预应力混凝土结构施工要点分析

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摘要：预应力混凝士不仅较为广泛地应用于工业与民用建筑，而且已应用到矿井支架、海港码头、造船等方面，预应力混凝土构件与普通混凝土构件相比，除了能提高构件的抗裂度和刚度外，还具有能增加构件的耐久性，节约材料，减少自重等优点。笔者介绍预应力混凝土结构施工发展现状及特点，提出了结构混凝土的问题与发展趋势，并分析混凝土预应力技术对策。 

关键词：预应力；混凝土；施工  abstract: prestressed concrete not only widely used in industrial and civil buildings, and has been applied to the mine bracket, port terminals, such as shipbuilding, prestressed concrete and ordinary concrete member compared, in addition can improve the component cracking strength and rigidity, but also has to increase the durability of structural member, save material, reduce weight etc.. the author introduces the development of prestressed concrete structure construction current situation and characteristic; put forward the concrete problems and development trend, and the analysis of prestressed concrete technology countermeasure.  key words: prestressed concrete; construction;  中图分类号：tu71文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）  一、预应力混凝土结构施工的发展现状及特点  1、预应力混凝土工程施工技术发展现状。众所周知，预应力是预加应力的简称。预应力混凝土结构就是通过人为方式对混凝土或是钢筋混凝土内部施加内应力，该内应力的分布形式和数值大小可将外荷载引起的构件应力抵消至设计预期的程度。预应力混凝土施工的分类，预应力混凝土按施加预应力的方式分为先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土：按施加预应力的手段分为机械张拉预应力混凝土和电热张拉预应力混凝土；按预应力筋与混凝土的粘结状态分为有粘结预应力混凝土与无粘结预应力混凝土：按施加预应力大小的程度分为全预应力混凝土和部分预应力混凝土。先张法法施工多在预制场使用，施工现场较少应用。2、工程中应用预应力混凝土施工的特点在预应力混凝土结构的施工，必须同时考虑施工时结构受力情况和现场施工条件，从而选定采取适合的施工方法。预应力混凝土结构与普通钢筋混凝土结构相比，具有下列主要优点： （1）改善使用阶段的性能，使结构抗裂性好，刚度加强。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，提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性。因此，可跨越大的空间，建造大跨结构。像钢筋混凝土屋架下弦、工业工厂水池、石油化工类工厂油罐、压力容器等施加预应力也是尤为重要的。（2）提高受剪承载力。由于纵向预应力钢筋的锚栓作用，阻碍了构件斜裂缝的出现，同时纵向预应力的施加也可延缓混凝土构件中斜裂缝的形成，预应力混凝土梁曲线钢筋合力的竖向分力将部分地抵消剪力，综合作用从而提高结构的整体受剪承载力。（3）改善卸载后的恢复能力。混凝土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。（4）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(而不是由混凝土的疲劳)所控制的。所以可以提高结构抗疲劳程度，这对承受动荷载作用的结构十分有利。（5）相对节省材料，能充分利用高强度钢材，减轻结构自重。这可以减轻在普通钢筋混凝土结构中常发生的一些问题，像裂缝和挠度问题；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。而且由于结构自重的降低，对大跨度结构、高耸结构和重荷载结构，可减少变形，降低层高，有利于抗震、抗风及结构的使用，提高结构的整体经济效益。 （6）可调整结构内力提高受压构件的稳定性。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。对钢筋混凝土柱施加预应力，使纵向受力钢筋张拉很紧，不但预应力钢筋本身不易压弯，而且还可以有助周围的混凝土提高抗压弯能力，从而提高整体稳定性。预应力混凝土结构也存在着一些缺点：工艺较复杂，质量要求高， 因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍；需要有一定的专门设备，如张拉机具、灌浆设备等；预应力反拱不易控制，它将随混凝土的徐变增加而加大，可能影响结构使用效果；预应力混凝土结构的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高。二、结构混凝土存在的主要问题及发展趋势 1、主要问题（1）资源消耗高,污染排放大近年,我国水泥产量已连续20 年居世界第一,年产量约10 亿t ,占全球总产量的40 %以上,建筑业每年消耗混凝土25 亿m3 ,混凝土结构用钢筋超过6 000万t ,约占全球的1p3 。建筑业持续高速发展导致资源枯竭、能源耗费和环境破坏。（2）材料强度及性能还需提高我国混凝土强度等级平均为c30 级,预应力混凝土为c40 级;混凝土结构用钢筋以335mpa 为主和400mpa 开始推广应用。欧美国家混凝土平均强度比我们高5～10mpa ; 钢筋强度400～600mpa 级用量已达到95 %以上。（3）混凝土材料新品种应用较少自密实混凝土,轻质混凝土,纤维混凝土,特种混凝土及各种外加剂、掺合料技术还应大力研究、开发、推广。（4）混凝土结构耐久性研究及修复技术开发滞后。（5）混凝土结构检测精度有待提高,现场快速检测方法需进一步开发。（6）预应力技术的节材优势未能充分发挥。（7）专业公司规模不大、综合能力不足。 2、发展趋势（1）混凝土材料研究开发、推广应用绿色高性能混凝土;开发研究有效地利用工业废料,减少硅酸盐水泥熟料用量的技术;关注降低单位混凝土水泥用量,利用工业废料有效改善混凝土结构耐久性,延长基础设施使用寿命的技术等,是混凝土材料技术发展的总趋势。（2）钢筋及预应力筋材料钢筋材料技术的发展趋势是,强度逐步发展至400～500mpa ;预应力材料除了目前使用的高强度钢材外,新型碳纤维、玻璃纤维和聚酯纤维类非金属预应力筋等产品将得到应用。（3）钢筋工程施工技术将大量实现工厂化、机械化。（4）预制混凝土技术将得到大量推广应用。（5）预应力技术。①设计理论将有重大进展,预应力结构的耐久性和经济性更为协调一致; ②预应力工艺将进一步完善,专用产品质量提高; ③应用领域进一步扩大。三、混凝土预应力技术对策 1、提高混凝土和钢筋的强度及性能 常用混凝土的强度等级由现在的c20～c40 级平均c30 级,提高到c40～c60 级平均c50 级,推广使用的高强混凝土的强度等级由现在的c50～c80 级,提高到c60～c100 级。混凝土结构用钢筋的强度级别由现在的335～400mpa 级提高到400～500mpa 级。降低钢筋和混凝土材料用量,减少对资源和能源的消耗。随着混凝土强度等级的提高,对用于配制结构用混凝土原材料的要求提高为: ①水泥的强度等级由现在常用的32.5～42.5 提高到42.5～52.5 ,62.5 的水泥亦应批量应用。②混凝土减水剂的减水率在20 %以上并大量使用; ③使用优质、环保的掺合料。 2、继续开发推广高性能混凝土,促进绿色混凝土在我国的生产和应用 大力发展混凝土减水剂和其他外加剂。提高混凝土掺合料的质量。加强进行一般强度等级和高强度自密实混凝土的合理配制研究,及相应混凝土外加剂的研究。除加强天然轻集料和工业废料的利用外,研制、开发高性能轻集料,应用矿物掺合料及纤维增强技术等,发展高性能轻集料混凝土。 3、发展纤维混凝土技术进一步改进纤维产品的生产技术和产品质量,扩大钢纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等的生产规模。加强基础和应用基础研究,加强研究纤维混凝土的微观机理,长期变形性能及耐久性能等;开展超短细纤维超高强混凝土复合材料研究和生产,以及混杂纤维混凝土、智能纤维混凝土的研究。 4、提高耐久性,延长使用寿命  提高我国混凝土耐久性设计和施工水平,提出耐久性指标和试验方法,可按设计要求达到安全使用年限。合理改造已有混凝土结构,延长结构使用寿命。充分利用拆除的混凝土废弃物,研究再生骨料混凝土技术,形成循环结构发展模式。5、发展和改进预应力及预制技术在预应力材料方面的发展目标:开发研究强度高、自重轻、弹性模量大的复合纤维类非金属预应力筋。预应力工艺技术的发展目标: 开发应用新型高抗腐蚀孔道成型及灌浆技术。完善无粘结预应力防腐蚀体系。发展预应力拉索及体外索成套技术。继续在高层建筑,大跨度、大空间建筑中推广应用预应力混凝土结构技术,改进修订相关标准规范,提高使用效率,节约材料。积极研究开发新型预制结构、预制构件技术,节约材料,美化环境,实现工厂化、工业化建造技术。