预应力混凝土

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预应力混凝土范文第1篇

关键词 预应力 混凝土 T梁 预应力损失

引言

预应力混凝土组合T型梁是一种简支T型梁结构，具有吊装重量轻、施工简单、投入设备少等特点。预应力混凝土构件是它在承受外荷载前，以人工方法使构件混凝土产生压应力，并能长久地存在着。预应力损失的大小影响到已建立的预应力，当然也影响到结构的工作性能，因此，如何计算预应力损失值，是预应力混凝土结构设计的一个重要内容。引起预应力损失的原因很多，而且许多因素相互制约、影响，精确计算十分困难。

1.工程概况

芭蕉乡小河村位于恩施市芭蕉乡，属恩施州水布垭水库库区范围，水布垭水库蓄水后，小河水位上涨，淹没了跨河漫水桥，完全阻碍了小河两岸村民的交通，清江水布垭水电站库区交通复建恩施市小河桥及接线工程建设已势在必行。桥址位于小河下游河段，桥址区小河河床高程381～383m。工程区位于该向斜的南西翼近核部处。区域断裂构造有建始-恩施断裂及咸丰断裂。桥位区内构造较简单，为一单斜构造，桥址未发现断层通过。据地表工程地质测绘，岩层产状312°∠46°桥梁全长91，桥梁全宽为7米，上构采用4-20米的装配式后张法预应力混凝土T梁，横向由3片梁组成，中梁1片，边板2块，梁高为1.5米。上构采用交通部专家委员会编制的《公路桥梁通用图》。桥面铺装层采用10-15cm厚的C50防水混凝土。桥台采用U型桥台、扩大基础；桥墩采用双柱式墩、桩基础。墩身直径为1.2米，桩基顶部横系梁高度为1.2米，桩基为直径为1.4米。

2. 预应力混凝土T梁的预应力损失

2.1混凝土弹性压缩引起的预应力损失

2.1.1概述

预应力混凝土构件受到预压力后，就会立刻产生一种弹性压缩应变，此时已与混凝土构件共同作用的预应力筋，会产生与相应位置处混凝土一样的压缩应变，因此产生产生预应力损失，这种应力损失称为混凝土弹性压缩损失。

3.1.2计算

后张法梁当采用分批张拉时，先张拉的钢束由于张拉后批钢束产生的混凝土弹性压缩引起的应力损失，根据JTG D62-2004第6.2.5条规定，计算公式为：

式中：―在先张拉钢束重心处，由后张拉各批钢束而产生的混凝土法向应力，可按下式计算：

其中：，―分别为钢束锚固时预加的纵向力和弯矩，

―计算截面上钢束重心到截面净轴的距离，

本设计采用逐根张拉，张拉顺序为N4，N3，N2，1N。计算时从最后张拉

的一束逐步向前推进。

2.2混凝土收缩和徐变引起的预应力损失

2.2.1概述

混凝土的收缩是指混凝土体内水泥凝胶体中游离水蒸发而使本身体积缩小的一种物理化学现象，它是一种不依赖于荷载而与时间、气候等因素有关的干燥变形。混凝土的收缩应变值超过其轴心受拉峰值应变（）的 3～5 倍，成为其内部微裂缝和外表宏观裂缝发展的主要原因。混凝土的徐变是指在持续荷载作用下，混凝土结构变形将随时间增长而不断增加的现象。徐变在加载初期发展较快，而后逐渐减慢，其延续时间可达数十年。混凝土结构在受拉、受压、受弯时都会产生徐变，并且最终趋于收敛的极限徐变变形一般要比瞬时弹性变形大 1～3 倍。因此，在混凝土结构设计中混凝土收缩和徐变引起的预应力损失是引起桥梁预应力损失的一个重要原因。

2.2.2计算

按JTG D62-2004第6.2.7条规定，由混凝土收缩和徐变引起的应力损失可按下式计算：

式中：―全部钢束重心处由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失值；

―钢束锚固时，全部钢束重心处重心处由预加应力（扣除相应阶段的应力损失）产生的混凝土法向应力，并根据张拉受力情况，考虑主梁重力影响；

―配筋率，；

―本设计为钢束锚固时相应的净截面面积；

―本设计即为钢束群重心至截面净轴的距离；

―截面回转半径，本设计为；

―加载龄期为、计算龄期为时的混凝土徐变系数；

―加载龄期为、计算龄期为时的收缩系数；

（1） 徐变系数终极值和收缩应变终极值的计算

构件理论厚度计算公式为：

式中：―主梁混凝土截面面积；

―与大气接触的截面周边长度。

本设计考虑混凝土收缩和徐变大部分在成桥之前完成，和均采用预制梁的数据。对于混凝土毛截面，四分点和跨中截面上述数据完全相同，即：

故： cm

设混凝土收缩和徐变在野外一般条件（相对湿度为75%）下完成，受荷时混凝土加载龄期为20d。

按上述条件，查JTG D62-2004表6.2.7得到=1.85，

（2） 计算

预加力：kN

钢筋重心处混凝土应力：

MPa

，

收缩、徐变应力损失终极值：

MPa

2.3 混凝土弹性压缩所引起的预应力损失

先张法构件的钢束张拉，与对混凝土施加预加压力时，是先后完全分开的两个工序，当钢筋束被松弛，混凝土所产生的全部弹性压缩应变，将引起筋束的预应力损失。

2.4张拉控制应力引起的预应力损失

张拉控制应力的取值，直接影响预应力混凝土的使用效果。假如张拉控制应力取值过低，则预应力钢筋经过几种损失后对混凝土产生的预压力过小，不能有效提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。

2.5钢筋松弛（变形）引起的预应力损失

钢筋在持久不变的应力作用下，会产生随持续加荷时间延长而增加的徐变变形；钢筋在一定拉应力值下，将其长度固定不变，则钢筋中的应力将随时间延长而降低，词现象称为钢筋的松弛。钢筋初拉应力越高，其应力松弛越厉害。钢筋松弛量的大小主要与钢筋的品质有关，热扎钢筋的松弛小于碳素钢丝的松弛。钢筋松弛与时间以及温度有关，初期发展最快，以后渐趋稳定，且随温度升高而增加。

2.6预应力钢筋与孔道间壁之间的摩擦引起的预应力损失

摩擦主要有两种：弯道引起的摩擦力和管道偏差引起的摩擦力。张拉曲线钢筋时，由于预应力钢筋和孔壁之间的法向正应力引起摩擦阻力；预留孔道施工中某些发生凹凸不平，偏离设计位置，张拉钢筋时，预应力钢筋与孔道壁之间产生法向正应力引起摩阻力。会导致预应力损失。

2.7热养护损失

为缩短先张法构件的生产周期，常采用蒸汽养护加快混凝土的凝结硬化。混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起预应力损失。

升温时，新浇混凝土尚未结硬，钢筋受热膨胀，但张拉预应力筋的台座是固定不动的，亦即钢筋长度不变，因此预应力筋中的应力随温度的增高而降低，产生预应力损失sl3。降温时，混凝土达到了一定的强度，与预应力筋之间已具有粘结作用，两者共同回缩，已产生预应力损失sl3无法恢复。

设养护升温后，预应力筋与台座的温差为Δt ℃，取钢筋的温度膨胀系数为1×10-5/℃，则有，

减少此项损失的措施：采用两次升温，先常温养护至混凝土强度达到一定等级，然后再升温；钢模上张拉。

2.5预应力损失的组合

预应力混凝土构件从预加应力开始即需要进行计算，而预应力损失是分批发生的。因此，应根据计算需要，考虑相应阶段所产生的预应力损失。

⑴混凝土预压前完成的损失slI；

⑵混凝土预压后完成的损失slII。

根据上述预应力损失发生时间先后关系，具体组合见表。

结语

由于最终稳定后的应力值才对构件产生实际的预应力效果。因此，预应力损失是预应力混凝土结构设计和施工中的一个关键的问题。预应力损失的大小影响建立的有效预应力的大小，过高或过低估计预应力损失，都会对结构的使用性能产生不利影响，进而影响整个构件乃至整个结构的性能。除混凝土原因产生的预应力损失以外，锚固损失、摩擦损失、松弛损失都对预应力损失产生一定的影响。在今后的桥梁建设中，还要不断的注重对预应力损失的研究，保证桥梁施工安全以及质量。

参考文献

预应力混凝土范文第2篇

【关键词】：预应力混凝土梁；预应力张拉；质量控制

【 Abstract 】 : Through analysing the quality defects appearing in the construction of prestressed concrete beams, this paper puts foreward the corresponding control measures.

【 Keywords 】 : prestressed concrete beam; prestressed tension; quality control

中图分类号：TU377 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

预应力钢筋混凝土虽增加了施工难度，但它节省材料、自重轻，减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力，安全可靠，便于安装。预应力混凝土梁的施工技术在全国各行业得到广泛应用。但预应力施工工艺相对较复杂，专业性强。在施工中，队伍水平不高、经验少、方案欠妥，引发一系列质量问题，影响预应力混凝土质量。

1、后张法预应力梁张拉过程出现纵向裂缝的原因及控制措施

1.1缺陷及原因

后张法梁在张拉过程中，梁端会出现纵向裂缝，有的甚至在张拉时发生梁端底板混凝土压裂破碎的现象。其原因，一是设计上对张拉时梁端混凝土局部应力集中考虑不周；二是张拉时张拉顺序不当，张拉速度过快；三是梁体混凝土质量低劣或张拉时间过早，以及锚垫板附近的混凝土不密实，导致梁端混凝土在张拉后出现破裂。

1.2控制措施

（1）预应力的张拉顺序应符合设计要求，当设计未规定时，宜采用分次、逐级对称张拉、均匀加载，不宜过快；以尽可能减小张拉过程出现局部应力集中。

（2）严格梁混凝土浇筑时的施工控制，确保梁混凝土浇筑质量，特别要加强对锚垫板后的混凝土振捣。张拉前，应对梁体进行检验，是否符合质量标准要求；张拉时，混凝土强度应达到设计要求；设计无规定时，应不低于设计强度值的95%为宜。

（3）梁端布筋设计应充分考虑张拉时产生的局部应力集中，增加横向分布钢筋数量和适当增加封锚端和梁端混凝土的几何尺寸。

2、梁体产生侧向扭曲的原因与控制措施

2.1原因

“工”字梁（T梁）胶板厚度一般仅为18cm～30cm,，马蹄宽度约为40～60 cm，马蹄部位预应力筋一般上下布置两排，每排水平布置两孔；第一孔张拉时，张拉侧向施加了顺应力而受压，另一侧梁体必然受拉，如果张拉时采取一次张拉到位，则容易导致梁体侧向扭曲。

2.2控制措施

宜采用分次逐级对称张拉，第一次张拉时，逐孔预应力施加至50%的张拉控制应力，左右侧对角线孔交叉进行；第二次张拉时按第一次张拉顺序逐孔张拉到80%；第三次张拉时按前二次张拉顺序逐孔张拉到100%，这种方法能有效地解决梁体侧向扭曲问题。

3.梁体张拉后梁端底部混凝土破碎的原因及控制措施

3.1原因

梁体张拉后，梁体因预应力的作用产生反拱，梁端底部一方面承受因梁体反拱而产生的水平摩擦力，一方面承受梁体的全部自重，导致梁端混凝土在压应力作用下破碎。

3.2措施

第一种方法可以在梁体预制的底模端部设置一块长约1米，厚约2-3厘米的橡胶板（顶面与底模齐平），梁体张拉后，橡胶板受压变形，受压面积增大，梁端混凝土承受的集中压应力随之减小，梁端底部混凝土完整不破碎；第二种方法是梁体预制时在梁端底部设置梁长方向约20厘米，竖向约10厘米的钢护角，有效地增大了张拉后梁端底部的受压面积，避免梁体碎裂。

4、预应力损失过大的原因及控制措施

4.1原因

引起预应力损失的原因是多方面的，预应力筋与管道壁间摩擦引起的预应力损失；锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起预应力损失；钢筋与台座间温差引起的预应力损失；混凝土弹性压缩引起的预应力损失；钢筋松弛引起的预应力损失；混凝土收缩和徐变引起的预应力损失等。由于一些施工行为不够规范，致使实际工况与原设计估算应力损失不完全相符，导致实际应力损失大于原估算值。另外，管道安装时控制不严，偏差较大或漏浆引起应力损失超过原估算值。还有因预制场设置较小，过早张拉，随着龄期的增加引起的预应力损失过大等。

4.2 控制措施

加强预应力材料检验和各工序的质量控制，严格按照有关规范组织施工，避免因预应力材料不合格或施工行为不规范而造成预应力损失过大。梁体张拉前，核对龄期，检测强度，避免过早张拉，使得预应力损失过大。

预应力混凝土范文第3篇

关键词：:预应力混凝土；；设计方法；工程应用

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

在普通钢筋混凝土受拉构件和受弯构件中，一般都存在混凝土的受拉区，而混凝土本身的抗拉强度及极限拉应变却很小(混凝土抗拉强度约为抗压强度1/10，抗拉极限应变约为极限压应变的1/12)，其极限拉应变约为(0.1一0.15)xl0-3，因此，对使用中不允许出现裂缝的构件，受拉钢筋的应力仅为20-30N/mn2;对于允许开裂的构件，当裂缝宽度限制在0.2~0.3mm时，受拉钢筋的应力也只能在250 N/mn2左右。所以，如果采用高强度的钢筋，在使用阶段钢筋达到屈服时其拉应变很大，约在2x10-3以上，与混凝土极限拉应变相差悬殊，裂缝宽度将很大，无法满足使用要求。因而在普通钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋是不能充分发挥作用的。由于无法充分利用高强度钢材和高强度等级混凝土，使普通钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。另外，对于处于高湿度或侵蚀性环境中的构件，为了满足变形和裂缝控制的要求，则须增加构件的截面尺寸和用钢量，将导致自重过大，也不很经济，甚至无法建造。由此可见，在普通钢筋混凝土构件中，高强混凝土和高强钢筋是不能充分发挥作用的。

为了充分利用高强混凝土及钢筋，可以在混凝土构件的受拉区预先施加压应力，造成人为的压应力状态。当构件在荷载作用下产生拉应力时，首先要抵消混凝土的预压应力，然后随着荷载的增加，混凝土才受拉并随着荷载继续增加而出现裂缝，因而可推迟裂缝的出现，减小裂缝的宽度，满足使用要求。这种在构件受荷前预先对混凝土受拉区施加压应力的结构称为“预应力混凝土结构”。将预应力原理用于混凝土的实践始于十九世纪八十年代，但由于当时对混凝土和钢筋在应力状态下的性能缺少认识，施加的预应力太小，效果不是很明显，所以都没能得到推广应用。预应力混凝土进入实用阶段与法国工程师弗雷西奈(Freyssinet)的贡献是分不开的。他在对混凝土和钢材性能进行大量研究和总结前人经验的基础上，考虑到混凝土收缩和徐变产生的损失，于1928年指出了预应力混凝土必须采用高强钢材和高强混凝土。弗氏这一论断是预应力混凝土在理论上的关键性突破，从此，对预应力混凝土的认识开始进入新的阶段。预应力混凝土的大量推广，开始于第二次世界大战结束后的1945年。当时西欧由于战争对工业、交通、城市建设造成的大量破坏，急待恢复或重建，而钢材供应异常紧张，一些原来用钢结构的工程纷纷采用改用预应力混凝土结构代替，几年之内西欧和东欧各国都取得了蓬勃地发展。其应用的范围，开始是桥梁和工业厂房，后来扩大到土木建筑工程的各个领域。70年代后预应力混凝土更是在土建结构的各个领域扮演着重要的角色。混凝土是一种抗压强度高而抗拉强度低的脆性结构材料，它的抗拉强度比抗压强度要低很多。因此，素混凝土只适用于抗压而不适用于抗拉、抗弯的结构或构件。但如对混凝土构件的受拉部分预先施加压应力，用预压应力以抵消外荷作用下所产生的拉应力，就可以克服混凝土抗拉强度过低的缺点。

预应力混凝土能发展到当前这样高度的水平，是由于过去一个世纪以来无数工程师和科学家继续不断钻研和实践的结果。回顾历史，预应力混凝土的概念几乎是与钢筋混凝土的概念同时产生的，无论采用钢筋还是施加预应力，其目的都是为了加强混凝土的抗拉能力以弥补抗拉强度过低的缺点。预应力混凝土结构是上个世纪土木工程界的一项重大发明之一，它具有优良的结构性能，在房屋建筑、桥梁及水利等各种土木工程中都得到了广泛的应用。尽管预应力混凝土的概念在19世纪后期就提出了，但直到1928年，法国工程师弗莱西奈(Freyssient)发现了由于混凝土的收缩徐变引起过大的预应力损失后，采用高强度钢丝作为预应力筋，预加应力才一得以保证。自此预应力混凝土结构理论的发展进入了一个新的历史时期。特别是进入上世纪80年代中后期以来，经过各国学者和工程师的努力，预应力混凝土结构的性能研究、计算理论、设计方法及工程实践取得了长足发展。

预应力混凝土结构的优点:

(l)克服了混凝土抗拉能力低的缺点，提高了构件的抗裂性和刚度，减小了构件在使用荷载作用下裂缝和变形的发展，有效改善了构件的使用性能，增强了结构的耐久性。

(2)可以节约材料、减轻结构的自重并减小所受到的地震作用。

(3)提高了构件的抗剪能力。纵向预应力及弯起预应力筋的竖向分力可使荷载作用下构件的主拉应力减小，从而提高了斜截面的抗裂性。

(4)提高了构件的耐疲劳性能。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。

(5)预加应力的方法更有利于装配式混凝土结构的推广。通过预应力筋还可将预制构件拼装成整体构件，形成大型预制整体预应力建筑。

(6)可以解决其他结构材料难以解决的技术问题，建造各种大型、大跨、重载、高耸的土木工程。

预应力混凝土结构是使高强钢材和高强混凝土能动地结合在一起的高效的工程结构。国内外大量的土木工程实践己充分证明了预应力混凝土结构是当代工程建设中一种不可替代的重要结构。预应力混凝土技术的应用，不只是简单的节省了钢材和钢筋混凝土，还解决了很多使用其他结构材料难以解决的工程问题。大力开发和推广高效预应力混凝土结构，对改善结构的使用性能，节约钢材和资源，具有极其重大的社会经济效益。

在建筑工程中，预应力技术是建造大跨度公共建筑、大型会议展览中心及大开间住宅的重要技术，也是高层、超高层建筑和承受特重荷载的不可缺少的关键技术。总之，预应力技术在解决大、高、重、新建筑工程的设计和建造难题中将继续发挥其独特的优势。

在桥梁和隧道工程中，预应力技术的应用更为广阔。不论是超大跨的悬索桥(1000m以上，甚至达2000m)、特大跨的斜拉桥(500~1000m)，还是大中跨度的系杆拱桥(

参考文献:

[1] 刘洪雨.超静定预应力混凝土梁非线性有限元分析[D]. 哈尔滨工程大学 2008

[2] 李世辉.大跨度预应力混凝土空心板结构的研究与应用[D]. 哈尔滨工程大学 2007

[3] 林元烁.后张预应力混凝土超静定结构侧向约束影响的分析研究[D]. 湖南大学 2011

预应力混凝土范文第4篇

裂缝是混凝土结构普遍会遇到的现象，一类是由外荷载引起的裂缝，也称结构性裂缝，表示结构承载力可能不足或存在严重问题；另一类裂缝是由变形引起的，也称非结构性裂缝，指变形得不到满足，在构件内部产生自应力，当该自应力超过混凝土允许应力时，引起混凝土开裂。在上述两类裂缝中，变形裂缝约占80%.引起该类裂缝的原因主要有：

（1）混凝土浇注后处于塑性阶段，由于混凝土骨料沉落及混凝土表面水分蒸发而产生裂缝。

（2）混凝土凝固过程中因收缩而产生裂缝。

（3）由于温度变化产生的裂缝，结构随着温度古变化受到约束时，在混凝土内部产生应力，当此应力超过混凝土抗裂强度，混凝土便开裂，即产生温度裂缝。

（4）施工不当产生裂缝。从裂缝情况看，裂缝分布部位，裂缝方向、出现时间具有一定的规律性。裂缝分布在跨中处，只有腹板开裂，且两面对称，时间一般为拆模后两天左右。如果施工方案合理，施工工艺符合质量控制要求，混凝土配合比、坍落度满足要求，而现场地施工温度高达25℃以上，那么裂缝的主要原因是因温度应力引起的。温度应力包括内约束应力和外约束应力。内约束应力是指结构内部某一构件单元，在非线形温差作用下纤维间温度不同，引起的应变不同而受到约束引起的应力；外约束应力是指结构内部各构件因温度不同产生变形受到的约束后结构外部超静定约束，无法实现自用变形引起的应力。

二、防止裂缝产生及措施：

1、由混凝土质量引起的非结构裂缝，可以通过以下措施防止：控制及改善水灰比，减少砂率，增加骨料用量，严格控制坍落度，混凝土凝固时间不宜过短，下料不宜过快，高温季节注意采取缓凝措施，避免水分剧烈蒸发，混凝土振捣密实，改善现场混凝土的施工工艺，同时注意混凝土的施工防雨、养护及保温工作。一旦裂缝出现，可以用环氧树脂配固化剂、丙酮以1：05：0.25的比例配合进行修补，将裂缝周围5厘米内的混凝土用钢刷刷毛吹净，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，在涂环氧树脂，贴玻璃布，以后再涂一层环氧树脂。玻璃布要求经5%浓度的纯硷水煮沸脱脂，用清水冲洗干净并烘干。这种封闭处理，能保证日后运营过程中梁体内钢筋不受大气腐蚀，提高结构的使用寿命。

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2、由温度应力引起的非结构裂缝，可以通过配置足够的温度应力钢筋、增加结构的安全储备等措施来防止裂缝的产生（在腹板加纵向钢筋）；同时在施工时，应尽量选择温度低的时间浇注后半天（利用早、晚进行施工）、热天浇注混凝土时，应降低水温拌制，选用水化热小和收缩小的水泥灰比，合理使用减水剂，加强振捣以减少水化热，

3、在施工中对38米预应力混凝土T梁裂缝的控制方案和已出现裂缝的处理办法是：——裂缝的控制方案：

A：在腹板处两面对称增加通长纵向应力钢筋，根数为原设计的一倍。

B：控制好混凝土的浇注时间和浇注时的温度，安排在早、晚或温度低的时候进行混凝土浇注。

C：及时掩护，并用塑料布进行覆盖，经常保持混凝土湿润。

D：及时拆模、及时张拉。当混凝土达到拆模强度时就即使拆模，当混凝土强度达到设计张拉强度时就及时张拉压浆。——裂缝的处置措施：用环氧树脂配固化剂、丙酮以1：0.5：0.25的配合比进行修补。将裂缝周围5厘米内的混凝土用钢刷刷干净，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂环氧树脂，贴玻璃布，之后再涂一层环氧树脂。玻璃布要求经5%浓度的纯硷水煮沸脱脂，能保证日后运营过程中梁体内的钢筋不受大气腐蚀，提高结构的使用寿命。通过以上的控制方案和防处治措施，在以后的T梁预制过程中再没有出现裂缝，并通过对裂缝的处治也不影响梁体的正常使用。

预应力混凝土范文第5篇

关键词：混凝土 钢材 施工工艺 抗震性能

引言

预应力混凝土是在第二次世界大战后迫切要求恢复战争创伤，从西欧迅速发展起来的。半个多世纪以来,从理论，材料，工艺到土建工程中的应用,都取得了巨大的发展。尤其是随着部分预应力概念的逐步成熟,突破了混凝土不能受拉与开裂的约束,大大扩展了它的应用范围。目前预应力混凝土已成为国内外土建工程最主要的一种结构材料,而且预应力技术已扩大应用到型钢，砖，石，木等各种结构材料,并用以处理结构设计，施工中用常规技术难以解决的各种疑难问题。我国预应力混凝土的起步比西欧大约晚10年,但发展迅速,应用数量庞大。我国近年来在土木工程投资方面，建设规模方面均居世界前列。在混凝土工程技术，预应力技术应用方面取得了巨大进步。近来二三十年来,我国预应力混凝土桥梁发展很快,无论在桥型，跨度以及施工方法与技术方面都有突破性发展,不少预应力混凝土桥梁的修建技术已达到国际先进水平。本文着重从其组成材料和特性上探讨预应力混凝土发展现状及前景。

一、混凝土的材料组成

从我国已建成的预应力混凝土桥梁来看,大多都采用40～50混凝土,进而采用减水剂等添加剂制备塑性混凝土,并发展了泵送混凝土工艺。随着桥梁跨度的增加,为减少桥梁结构的自重,混凝土逐渐向高强，轻质方向发展。日本早在70年代采用80混凝土修建了几座跨径为45的简支预应力混凝土铁路桥,德国在主跨136的富林格尔桥上采用了轻质混凝土。我国目前在高强，轻质混凝土方面已经有所成就。如建设中的重庆大佛寺长江大桥,是一座主跨450米的双塔双索面预应力混凝土斜拉桥。由重庆大佛寺长江大桥试验忠心研制成功的60微硅粉高强混凝土首次在该桥主梁浇注使用。作为混凝土的改性材料,微硅粉高强混凝土具有易浇注，整体密实，长期稳定及强度高等特点,可提高建筑的内在质量,在桥梁建筑市场上具有极大的推广应用价值。

二、桥梁施工中钢材的应用

目前使用的预应力钢材主要有高强钢丝，钢绞线及高强度粗钢筋三大类。桥梁上使用的预应力钢材一直在朝着高强度，低松弛，大直径的方向发展。80年代中期以前,我国的预应力钢材的性能比国际上落后较多,近20年差距逐渐缩小。预应力钢材的生产过程由于工厂的不断改进而成为性能更好，更经济的材料。为提高效率,近年来,材料强度有所增加,但在某些情况下,强度的增长是以降低材料的延性与韧性为代价的。强度较高的预应力钢材,有时会增加氢的应力腐蚀的危险。这些不利的特性应予以重视。新型材料如纤维增强塑料,过去主要用于航天和航空工业,现已进入建筑工业。采用这些材料主要由于下列优点:在各种环境下具有耐久和抗腐蚀的特性,重量轻,高强度和无磁性等性能。纤维增强塑料可用作预应力与非预应力材料。这些材料具有线弹性的应力-应变关系,直到拉断。它们的性能与钢筋和预应力钢材性能不同,还需要采用新的设计方法。自从1939年法国首创式体系与比利时首创体系后,预应力技术实现了从先张到后张的进步,为各种大跨预应力结构的发展开辟了道路。预应力锚具与所锚固的预应力筋相对应,分为粗钢筋锚具，钢丝束锚具及钢绞线锚具3类。近年来用于钢绞线锚固的群锚体系,被广泛采用。随着质量地不断提高,其锚固性能也越来越好。使用时可根据需要由多根钢绞线组成一束,整束张拉,国内目前已发展到1200。大吨位预应力钢束的采用大大简化了后张拉工艺。对于采用悬浇施工的桥梁,每一循环预应力束数可大大减少,且通过预应力束平弯使锚点位置在断面上的布置固定,大大节省了穿束，张拉，压浆等工序所用的时间,从而加快施工进度。另外采用大吨位预应力束,布束容易,经合理选择后可以做到因不易布束而加大结构尺寸,造成材料浪费,可减少繁杂的锚固齿块,便于简化模板,加快工期。无粘结预应力筋是指带防锈涂层的后张预应力筋,施工时这种预应力筋可以和普通钢筋一样直接安装在模板中。无粘结预应力筋无需预留孔道，后期穿束，压浆等工序并可节省材料，加快施工进度。因此具有施工简便，施工效率高等优点。但其强度和刚度与相应的有粘结预应力筋相比稍低。从耐久性能看,应对其防锈及认真处理锚具封端。有粘结预应力筋由于压浆工艺问题也存在耐久性问题,预应力管道压浆往往存在压浆不满或不密实等问题,由此可能导致的预应力筋锈蚀问题不容忽视。在我国无粘结预应力筋在大跨径桥梁上的应用正日益增加。无粘结筋因其自身的优点将会越来越受到重视,但关于其强度和耐久性问题仍然需要进一步加强研究,不断完善。体外索在预应力混凝土结构中的使用是近来建筑工业发展的方向之一。用体外预应力的方式修建混凝土桥梁在国际上已有近90年的历史。但早期因防腐工艺不完善，造价高等原因,取得的效果并不理想。但自80年代以来,由于技术的进步,体外预应力技术几经改进后,日趋完善,其应用也越来越多。从预加应力方式来看,它把绝大部分的预应力钢束布置在混凝土截面外,通过锚固端和变向装置来传递预加应力。该方法不但可以应用于新建结构,还可以用来加固原有结构。在预应力使用早期,体外预应力筋已被应用于桥梁建设,不过,由于当时技术条件的制约,这种方法在20世纪50年代几乎被人们放弃了。抗腐蚀(纤维增强塑料)索，高性能钢索以及体外索防护系统的发展,为体外预应力技术的再次兴起提供了有利的条件。使用体外预应力技术的桥梁工程具有以下优点:1)由于板内没有安装管道,减小了板的厚度,从而减轻了桥梁的重量;2)预应力索安装简便;3)易于检查预应力索,有利于索的养护;4)预应力索的替换或者再次张拉成为可能;5)大大地缩短施工工期,特别是使用预制分段拼装方法施工的桥梁。体外预应力技术广泛应用于混凝土桥梁建设中。并已被用于高速公路和高架铁路分段预制桥梁建设。体外预应力技术另一个极具潜力的用途是对原有混凝土结构进行加固与修复。近年来,该技术已应用于许多新型结构中,其中包括:在大偏心结构设置体外预应力索以提高结构的受力性能,可以被应用于由混凝土翼缘与波形钢腹板构成的组合结构之中,高性能轻质材料的使用减轻了结构的自重。

三、优化桥梁施工工艺

预应力混凝土桥梁的发展与施工技术的发展是密不可分的,施工技术水平直接影响桥梁的跨径，线型，截面形式等。预应力混凝土连续梁在初期大多采用满布支架法施工,其跨度一般在40以内,且施工周期长,施工用料多。60年代预应力混凝土桥梁引入悬臂施工法以后,预应力连续梁桥得以迅速发展,其跨越能力达200以上,适用范围也不断扩大。悬臂拼装法将大跨桥梁化整为零,施工简便,拼装工期短，速度快,特别对于多跨长联桥(跨度在100以内)是一种效率高而且经济的施工方法。预应力连续梁的施工方法还有顶推法，移动模架法，逐孔架设法等。近年来由乌克兰的工程师发明的新型预应力技术是介于先张拉法和后张拉法之间的工艺。它是在浇捣混凝土尚未凝固的时候施加预应力,混凝土在压力的情况下固结。施加这种预应力需要用特殊的可滑动的模板及能把压力传给混凝土的装置。它可使同样配筋率情况下梁的承载力提高25-34%，柱的承载力提高75%,抗裂度不变。该方法已在重达30吨的桥梁结构中使用。

四、预应力混凝土结构抗震问题

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钢筋混凝土结构可提高结构抗震性能。采用竖向预应力的混凝土结构,可以提高结构抵抗水平荷载的能力,并在地震之后又能很快的复原。在地震作用下,预制的预应力混凝土结构会发生屈服,产生塑性铰,提高整个结构的延性和耗能能力而避免损坏,因而具有良好抗震性能。

五、技术展望

为适应我国经济的发展,缓解交通问题给人们生产生活带来的不便,预应力混凝土结构的应用范围将更加广阔,因此我们应加强提高预应力技术水平的科研工作。和发达国家相比,我们预应力混凝土工程的研究相对落后。凭借我们已有的强大队伍,和一些单位在预应力技术推广应用中的创收实力完全可以承担和完成这项重要的科研任务。同时,设计和施工的分离也是影响我国预应力混凝土结构迅速发展的因素之一。因此有必要成立大型强而有力的预应力混凝土工程公司,承担重大预应力混凝土工程,并担负新技术开发研究,并做好与设计和施工之间的联系,以提高我国的预应力技术水平。

参考文献

[1]项海帆.21世纪世界桥梁工程的展望[].土木工程学报2000,(33):3.