预应力混凝土的工程应用

预应力混凝土的工程应用

摘要:预应力技术经过几十年的工程实践和不断研究，巳发展成为一项比较成熟的工程技术，其原理广泛应用于房屋建筑、桥梁工程等结构领域．本文简要介绍预应力混凝土的概念及工程中的发展情况作简要概述，来表明预应力混凝土的应用广泛性与广阔的发展前景。

关键词:预应力技术；混凝土；应用。

the engineering applications of prestressed concrete

mirando huang

Abstact: After decades of the engineering practice and constant study，prestressed technology has become in a relatively a mature engineering technology，which principle is widely used in housing construction，bridge and other structural areas. This article briefly describes the concept and the development of the prestressed concrete to show the widespread popularity and the broad prospects of the technology.

Keywords:prestressing technology;reinforced concrete;applications

0 前言

钢筋混凝土受拉与受弯等构件，由于混凝土的搞拉强度及极限拄应变值都很低，其极限拉应变约为0.1x10-3~~0.15x10-3，即每米只能拉长0.1到0.1mm，所以在使用荷载的条件下，通常都是带裂缝工作的。对于使用上不允许开裂的构件，受拉钢筋的应力只能用到20到30N/mm2，不能充分利用强度,为了满足变形和裂缝控制及使用要求，避免钢筋混凝土结构裂缝过早出现,充分利用高强度钢筋及高强度混凝土,现通过预加外力来减小荷载引起的混凝土拉应力，即引入了预应力混凝土的概念。

1 预应力混凝土介绍

1.1 定义

预应力混凝土是为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前，通过施加外力，使得构件受到的拉应力减小，甚至处于压应力状态下的混凝土构件。

1.2 目的

预压应力用来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而将结构构件的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态,以推迟混凝土裂缝的出现和开展，从而提高构件的抗裂性能和刚度。

1.3预应力混凝土的分类

1)根据预应力混凝土中预加应力的程度分为：全预应力混凝土（预应力混凝土结构物在全

部使用荷载的作用下不产生弯曲拉应力）、有限预应力混凝土（预应力混凝土结构物的

拉应力不超过规定的允许值）和部分预应力混凝土（预应力混凝土结构物在主承载方向产生的的拉应力没有限制）；

2)根据给预应力筋实施张拉是在预应力混凝土结构物形成之前或之后分为：先张法和后张

法两种。在水电工程中大都采用后张法施工；

3)根据预应力筋与混凝土结构物是否粘结分为：粘结（在预应力施加后，使混凝土结构物

对预应力筋产生握裹力并固结为一体）和无粘结（通过采取特殊工艺，使用某种介质将预应力筋与混凝土隔离，而预应力筋仍能沿其轴线移动）两种；

4)根据施加预应力的混凝土结构物体形特征分为：预应力混凝土板、杆、梁、闸墩、隧洞。2预应力混凝土工程应用

预应力混凝土经过近半个世纪的发展，现在已成为世界土建工程中一种非常重要的结构材料，应用范围日益扩大，由以往的单层、多层房屋、公路、铁路桥梁、轨枕、电杆、压力水管、储罐、水塔等，已扩大到高层建筑、地下建筑、高耸结构、水T建筑、海洋结构、机场跑道、核电站压力容器、大吨位船舶等方面。我国经过长期不懈的努力发展，摆脱了过去30年来预应力钢材强度低、品种杂乱、供不应求的局面，解决了预应力施工工艺中的关键问题，具备了基本完善的规范规程，建造了一大批具有国际水平的预应力混凝土结构。

2.1 预应力混凝土在房屋建筑上的应用

根据长期以来对预应力混凝土特性的研究，预应力混凝土对于我国房屋建筑工程起着关键性的作用。

(一)改善使用阶段的性能

受拉和受弯构件中采用预应力，可延缓裂缝出现并降低较高荷载水平时的裂缝开展宽度；采用预应力，也能降低甚至消除使用荷载下的挠度，因此，可跨越大的空间，建造大跨结构。提高受剪承载力。纵向预应力的施加可延缓混凝十构件中斜裂缝的形成，提高其受剪承载力。改善卸载石的恢复能力。混凝十构件上的荷载一旦卸去，预应力就会使裂缝完全闭合，大大改善结构构件的弹性恢复能力。提高耐疲劳强度。预应力作用可降低钢筋中应力循环幅度，而混凝土结构的疲劳破坏一般是由钢筋的疲劳所控制的。

(二)能充分利用高强度钢材，减轻结构自重

在普通钢筋混凝土结构中，由于裂缝和挠度问题，如使用高强度钢材，不可能充分发挥其强度。例如，1860Mpa级的高强钢绞线，如用于普通钢筋混凝土结构中，钢材强度发挥仅到20％，其结构性能早己满足不了使用要求，裂缝宽，挠度大；而采用预应力技术，不仅可控制结构使用阶段性能，而且能充分利用高强度钢材的潜能。这样，采用预应力，可大大节约钢材用量，并减小截面尺寸和混凝土用量，具有显著的经济效益。

(三)可调整结构内力

将预应力筋对混凝土结构的作用作为平衡全部和部分外荷载的反向荷载，成为调整结构内力和变形的手段。因此，现代预应力混凝土是解决建造大(大跨度、大空间建筑一工艺上和使用上要求的)、高(高层建筑、高耸结构)、重(重荷载、重型结构、转换层结构)、特(特种结构水池、电视塔、安全壳)等类建筑结构和工程结构物的不可缺少的、重要的结构材料和技术。

(四)预应力混凝土结构具有良好的抗震功能

当前国际混凝土结构工程界对预应力混凝土结构的抗震问题给予了重视。日本在1995年神户大阪地震之后，结合混凝土结构(包括预应力混凝土结构)在地震中的实际表现进行了调查并作了大量研究工作，其它国家也作了不少研究工作。研究表明预应力结构在地震区是能够应用的，和普通钢筋混凝土结构一样，需要的是合理的设计和施工。采用竖向预应力加固普通