土木工程預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展探析

摘#8195;要 根據(jù)新時(shí)期土木工程活動(dòng)及預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展前景，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大，預(yù)應(yīng)力混凝土材料及其技術(shù)也將有所創(chuàng)新和發(fā)展。預(yù)應(yīng)力混凝土由于具有結(jié)構(gòu)使用性能好、不開(kāi)裂、剛度大、耐久性好以及經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為土木工程中的主要結(jié)構(gòu)材料之一。

關(guān)鍵詞 土木工程；預(yù)應(yīng)力技術(shù)；發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào) TU 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)012-0161-01

1 新時(shí)期土木工程活動(dòng)的發(fā)展概況

新世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)將繼續(xù)快速發(fā)展，因此，土木工程建設(shè)將繼續(xù)的增長(zhǎng)。全國(guó)各地的土木工程活動(dòng)都如火如荼的進(jìn)行著，這也給我們新時(shí)期的土木工程活動(dòng)及預(yù)應(yīng)力技術(shù)提出了一些機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著我國(guó)對(duì)外貿(mào)易的迅速發(fā)展，外商投資的迅猛增加，貿(mào)易中心、金融中心之類(lèi)的高層、超高層建筑將繼續(xù)興建。盡管一些城市已做出規(guī)定，為保持歷史名城和古城風(fēng)貌，為改善市民的居住環(huán)境，不允許在城市中心區(qū)繼續(xù)興建高樓。但是，從節(jié)約土地考慮，高層建筑將繼續(xù)在城市中興建。并且，其結(jié)構(gòu)體系將會(huì)有新的發(fā)展。如具有優(yōu)良的抗震、抗風(fēng)性能的預(yù)應(yīng)力懸掛結(jié)構(gòu)，巨型建筑結(jié)構(gòu)，采用型鋼的鋼結(jié)構(gòu)以及鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)等新型高層建筑結(jié)構(gòu)體系將會(huì)出現(xiàn)。新世紀(jì)的建筑，仍將以混凝土結(jié)構(gòu)為主，但是鋼結(jié)構(gòu)，包括型鋼混凝土和鋼管混凝土等組合結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用將獲得推廣。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

1）承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。對(duì)于承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)按荷載效應(yīng)的基本組合和偶然組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過(guò)采取構(gòu)造措施保證結(jié)構(gòu)在破壞時(shí)具有一定的延性，從而確保在偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持整體穩(wěn)定性。2）正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合 頻遇組合和準(zhǔn)永久組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形和裂縫等都不超過(guò)相應(yīng)的規(guī)范限值。3）施工階段的驗(yàn)算。在施工階段的支撐條件和相應(yīng)的施工荷載下，要求結(jié)構(gòu)具有一定的安全度；另一方面，要求結(jié)構(gòu)的材料應(yīng)力不超過(guò)允許的范圍。在一般情況下，施工階段需要控制預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力以及截面混凝土的最大拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟

1）進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置，選取恰當(dāng)?shù)牧W(xué)模型。2）根據(jù)工程的具體情況，選擇合適的高跨比，初步選定構(gòu)件的截面尺寸，并進(jìn)行內(nèi)力與組合效應(yīng)的計(jì)算。3）主要根據(jù)桿件的彎矩分布圖形確定預(yù)應(yīng)力筋的索形，并按經(jīng)驗(yàn)用預(yù)應(yīng)力度法或平衡荷載法初步估算出所需要的預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)。4）進(jìn)行預(yù)應(yīng)力損失和次應(yīng)力的計(jì)算，驗(yàn)算預(yù)應(yīng)力和撓度控制限值以及正常使用階段的結(jié)構(gòu)性能。5）按計(jì)算的各項(xiàng)控制結(jié)果，選擇需要變動(dòng)的參數(shù)進(jìn)行修改，再重新計(jì)算。6）根據(jù)選定的預(yù)應(yīng)力筋方案計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋的極限應(yīng)力，按承載能力要求補(bǔ)充普通鋼筋用量，按預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際方案及普通鋼筋的實(shí)際配筋直徑與根數(shù)，計(jì)算允許開(kāi)裂的控制截面的裂縫寬度及構(gòu)件的撓度。

4 新時(shí)期預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及國(guó)際化進(jìn)程的加快，各省、市、自治區(qū)的國(guó)際展覽中心等大跨度現(xiàn)代建筑將會(huì)大力興建。因此，滿(mǎn)足透明等現(xiàn)代要求的第三代玻璃幕墻結(jié)構(gòu)將有較大的發(fā)展和應(yīng)用。住宅建設(shè)將朝大開(kāi)間結(jié)構(gòu)及節(jié)能、節(jié)材、改善生態(tài)環(huán)境的綠色建筑的方向發(fā)展。運(yùn)用電子信息科技，加快建筑智能化。同時(shí)，既有建筑物的加固、改造任務(wù)將不斷增加。采用碳纖維作結(jié)構(gòu)加同材料的技術(shù)將被大力推廣應(yīng)用。上述建筑工程中有多種結(jié)構(gòu)將應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。

改革開(kāi)放以來(lái)，公路建設(shè)盡管有了迅速的發(fā)展，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有很大差距，尤其人均公路里程是最落后的，比巴西、印度都少。這意味著今后我國(guó)公路建設(shè)的任務(wù)還相當(dāng)繁重。

5 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展展望

預(yù)應(yīng)力技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)揮作用，并推動(dòng)土木工程科技的創(chuàng)新和發(fā)展在建筑工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)是建造大跨度公共建筑、大型會(huì)議展覽中心及大開(kāi)間住宅的重要技術(shù)，也是高層、超高層建筑和承受特重荷載的不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。一句話(huà)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在解決大、高、重、新建筑工程的設(shè)計(jì)和建造難題中將繼續(xù)發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。并且它也是調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力和減少、甚至取消大面積工程伸縮縫，防止開(kāi)裂的重要手段。此外，預(yù)應(yīng)力技術(shù)還將推動(dòng)建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，如預(yù)應(yīng)力拉桿替代柱的懸掛建筑結(jié)構(gòu)將獲得一定的發(fā)展。在公路工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)解決路面混凝土開(kāi)裂和減少伸縮縫，提高使用壽命具有良好的應(yīng)用在橋梁和隧道工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用更為廣闊。不論是超大跨的懸索橋、特大跨的斜拉橋，還是大中跨度的系桿拱橋、連續(xù)梁橋、剛構(gòu)橋及小跨度的簡(jiǎn)支梁橋、板橋，都可有效地應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。在我國(guó)今后的地鐵車(chē)站等地下工程中也將應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。在特種結(jié)構(gòu)工程及海洋工程中，預(yù)應(yīng)力混凝土抗裂性高、耐久性好等優(yōu)越性將得到充分的發(fā)揮。預(yù)應(yīng)力混凝土更是建造海洋工程的最好材料。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在海洋采油平臺(tái)、海洋儲(chǔ)罐，海上運(yùn)輸船以及海上防波堤、跨海大橋等海洋工程中將發(fā)揮更高的效能。此外，預(yù)應(yīng)力技術(shù)也將在水利工程或其他工程如舊建筑的加固改造、加層和拆除中獲得更多的應(yīng)用?？傊A(yù)應(yīng)力技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用極為廣泛，并且還將進(jìn)一步擴(kuò)大。

預(yù)應(yīng)力混凝土材料及技術(shù)本身也將有所創(chuàng)新和進(jìn)一步的發(fā)展土木工程建設(shè)的發(fā)展，必將推動(dòng)新材料、新技術(shù)、新理論及新設(shè)計(jì)方法不斷涌現(xiàn)。預(yù)應(yīng)力混凝土仍是土木工程中最為重要的結(jié)構(gòu)材料?；炷翆⒗^續(xù)朝高強(qiáng)、高性能方向發(fā)展。各國(guó)都在開(kāi)展這方面研究。

預(yù)應(yīng)力鋼材，也將有多方面的新發(fā)展。如高噸位索的需要將促使大直徑、大截面鋼絞線(xiàn)的研制、生產(chǎn)；超過(guò)級(jí)的高強(qiáng)鋼絞線(xiàn)也可能推出；鍍鋅、環(huán)氧涂層鋼絞線(xiàn)將被采用；不銹鋼絞線(xiàn)的應(yīng)用將有大的增長(zhǎng)。耐久、輕質(zhì)、更高強(qiáng)的高性能纖維加強(qiáng)塑料筋將較多地獲得應(yīng)用。近年來(lái)，我國(guó)開(kāi)始使用碳纖維加勁塑料玻璃纖維加勁塑料、芳綸纖維加勁塑料。這時(shí)，就不再單指鋼筋混凝土，它可以是碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維加勁塑料混凝土。預(yù)制預(yù)應(yīng)力 昆凝土和無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋將分別獲得發(fā)展和廣泛的采用。新型無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋將得到開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

在我國(guó)房屋建筑和橋梁中體外預(yù)應(yīng)力配筋將獲得較多應(yīng)用。上面講的建筑工程中的大跨度建筑、大面積結(jié)構(gòu)工程、巨型結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、懸掛建筑、大開(kāi)間住宅和預(yù)制預(yù)應(yīng)力建筑以及各型鐵道和公路、橋梁、水利工程、鐵道工程、特種結(jié)構(gòu)工程等等，還有結(jié)構(gòu)加固、改造與拆除，都有賴(lài)于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)備的發(fā)展。因此，期望預(yù)應(yīng)力材料技術(shù)與設(shè)備有更大的創(chuàng)新和發(fā)展。

同時(shí)，新結(jié)構(gòu)的研究和開(kāi)發(fā)方面將拓寬，房屋結(jié)構(gòu)與橋梁各種結(jié)構(gòu)之間的交叉、借鑒也將有所發(fā)展。理論和試驗(yàn)研究，包括預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、抗火、抗震、抗爆等性能研究及它們的設(shè)計(jì)方法研究都將有新的發(fā)展。預(yù)應(yīng)力工藝與施工管理也將有普遍的提高。由于計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用的普及，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將更多地考慮空間作用和非線(xiàn)性。此外，建筑廢棄物也將在一定程度上得到處理及利用。

由此可見(jiàn)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是解決大跨度、重荷載等類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)的重要技術(shù)。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，居住建筑、大跨度公共建筑 工業(yè)建筑的大量興建，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)將會(huì)有飛速的發(fā)展和變化。

參考文獻(xiàn)

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