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摘要：预应力混凝土技术在我国各种工程结构领域中均得到广泛应用，其中主要有水利工程中的边坡加固，建筑物基坑开挖的支护等所采用的土层、岩层预应力锚杆技术。说明了预应力混凝土发展的趋势，同时也是中国桥梁建设行业发展的大势所趋。
关键词：预应力混凝土；张拉；施工应用；加固技术
前言：预应力混凝土指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，通过施加预张力并锚固，使得构件受拉区受到的拉应力减小，甚至处于压应力状态下的混凝土构件。下面就主要探讨下预应力混凝土的张拉工艺和预应力混凝土在施工中的应用及其存在的一些问题。
一、预应力混凝土的优势
与普通钢筋混凝土结构相比，预应力混凝土结构具有很多的优势，主要体现在：
1.提高结构的使用性能——通过对结构受拉区施加预压应力，可使结构在使用荷载下不开裂或减小裂缝宽度，并由于预应力的反拱而降低结构的变形，从而改善结构的使用性能，提高结构的耐久性。
2.减小构件截面高度和减轻自重——对于大跨度、大柱网和承受重荷载的结构，能有效地提高结构的跨高比限值，可以制成比普通钢筋混凝土跨度大，而自重较小的细长承重结构。
3.合理利用高强度钢材——在普通钢筋混凝土结构中，由于裂缝宽度和挠度的限制，高强度钢材的强度不可能被充分利用。而在预应力混凝土结构中，对高强度钢材预先施加较高的应力，使得高强度钢材在结构破坏前能够达到屈服强度。
4.具有良好的裂缝闭合性能——当结构部分或全部卸载时，预应力混凝土结构的裂缝具有良好的闭合性能，从而提高截面刚度，减小结构变形，进一步改善结构的耐久性。
5.提高抗剪承载力——由于预压应力延缓了斜裂缝的产生，增加了剪压区面积，从而提高了混凝土构件的抗剪承载力，另一方面，预应力混凝土梁的腹板宽度也可以做得薄些，减轻自重。
6.提高抗疲劳强度——预压应力可以有效降低钢筋中应力循环幅度，增加疲劳寿命。这对于以承受动力荷载为主的桥梁结构是很有利的。
7.具有良好的经济性——对适合采用预应力混凝土的结构来说，预应力混凝土结构可比普通钢筋混凝土结构节省20%～40%的混凝土、30%～60%的主筋钢材，而与钢结构相比，则可节省一半以上的造价。
8.预应力可以作为结构构件连接的手段，促进大跨结构新体系与施工方法的发展。
二、预应力混凝土施加预应力的方法
1.先张法：在浇筑混凝土之前张拉预应力钢筋的方法称为先张。
先张法是在浇筑混凝土前张拉预应力筋，并将张拉的预应力筋临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，待混凝土养护达到不低于混凝土设计强度值的75%，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结时，放松预应力筋，借助于混凝土与预应力筋的粘结，对混凝土施加预应力的施工工艺。先张法一般仅适用于生产中小型构件，在固定的预制厂生产。
2.后张法：在结硬后的混凝土构件上张拉钢筋的方法称为后张。
先制作构件，并在构件体内按预应力筋的位置留出相应的孔道，待构件的混凝土强度达到规定的强度（一般不低于设计强度标准值的75%）后，在预留孔道中穿入预应力筋进行张拉，并利用锚具把张拉后的预应力筋锚固在构件的端部，依靠构件端部的锚具将预应力筋的预张拉力传给混凝土，使其产生预压应力，最后在孔道中灌入水泥浆，使预应力筋与混凝土构件形成整体。
下面是先张法和后张法的施工工艺基本流程：
三、预应力混凝土在桥梁工程中的应用
预应力混凝土在桥梁工程中也属于不断探索的结构形式，作为一种新型的施工工艺的产物，预应力混凝土桥梁有着显著的优点。预应力混凝土桥梁节省了钢材，降低桥梁的材料费用，同时，由于采用预施应力工艺，能使混凝土结构的工地接头安全可靠。
1.预应力混凝土技术在加固工程中的应用
预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆多结构构件或整体进行加固的方法，特点是通过预应力手段强迫后加部分——拉杆或撑杆受力，改变原结构内力分布并降低原结构应力水平，致使一般加固结构中所特有的应力滞后现象得以完全消除。因此，后加部分与原结构能更好的共同工作，结构的总体承载力可显著的提高。预应力加固法具有加固、卸载、改变结构内力的三重效果。适用于大跨结构加固，以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力状态下的加固，施工设备简单，可有效的提高梁的抗弯刚度，缺点是减小净空、影响外立面，影响上盖结构或防水构造。
2.预应力高强混凝土管桩应用
预应力高强混凝土管桩简称PHC管桩。是采用先张预应力离心成型工艺，并经过10个大气压（1.0Mpa左右）、180 ℃ 左右的蒸汽养护，制成一种空心圆筒型混疑土预制构件，标准节长为10m，直径从300mm～800mm，混凝土强度等级≥C80。最近几年PHC管桩行业发展迅速。目前国内PHC管桩主要应用于房地产建设领域、；公路建设领域、铁路建设领域。三个领域的应用年均增长率不段创新高，2011-2015年较2006-2010年将增长87%，公路建设投资将增长52.1%，铁路建设投资将增长41.4%。根据PHC管桩在三个应用领域的应用比例，可以得出2011-2015年PHC管桩行业快速发展需求。在我国预应力高强混凝土管桩相对其他桩型来说起步较晚，但其所具备的突出优点使PHC桩具有很好的发展态势和广阔的应用前景。推动PHC管桩在我国普及应用和发展在工程领域方面是很有必要的。
3.预应力混凝土技术在钢筋混凝土多跨连续梁中的应用
预应力多跨连续梁施工技术主要体现在：①在我国中小跨径的预应力混凝土连续梁桥施工中，除了最古老的支架现浇方法外，还采用了先简支后连续、顶推法、移动模架逐孔浇筑法、移动导梁逐孔拼装法和梁体预制浮吊安装法等施工技术。②平衡悬臂拼装施工法和平衡悬臂浇筑施工法的采用促进了预应力混凝土连续梁桥的发展。③高强度预应力钢材、高标号混凝土和大吨位预应力锚固体系的研制开发和应用，促进了大跨径预应力混凝土连续梁桥的发展。
四、预应力混凝土在施工中存在的问题
1、施工艺较复杂，对质量要求高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。
2、需要有一定的专门设备，如张拉机具、灌浆设备等。先张法需要有张拉台座；后张法还要耗用数量较多、质量可靠的锚具等。
3、预应力混凝土结构的开工费用较大，对构件数量少的工程成本较高。
4、预应力反拱度不易控制。它随混凝土徐变的增加而增大，造成桥面不平顺。
总结：目前我国道路桥梁预应力混凝土施工水平、预应力材料、质量控制等方面水平都比较低下，跟国际先进水平仍存在一定差距。今后我们需要不断地总结经验，在设计规范、预应力材料和施工技术上不断完善、不断发展、勇于创新。我们应该层层把好关工程质量，稳步前进一定能将我国预应力混凝土梁桥的设计、施工水平提升更快更高。
参考文献：
[1]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004技术交流
[2]《预应力混凝土结构设计原理》人民交通出版社
[3]《论预应力施工技术在桥梁工程中的应用》作者冷正权
[4]《预应力技术在桥梁施工中的应用分析》谭剑锋
论文作者:吴华鑫
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/4/6
标签：预应力论文; 混凝土论文; 结构论文; 构件论文; 应力论文; 混凝土结构论文; 钢筋论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;