Ⅲ级变形钢筋,至于高强预应力钢材则根本未涉及。
　　在钢材配用方面要求，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值之比不应小于1.25。钢筋的屈服强度实测值与强度标准值之比,对于一级抗震等级不应大于1.25;对于二级抗震等级不应大于1.4。
　　四、 结语

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