摘要：高强钢筋和高强混凝土的推广应用可以节约钢筋和混凝土用量，降低工程成本，解决建筑结构中“肥梁胖柱”的问题。预应力混凝土改善了普通混凝土结构的抗裂性能，具有减小构件截面尺寸、增大构件跨度、节约钢材、提高使用功能等综合经济效益。将预应力技术合理地应用到高强钢筋混凝土中，在提高构件刚度和抗裂度的同时降低混凝土徐变引起的预应力损失，充分发挥预应力筋的强度，从而带来进一步经济效益。本综述总结了国内外关于高强钢筋混凝土预应力研究现状。
关键词：高强钢筋、高强混凝土、预应力、抗震性能
1、引言
混凝土的抗拉强度低，在正常使用时，往往是带裂缝工作，预应力混凝土结构改善了普通混凝土结构的抗裂性能，具有明显的减小构件截面尺寸、增大构件跨度、节约钢材、提高使用功能等综合经济效益，迎合了现代建筑结构的发展趋向，是极有发展前景的一种结构形式。但大量震害和试验结果表明，全预应力混凝土结构的抗震性能较差，不能满足抗震延性的要求，而部分预应力混凝土结构综合了预应力混凝土结构和普通混凝土结构两者的优点，改善了全预应力混凝土的延性，降低了预应力度，使结构设计既经济又合理。
高强钢筋和高强混凝土的推广应用可以节约钢筋和混凝土用量，降低工程成本，获得巨大的直接或间接经济利益。高强钢筋和高强混凝土的应用，可以解决建筑结构中“肥梁胖柱”的问题，不仅能增加建筑使用面积，使结构设计更加灵活，改善建筑使用功能，而且可以大大降低建筑成本和资源消耗[1-2]。在建设阶段，通过节约钢筋和混凝土用量，可以节约土地、煤、水、矿石等能源和资源的消耗量，进而减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体和废渣的排放，符合“四节一环保”的要求。
在力学性能上，与普通强度混凝土相比，高强混凝土有弹性模量高，徐变系数小，高强，早强等优点。将预应力技术应用到高强混凝土中，在提高构件的刚度和抗裂度的同时，降低混凝土徐变引起的预应力损失，从而能充分发挥预应力筋的强度。《混凝土结构设计规范》（GB50010-2015修订）[3]增加了强度为500MPa级的热轧带肋钢筋，推广500MPa级高强热轧带肋钢筋作为纵向受力的主导钢筋，限制并准备逐步淘汰335MPa级热轧带肋钢筋的应用，500MPa级高强钢筋在实际应用中存在着挠度和裂缝问题，将预应力技术运用其中有助于充分发挥高强钢筋的作用。
与此同时，高强混凝土也不可避免的存在缺点：高强混凝土的脆性较为明显，易降低结构构件的延性。但是结构构件的延性与材料的延性既有联系又有区别，设计时应该采取何种措施使高强混凝土预应力结构的延性满足抗震要求仍需要更多的试验研究进行验证。本文收集了近年来国内外对高强钢筋、高强混凝土预应力结构抗震性能的研究，对不同研究者所得结论做出综述。
2、高强钢筋混凝土预应力梁抗震性能研究现状
2.1 国外研究现状综述
Padmarajaia等[4]通过高强纤维混凝土的全预应力梁和部分预应力梁研究钢纤维对梁的开裂荷载和极限荷载、滞回曲线、延性以及耗能能力的影响。试件设计时的混凝土强度等级为C65。试验结果表明：钢纤维能够提高高强纤维混凝土的全预应力梁和部分预应力梁的延性和耗能能力；钢纤维能够提高高强纤维混凝土的全预应力梁和部分预应力梁的抗裂度和抗弯性能。
Yanga等 [5]对预应力钢纤维超高强混凝土梁的抗弯性能进行了试验研究。试验采用的超高强混凝土是活性粉末混凝土，细骨料（砂子）的直径小于
，且未掺加粗骨料。试验主要研究了超高强混凝土梁的裂缝、破坏形态、挠度和抗弯承载力，为其在桥梁中应用提供试验数据。
Choi等[6]通过9根预应力高强混凝土梁试验，研究楼板对其承载力的影响。试件设计时考虑的混凝土强度有
MPa，试件设计的特色之处在于通过9个试件考虑不同楼板形式的影响：第一种不设置楼板，受压区为高强混凝土；第二种设置普通混凝土楼板，且中和轴位于梁的上翼缘内，因此受压区既有高强混凝土又有普通混凝土；第三种设置普通混凝土楼板，且中和轴位于楼板的内部，因此受压区为普通混凝土。
2.2 国内研究现状综述
薛伟辰等[7]通过
根采用高性能混凝土、跨度均为
和跨高比14：1的预应力混凝土梁进行低周反复荷载试验，对其抗震性能进行研究。试验结果表明：采用高强混凝土的预应力梁滞回曲线捏拢效应明显。
叶献国等[8]通过拟静力试验对采用高强钢筋、高强混凝土及后张有粘结的三根预应力梁进行的探讨性研究。试验结果表明：从试验现象看，预应力混凝土梁的最终破坏为受压区混凝土压碎；预应力混凝土梁的滞回曲线饱满，耗能能力较好；由于高强混凝土的脆性，试件破坏较为突然采用何种的构造措施值得进一步研究。
谢剑等[9]通过5根高强钢筋（500MPa）高强混凝土（C60）预应力框架梁与1根非预应力框架梁的低周反复加载试验，研究了换算配筋率、预应力强度比、箍筋强度等参数对预应力框架梁抗震性能的影响。试验结果表明：随着换算配筋率的增加，预应力框架梁滞回曲线逐渐捏拢，承载力下降段变陡，延性性能和耗能能力降低；当换算配筋率为2.6~3.1％时，位移延性系数均大于3.0；当换算配筋率为3.6％时，位移延性系数为2.82，延性稍差。但若采用高强箍筋替代普通箍筋，将改善预应力框架梁的延性性能和耗能能力，此时位移延性系数为3.36；在换算配筋率等其他因素相同的情况下，预应力强度比的提高并没有明显改变梁的抗震性能；非预应力梁的延性性能及耗能能力等抗震性能均要优于预应力梁。
3、展望
1、有必要进行整体框架试验，研究配置高强钢筋混凝土预应力框架梁在整体框架中的抗震性能。
2、随着无粘结预应力混凝土的进一步推广应用，有必要对配置高强钢筋混凝土的无粘结预应力混凝土梁进行试验研究其抗震性能。
3、轻质高强混凝土是预应力结构的发展方向，有必要研究轻质高强混凝土预应力框架梁的抗震性能。
参考文献：
[1]赵勇，王晓锋，苏小卒等.配置500MPa钢筋的混凝土梁裂缝试验研究[J].同济大学学报（自然科学版），2011，39（1）：29-34.
[2]易伟建，杨晓，李琼.HRB500级钢筋混凝土梁裂缝与变形性能试验研究[J].建筑结构，2011，41（38）：110-114.
[3]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2015修订）
[4]S.K.Padmarajaiah，A.Ramaswamy.Flexural strength predictions of steel fiber reinforced high-strength concrete in fully partially prestressed beam specimens[J].Cement and Concrete Composites，2004，26（4）：275-290.
[5]I.H.Yanga，C.Johb，B.S.Kimb.Flexural Strength of Ultra High Strength Concrete Beams Reinforced with Steel Fibers[J].Procedia Engineering，2011，14：793-796.
[6]W.Choi.Flexural behavior of prestressed girder with high strength concrete[D].Ph.D dissertation，North Carolina State University，Raleigh，North Carolina，USA，2006.
[7]薛伟辰，程斌，李杰.低周反复荷载下预应力高性能混凝土梁的抗震性能[J].地震工程与工程振动，2003，23（1）：78-83.
[8]种迅，叶献国，蒋庆等.预应力高强混凝土梁抗震性能试验研究[J].工业建筑，2012，42（11）：22-26.
[9]谢剑，刘麟玮，徐福全等.高强混凝土预应力框架梁抗震性能试验研究[J].地震工程与工程振动，2016，1：101-109.
论文作者:刘麟玮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/5/29
标签：预应力论文; 混凝土论文; 延性论文; 性能论文; 钢筋论文; 钢筋混凝土论文; 构件论文; 《基层建设》2018年第9期论文;