預應力混凝土結構設計若干問題探討

預應力混凝土結構設計若干問題探討

摘要：隨着國民經濟的穩定增長，現代化城市建設步伐明顯加快，工程建設數量大大提高。作爲建築工程中的重要組成部分，預應力混凝土結構設計得到廣泛應用。本文對預應力混凝土結構設計過程中存在的問題開展研究工作，首先對預應力混凝土技術的優缺點進行介紹分析，之後找出設計過程中存在的問題，並提出相關的改善建議。

關鍵詞：預應力混凝土；結構設計；新工藝

前言：現階段，在一些大型建築結構中，預應力技術有着重要體現，特別是在一些特殊結構中，應用效果比較顯著。從2010年以來，隨着我國科學技術水平的快速提升，預應力技術相關的工業化水平和生產水準都有着較大的提高。另外，工程經驗不斷積累，使得應用預應力混凝土結構設計的建築物體積越來越大，內部結構也愈發複雜。在大環境背景下，我國預應力混凝土結構實現了多樣化發展，並在基礎上衍生出後張力預應力複合材料結構以及纖維預應力混凝土結構等多種新型預應力結構，這些都爲推動建築行業的未來發展做出巨大貢獻。

1、體外預應力混凝土結構的優缺點

常見的體外預應力混凝土結構有着幾方面特點：第一，由於截面內只存在體外預應力筋，所以截面尺寸相對減少，在腹板方面降低恆載[1]。第二，預應力筋套管佈設調節比較容易，而且對後續施工流程進行簡化，極大地縮短作業時間。第三，在混凝土截面外側佈置體外預應力筋，可以爲應用期間的更換維護提供便利調節。第四，只有在轉向塊和錨固區處和混凝土結構存在連接，明顯減少摩擦，使得預應力的效果更爲顯著。另外，將預應力筋安設在聚乙烯管中，能夠起到除鏽的作用，而且有利於提高檢查質量。相反，體外預應力混凝土結構有着一些缺點，需要進一步改善優化。例如，預應力筋容易受到火災的影響，不但要承受振動還要對其自由長度進行限制。錨頭失去效用代表預應力逐漸消失，因此，在使用期間要採取有效措施來避免錨頭受到腐蝕。處於極限狀態下時，預應力筋相比體內有粘結筋，抗彎能力較爲突出，所以在受到極限荷載或者開裂荷載時，不可以只根據最不利的截面來估算預應力。

2、預應力混凝土在結構設計過程中需要注意的問題

其一，預應力混凝土結構設計理論。首先，抗震性能設計。在實現預應力混凝土抗震性能的最大化，需要對其加固指標科學配置和全面測量，進而合理把控預應力混凝土的強度。採取有效措施，使得節點能夠在構造中取得更好的發展。將縱向非預應力鋼筋安裝在預應力混凝土結構中，能夠降低地震位移，之後將鋼筋組合到一起，實現提高抗震能力的目的。其次，耐久性設計。爲確保混凝土在應用期間的可靠性和穩定性，需要對其耐久性材料合理設計。鹼性骨料和鋼筋腐蝕都會影響到混凝土的結構，降低其壽命週期，所以，針對其耐久性開展研究對於提高建築結構的質量安全有着重要意義。

其二，預應力設計方法。在實際工作中，儘量多應用該模型。嚴格控制預期模型和實踐工程的差異，並對各個施工環節的加固比進行計算。通過這種方式，可以確保結構設計更爲科學合理，促進工程進度[2]。另外，建築材料要和精確計算的體積和質量有效融合，從而爲結構施工的準確性和可靠性提供保障。在此基礎上，對模型施加壓力，檢測其實際效果，使得人們能夠提前理解到預應力的應力，分析出影響質量的關鍵因素，並制定有效措施加以處理。

3、預應力混凝土結構

3.1預應力型鋼混凝土結構

該類型的混凝土有着截面面積小、承載能力強以及容易開裂等優點，在一些重載結構或者大跨度結構中有着廣泛應用。本文選擇幾組大比例預應力型鋼混凝土框架進行對比試驗對其剛度變化、破壞模式以及地震性能等方面進行深入研究，最後提出相關的計算方法。除此之外，根據平截面理論推導出在不同情況下該混凝土結構的抗彎承載力計算公式。結合國家相關規定標準，並對此應力進行深入考慮。有一點需要注意，國際規定中用來對混凝土結構彎曲承載能力計算的公式對於拉壓情況不太適用。

3.2體外預應力混凝土結構

相比體內預應力結構，體外預應力混凝土結構有着重量較輕、截面面積小以及容易更換等特點，所以，該混凝土結構在新結構加固原結構中有着廣泛應用。在作業過程中，需要注意的是，外筋的防護工作必須嚴謹，對於提高結構性能有着直接影響，在受力原理角度，體外預應力和非粘結預應力的應力樑相同，所以可應用相同的方式測量其彎曲承載能力。但是，啊體外預應力結構具有二次效應，所以預應力筋的極限應力增長幅度略低。

4、新工藝、新材料

4.1緩粘結預應力筋

緩粘結筋是新時代的技術產物，有效的規避了有粘結筋和無粘結筋所存在的缺陷。在應用過程中，可以在混凝土之間或者拉伸階段實現自由滑動，而且與非粘結預應力混凝土非常貼近，極大地降低預應力損失[3]。在實際工作中，緩粘結劑逐漸硬結，進一步實現混凝土和預應力鋼之間的鍵結，此時能夠將其看做有粘結預應力結構。

4.2基於物聯網的數控張拉技術

作爲預應力施工中基本技術，預應力張拉在使用期間存在無法同步施工和拉伸精度較低的缺點，導致其應用範圍逐漸縮小。隨着科學技術的革新發展，人們將信息化技術應用到預應力張拉中，研發出數字智能張緊設備。在此基礎上，能夠對預應力工程的施工全過程中進行監督管理，對於提高施工精度有着重要作用，在信息化技術的支撐下，使得施工全過程的動態監控全面實現。同時，將施工過程中一些關鍵參數進行記錄保存，並將其傳輸到中心服務器上，系統對其反覆檢查覈對。縱觀數字智能拉伸系統的發展歷程，由簡入繁再到由繁入簡，不斷地對四代機進行改進更新，使得各個功能部件逐漸趨於完善，有着較高的穩定性。

5、結論

總而言之，在進行預應力混凝土結構設計過程中，必須要對建築物結構穩定性以及經濟性做出全面分析，找出其中存在的問題並及時採取有效措進行預防管理，避免產生一些不必要的損失，使得建築物的整體質量得到提升。結合實際建設狀況，來選擇最爲合適的預應力施工技術，根據施工問題對設計方案進行完善優化，在確保施工質量的前提下，最大程度地發揮出預應力混凝土結構的性能優勢，使得建築物的防水防滲能力和抗震能力得到雙向提高，爲人們的居住體驗和使用安全提供有力保障。

參考文獻：

[1]冷謙.預應力混凝土結構設計若干問題的探討[J].廣東土木與建築,2018,025(001):28-31.

[2]夏東坡.預應力混凝土結構設計中應注意的若干問題[J].工業,2016,000(006):P.92-92.

[3]潘立.關於無粘結預應力混凝土結構設計中的若干問題[J].結構工程師,2017(01):11-13.