預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

張建青

(大同市盛林信息咨詢服務(wù)有限公司，山西大同 037000)

通常來(lái)說，因?yàn)榛炷量估瓘?qiáng)度主極限拉應(yīng)變小，在使用荷載條件下，普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)往往會(huì)有裂縫。對(duì)于構(gòu)件來(lái)說，實(shí)際上決不允許出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，相關(guān)的受拉鋼筋的應(yīng)力很小;而對(duì)于允許開裂的構(gòu)件來(lái)說，一旦受拉鋼筋應(yīng)力過大，則裂縫太大。因此，普通鋼筋混凝土的應(yīng)用中，高強(qiáng)度鋼筋不能發(fā)揮作用，而提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)的作用更不明顯，只有預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)能起作用，所以它已成為當(dāng)前土木工程領(lǐng)域的重要結(jié)構(gòu)形式，本文將分析預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，進(jìn)一步發(fā)展預(yù)應(yīng)力技術(shù)。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件可以延緩混凝土構(gòu)件發(fā)生開裂現(xiàn)象，又能使構(gòu)件的抗裂度和剛度得以增強(qiáng)，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)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(diǎn)，為采用高強(qiáng)度混凝土提供了充分準(zhǔn)備，所以工程人員一定要優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。1)控制裂縫等級(jí)較高的結(jié)構(gòu)。首先要求裂縫控制等級(jí)較高的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，比如水池、油罐、水利、港口工程結(jié)構(gòu)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(qū)，要求極嚴(yán)，只有采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)才能滿足要求，確保結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)裂縫，不出現(xiàn)裂縫寬度允許超出極限值。2)采用高強(qiáng)輕質(zhì)的材料結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代化建設(shè)的工程構(gòu)造中，由于大跨度和承受重型構(gòu)件的應(yīng)用越來(lái)越普及，要滿足這些工程建設(shè)的需求，盡量選取高強(qiáng)輕質(zhì)材料，其結(jié)構(gòu)能減小截面、削弱自重。另外，如果對(duì)其結(jié)構(gòu)變形造成的裂縫進(jìn)行控制，就必須采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，用來(lái)提高剛度，減小變形，控制裂縫，才能真正發(fā)揮高強(qiáng)度材料的使用價(jià)值。3)控制剛度和變形高的結(jié)構(gòu)。在工程建設(shè)中，對(duì)于剛度和變形控制結(jié)構(gòu)的要求較高，所以對(duì)構(gòu)件剛度和變形的控制要求也越來(lái)越嚴(yán)，比如廠房吊車梁，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，構(gòu)件抗裂度會(huì)大大增強(qiáng)，并能減小其裂縫的寬度，有效控制變形。此外，在預(yù)壓應(yīng)力的偏心作用下，構(gòu)件會(huì)發(fā)生反拱，這種情形還可以抵消或減小荷載在應(yīng)用過程中造成的變形。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

1)關(guān)于混凝土材料:要求強(qiáng)度高、收縮小、徐變小，以及快硬和早強(qiáng)。2)關(guān)于鋼筋或鋼絞線材料:要求強(qiáng)度高、具有特定的塑性和優(yōu)良加工性能，此外，混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度還要達(dá)到一定要求。3)關(guān)于錨具材料:要求預(yù)應(yīng)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(qiáng)，適用性要好，使預(yù)應(yīng)力筋擁有更好的強(qiáng)度。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)

1)按截面應(yīng)力劃分。按截面的應(yīng)力來(lái)劃分，必須依據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的具體情況進(jìn)行具體分析，基于預(yù)應(yīng)力大小對(duì)構(gòu)件截面裂縫的控制程度，完全可以設(shè)計(jì)為全預(yù)應(yīng)力，或者設(shè)計(jì)為部分預(yù)應(yīng)力。所謂全預(yù)應(yīng)力混凝土，主要是指構(gòu)件在使用荷載截面作用下沒有拉應(yīng)力的要求下進(jìn)行設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土。它的優(yōu)點(diǎn)是抗裂性較好、抗疲勞性佳;缺點(diǎn):反拱值過大、延性差。而部分預(yù)應(yīng)力混凝土是指當(dāng)構(gòu)件在使用荷載作用下允許出現(xiàn)裂縫，但是最大裂縫不能超過允許值的要求下進(jìn)行設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土。它的優(yōu)點(diǎn)是能合理控制裂縫，節(jié)約鋼材;缺點(diǎn)是控制反拱值不大，延性較好。

2)按結(jié)構(gòu)體系劃分。按結(jié)構(gòu)的體系來(lái)劃分，由于預(yù)應(yīng)力鋼筋與主構(gòu)件存在著特殊的布置關(guān)系，其結(jié)構(gòu)分為普通預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，以及張弦桿結(jié)構(gòu)。普通預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是在截面內(nèi)部配置張拉鋼筋和張拉鋼絞線，用來(lái)張拉纖維而形成的混凝土結(jié)構(gòu)。體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是當(dāng)前結(jié)構(gòu)研究的重點(diǎn)，主要是將張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋放置在構(gòu)件體外。此外，另一種張弦桿結(jié)構(gòu)則屬于組合結(jié)構(gòu)，基本上由施加預(yù)應(yīng)力的鋼筋、撐桿與上弦桿合成，其效果比較優(yōu)。

3)按施工方法劃分。按施工方法劃分，對(duì)于傳統(tǒng)分類來(lái)說，最常見的就是先張法和后張法，但是在現(xiàn)代化建設(shè)浪潮的推動(dòng)下，超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)有了較大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，這種超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在施工過程中，體現(xiàn)出了自身獨(dú)特的方法。與此同時(shí)，在張弦桿結(jié)構(gòu)中，它的預(yù)應(yīng)力張拉受下弦張拉纖維反向轉(zhuǎn)折的影響相當(dāng)大，在施工過程中，一定要先采用科學(xué)合理的施工方法來(lái)解決這些摩擦和預(yù)應(yīng)力損失的問題。

4)按應(yīng)用范圍劃分。依照應(yīng)用范圍進(jìn)行分類，除了常規(guī)橋梁和預(yù)制梁與空心板外，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)還廣泛應(yīng)用于大板結(jié)構(gòu)。在大板結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)又可以分為兩類，其一預(yù)應(yīng)力是為了解決較大板間隔問題，其二預(yù)應(yīng)力是為了解決樓板的裂縫問題。

4 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)存在的問題與對(duì)策

伴隨著高科技的不斷發(fā)展，高效預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)使用已波及全國(guó)，在房屋建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用空前繁榮。然而，由于房屋建筑不同于其他行業(yè)，其發(fā)展速度有限，目前仍處于由普通鋼材向高效預(yù)應(yīng)力混凝土方面發(fā)展過渡時(shí)期。當(dāng)然，由于“現(xiàn)澆后張”現(xiàn)象嚴(yán)重，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展很不平衡，我們必須進(jìn)一步分析預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)存在的問題及解決方案。

1)造價(jià)問題。在中國(guó)的工程施工過程中，“現(xiàn)澆后張”型無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的造價(jià)向來(lái)呈偏高趨勢(shì)，已引起工程界的強(qiáng)烈關(guān)注。比如，由于普通鋼筋用量比較多，使得現(xiàn)澆后張無(wú)粘結(jié)平板的造價(jià)也變得非常昂貴。在工程施工過程中，普鋼用量充足，擔(dān)心無(wú)粘結(jié)筋耐久性，能否用作強(qiáng)度的第二道防線，由于受限于國(guó)情，我國(guó)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(shè)計(jì)、技術(shù)，以及缺少監(jiān)督管理體制原因，所以，要從根本上降低普通鋼筋的使用數(shù)量，一定要集中精力認(rèn)真解決單根鋼絞線無(wú)粘而形成套裝置全封閉防水難題。

2)預(yù)應(yīng)力混凝土知識(shí)更新和技術(shù)改造問題。從近來(lái)年的工程建設(shè)情況來(lái)觀察，我國(guó)大多數(shù)工程企業(yè)都喜歡用冷處理普通鋼筋預(yù)應(yīng)力筋，因?yàn)樵O(shè)備簡(jiǎn)單，極其符合中國(guó)國(guó)情，在一定程度上促進(jìn)了我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土的快速發(fā)展。另外，當(dāng)蘇聯(lián)的設(shè)計(jì)規(guī)范達(dá)到對(duì)其構(gòu)件截面核算時(shí)，我們的書本教材只有規(guī)范條義和單凋的公式解釋，基本上沒有對(duì)教材進(jìn)行科學(xué)編寫，呈現(xiàn)給技術(shù)人員的只是一大堆公式、符號(hào)、規(guī)定，以及繁雜的計(jì)算過程，這種情況很難形成準(zhǔn)確統(tǒng)一被認(rèn)可的概念，最終讓技術(shù)人員無(wú)法學(xué)到科學(xué)的和系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用技能知識(shí)。因此，為了更新知識(shí)、改造技術(shù)，我們需要擺脫陳舊預(yù)應(yīng)力混凝土規(guī)范，轉(zhuǎn)向吸取并采納國(guó)外先進(jìn)的現(xiàn)代化預(yù)應(yīng)力混凝土知識(shí)，滿足現(xiàn)代化工程建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用的根本需求，使我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土的知識(shí)得到更新，技術(shù)得以改造。

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)擁有很多優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)的世界，其結(jié)構(gòu)的發(fā)展前途很可觀。雖然預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、施工等一系列相關(guān)應(yīng)用事項(xiàng)的難度都大于普通混凝土，但是在專業(yè)工程人員的努力鉆研下，預(yù)應(yīng)力混凝土材料規(guī)范日趨完善，而且越來(lái)越多的工程人員都積累了豐富的技術(shù)與管理經(jīng)驗(yàn)。不管怎么說，在未來(lái)的國(guó)家工程建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)必將更上一層樓。

［1］黨紅衛(wèi)．淺談?lì)A(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用［J］．企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2012(14):16-17．

［2］姚 寧，李明中．預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用［J］．華人時(shí)刊(中旬刊)，2012(7):88-89．

［3］劉祥龍．預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用［J］．青春歲月，2011(18):35-36．