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摘要：当前，在多层大跨度、大空间建筑、高层建筑楼盖以及储仓和消化池等特种结构中常可见到预应力技术的身影。在近十多年中，预应力材料、设备的生产水平和产业化水平得到很大的提高，工程经验得到丰富的积累，相关的预应力混凝土结构亦趋于大型化和复杂化。这样的改变一方面促进了预应力混凝土结构的多样化发展，涌现了一系列新型预应力结构体系，如纤维预应力筋混凝土结构、预应力型钢混凝土结构、后张预应力叠合结构等;另一方面，它使得传统的预应力混凝土结构设计方法不再全面适用，有必要进行完善和补充。
关键词：预应力混凝土结构;设计规范;次内力;缓粘结技术
引言
预应力混凝土技术的优点众多，其具有很高的抗裂性及抗渗性，能够最大程度的改变混凝土结构的受力性能，增加建筑的刚度，并且能够在一定程度上减少建筑受到的剪力和拉应力，从而提升建筑的耐久性能。随着人们对建筑功能性和安全性要求的提高，对建筑的抗震性、耐久性、抗渗性等等都提出了更高的要求，基于此预应力混凝土在建筑行业中被广泛的应用。
1新理论
1.1预应力混凝土结构设计理论
（1）抗震性能设计
要想实现预应力混凝土的抗震性能最大化，就要对配筋指数进行综合的衡量和配置，并且要控制预应力度。在节点的构造上要保持其良好的延展。在实际的配置中，如果预应力混凝土结构中配置了纵向的非预应力筋，可以实现减少地震位移的作用，并且能够结合钢筋实现抗震性能，激发其内在的延展性，从而使抗震的能力得到进一步的加强。
耐久性设计
预应力混凝土的耐久性设计一直是结构设计中研究的重点问题之一，为了保证混凝土在使用期间的安全性和稳定性，就要对混凝土的耐久材料进行设计，在结构上，损坏混凝土结构的机理主要有：钢筋的腐蚀、碱性集料反应等等，这些情况的出现会严重影响混凝土结构的稳定性和使用寿命，因此在预应力混凝土结构设计中，应该加大对耐久性能的研究，从而保证整体结构的安全性及稳定性。
1.2预应力的设计方法
在预应力混凝土的结构设计中，尽量采用模型制作的形式，在此环节要注重模型的比例与实际工程中的比例的准确度，并且计算好在施工中各个环节的配筋率。从而保证在实际的工程施工中能够按照设计合理有序的进行。这样能够在施工环节尽量的提升施工进度。同时还要结合施工材料的情况，在质量和体积上进行精密的计算，从而保证结构施工的完整性和准确度。然后对模型进行测试，对其施加压力，来检测其结构的稳定性和实际效果，以在最大程度上能够提前对预应力的受力情况进行了解，找到其中影响质量的原因并解决，避免在实际的工程施工中出现类似的情况。
2新结构
2.1纤维增强复合材料预应力筋混凝土结构
传统钢筋混凝土结构中，始终存在着钢筋、预应力筋等钢材的腐蚀问题。纤维材料筋的使用则较为彻底地解决了腐蚀问题，其抗拉强度高、耐腐蚀性强、容重小，非常适合作为预应力筋使用。
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2.2预应力型钢混凝土结构
预应力型钢混凝土具有承载力高、刚度大、截面小、裂缝易控制等优点，适用于大跨、重载结构。课题组进行了10榀接近足尺的大比例预应力型钢混凝土框架的竖向静力及竖向低周反复荷载试验，对其破坏形态、裂缝的开展与分布、刚度变化、弯矩调幅、抗震性能等特征进行了一系列相关研究，提出考虑次内力包括次弯矩、次轴力的预应力型钢混凝土结构的抗弯极限承载力、抗裂度、刚度及最大裂缝宽度计算方法。此外，基于平截面假定推导了不同状态下预应力型钢混凝土结构的抗弯承载力计算公式。结合上述研究成果及已有《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138—2001)，在国家规范中均给出了预应力型钢混凝土结构的相关设计方法，全面考虑了次内力的影响。需要注意的是，国家规范中抗弯承载力计算公式默认型钢上翼缘受压屈服，对于受拉或受压不屈服的情况可能并不适用。
2.3体外预应力混凝土结构
体外预应力结构相比于体内预应力具有截面小、自重轻、易更换等特点，故在新建结构及既有结构加固中得到广泛应用。在体外预应力结构中，需要格外注意体外筋的防腐措施，避免体外筋的腐蚀。体外预应力梁与无粘结预应力梁在受力原理上基本相同，故其正截面抗弯承载力可按无粘结预应力构件的方法进行计算。但相比无粘结预应力结构，体外预应力结构尚存在二次效应，故其预应力筋的极限应力增量要明显小于无粘结预应力结构。国家规范及上海规程中，结合国内外117个体外预应力混凝土梁的试验结果及相关工程经验，将简支梁及连续受弯梁的应力增量取为100MPa，对于悬臂受弯构件则取50MPa，这种取用常值的做法简单、可靠。使用阶段验算则参考一般预应力混凝土结构的计算方法。在计算纵向受拉配筋率时部分考虑体外预应力筋的作用，折减系数取为0.2，通过对体外预应力构件试验结果拟合得到。
3新工艺、新材料
3.1基于物联网的数控张拉技术
预应力张拉是预应力施工中一项基本技术，当前存在着张拉精度低、无法同步施工等缺陷。本课题组历时多年开发的数字化智能张拉设备，将信息技术与预应力张拉施工有机结合。通过计算机和互联网，智能张拉设备能够精确地控制预应力施工过程，提高施工精度，同时也能实现对施工过程的动态监测，并提取施工关键参数指标上传保存至远程服务器，便于复检。预应力数字化智能张拉系统开发过程中，经过四代机的反复改进，它的功能组件完善，性能稳定。最新设备具有以下特点:1)实施远程遥控施工:现阶段的施工仍是在现场进行操作，并在远程服务器端进行施工监控;2)专家辅助人工智能:随着芯片技术的发展，开发中植入专家分析判断能力，采用人工智能提高控制能力和工况判断能力，节省劳动力，精度高，效率高;3)高集成度轻型便携:本套设备在开发过程中考虑到设备的便携性能，其配置部件均以性能稳定可靠轻巧的要求选配，其高便携性可有效地提高施工效率，缩短工期。
3.2缓粘结预应力筋
缓粘结筋作为一种新的工艺形式，利用时间差，很好地避免了无粘结筋与有粘结筋各自的缺点。它在张拉阶段与混凝土间可自由滑动，接近无粘结预应力混凝土结构，可有效减少预应力损失。在使用阶段，随着缓粘结剂的凝固，预应力筋与混凝土之间实现有效的粘结，此时可视为有粘结预应力结构。上海规程中指出，缓粘结预应力结构施工阶段验算按无粘结预应力结构的方法;运营阶段正常使用及承载力极限状态验算需根据粘结时间判断结构处于有粘结状态还是无粘结状态。缓粘结剂作为该技术的关键核心，需要注意。其在张拉使用期内具有一定粘性，固化后则具有很高强度。当温度高于20℃时，缓粘剂的粘度较小，对张拉时的预应力损失影响不大;当温度低于20℃时，粘度增大，摩擦损失会相应增大，不可忽视。实际工程经验表明，可通过持荷超张拉抵消此部分损失。在使用缓粘结筋时，需要注意施工现场的温度，过高的温度将会加速缓粘剂的硬化，在使用前应对缓粘结筋进行检验，保证其有效性。
结语
由上述介绍可见，我国在预应力混凝土结构领域的研究及应用有了相当的进展。一方面设计理论在应用与研究的过程中，得到了不断的深化和改进;另一方面，为满足新的建筑使用要求，各种新的预应力结构体系、工艺、材料等在实际工程中得到运用，并进行了相关的研究。
参考文献
［1］熊学玉，黄鼎业．预应力工程设计施工手册［M］．北京:中国建筑工业出版社，2003．
［2］预应力混凝土结构设计规范:JGJ369—2016［S］．北京:中国建筑工业出版社，2016．
［3］预应力混凝土结构设计规程:DGJ08-69—2015［S］．上海:同济大学出版社，2016．
论文作者:王佳
论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年2月上第3期
论文发表时间:2018/10/18
标签：预应力论文; 混凝土论文; 混凝土结构论文; 结构论文; 型钢论文; 体外论文; 承载力论文; 《中国住宅设施》2018年2月上第3期论文;