预应力混凝土结构设计若干问题探讨

预应力混凝土结构设计若干问题探讨

摘要：随着国民经济的稳定增长，现代化城市建设步伐明显加快，工程建设数量大大提高。作为建筑工程中的重要组成部分，预应力混凝土结构设计得到广泛应用。本文对预应力混凝土结构设计过程中存在的问题开展研究工作，首先对预应力混凝土技术的优缺点进行介绍分析，之后找出设计过程中存在的问题，并提出相关的改善建议。

关键词：预应力混凝土；结构设计；新工艺

前言：现阶段，在一些大型建筑结构中，预应力技术有着重要体现，特别是在一些特殊结构中，应用效果比较显著。从2010年以来，随着我国科学技术水平的快速提升，预应力技术相关的工业化水平和生产水准都有着较大的提高。另外，工程经验不断积累，使得应用预应力混凝土结构设计的建筑物体积越来越大，内部结构也愈发复杂。在大环境背景下，我国预应力混凝土结构实现了多样化发展，并在基础上衍生出后张力预应力复合材料结构以及纤维预应力混凝土结构等多种新型预应力结构，这些都为推动建筑行业的未来发展做出巨大贡献。

1、体外预应力混凝土结构的优缺点

常见的体外预应力混凝土结构有着几方面特点：第一，由于截面内只存在体外预应力筋，所以截面尺寸相对减少，在腹板方面降低恒载[1]。第二，预应力筋套管布设调节比较容易，而且对后续施工流程进行简化，极大地缩短作业时间。第三，在混凝土截面外侧布置体外预应力筋，可以为应用期间的更换维护提供便利调节。第四，只有在转向块和锚固区处和混凝土结构存在连接，明显减少摩擦，使得预应力的效果更为显著。另外，将预应力筋安设在聚乙烯管中，能够起到除锈的作用，而且有利于提高检查质量。相反，体外预应力混凝土结构有着一些缺点，需要进一步改善优化。例如，预应力筋容易受到火灾的影响，不但要承受振动还要对其自由长度进行限制。锚头失去效用代表预应力逐渐消失，因此，在使用期间要采取有效措施来避免锚头受到腐蚀。处于极限状态下时，预应力筋相比体内有粘结筋，抗弯能力较为突出，所以在受到极限荷载或者开裂荷载时，不可以只根据最不利的截面来估算预应力。

2、预应力混凝土在结构设计过程中需要注意的问题

其一，预应力混凝土结构设计理论。首先，抗震性能设计。在实现预应力混凝土抗震性能的最大化，需要对其加固指标科学配置和全面测量，进而合理把控预应力混凝土的强度。采取有效措施，使得节点能够在构造中取得更好的发展。将纵向非预应力钢筋安装在预应力混凝土结构中，能够降低地震位移，之后将钢筋组合到一起，实现提高抗震能力的目的。其次，耐久性设计。为确保混凝土在应用期间的可靠性和稳定性，需要对其耐久性材料合理设计。碱性骨料和钢筋腐蚀都会影响到混凝土的结构，降低其寿命周期，所以，针对其耐久性开展研究对于提高建筑结构的质量安全有着重要意义。

其二，预应力设计方法。在实际工作中，尽量多应用该模型。严格控制预期模型和实践工程的差异，并对各个施工环节的加固比进行计算。通过这种方式，可以确保结构设计更为科学合理，促进工程进度[2]。另外，建筑材料要和精确计算的体积和质量有效融合，从而为结构施工的准确性和可靠性提供保障。在此基础上，对模型施加压力，检测其实际效果，使得人们能够提前理解到预应力的应力，分析出影响质量的关键因素，并制定有效措施加以处理。

3、预应力混凝土结构

3.1预应力型钢混凝土结构

该类型的混凝土有着截面面积小、承载能力强以及容易开裂等优点，在一些重载结构或者大跨度结构中有着广泛应用。本文选择几组大比例预应力型钢混凝土框架进行对比试验对其刚度变化、破坏模式以及地震性能等方面进行深入研究，最后提出相关的计算方法。除此之外，根据平截面理论推导出在不同情况下该混凝土结构的抗弯承载力计算公式。结合国家相关规定标准，并对此应力进行深入考虑。有一点需要注意，国际规定中用来对混凝土结构弯曲承载能力计算的公式对于拉压情况不太适用。

3.2体外预应力混凝土结构

相比体内预应力结构，体外预应力混凝土结构有着重量较轻、截面面积小以及容易更换等特点，所以，该混凝土结构在新结构加固原结构中有着广泛应用。在作业过程中，需要注意的是，外筋的防护工作必须严谨，对于提高结构性能有着直接影响，在受力原理角度，体外预应力和非粘结预应力的应力梁相同，所以可应用相同的方式测量其弯曲承载能力。但是，啊体外预应力结构具有二次效应，所以预应力筋的极限应力增长幅度略低。

4、新工艺、新材料

4.1缓粘结预应力筋

缓粘结筋是新时代的技术产物，有效的规避了有粘结筋和无粘结筋所存在的缺陷。在应用过程中，可以在混凝土之间或者拉伸阶段实现自由滑动，而且与非粘结预应力混凝土非常贴近，极大地降低预应力损失[3]。在实际工作中，缓粘结剂逐渐硬结，进一步实现混凝土和预应力钢之间的键结，此时能够将其看做有粘结预应力结构。

4.2基于物联网的数控张拉技术

作为预应力施工中基本技术，预应力张拉在使用期间存在无法同步施工和拉伸精度较低的缺点，导致其应用范围逐渐缩小。随着科学技术的革新发展，人们将信息化技术应用到预应力张拉中，研发出数字智能张紧设备。在此基础上，能够对预应力工程的施工全过程中进行监督管理，对于提高施工精度有着重要作用，在信息化技术的支撑下，使得施工全过程的动态监控全面实现。同时，将施工过程中一些关键参数进行记录保存，并将其传输到中心服务器上，系统对其反复检查核对。纵观数字智能拉伸系统的发展历程，由简入繁再到由繁入简，不断地对四代机进行改进更新，使得各个功能部件逐渐趋于完善，有着较高的稳定性。

5、结论

总而言之，在进行预应力混凝土结构设计过程中，必须要对建筑物结构稳定性以及经济性做出全面分析，找出其中存在的问题并及时采取有效措进行预防管理，避免产生一些不必要的损失，使得建筑物的整体质量得到提升。结合实际建设状况，来选择最为合适的预应力施工技术，根据施工问题对设计方案进行完善优化，在确保施工质量的前提下，最大程度地发挥出预应力混凝土结构的性能优势，使得建筑物的防水防渗能力和抗震能力得到双向提高，为人们的居住体验和使用安全提供有力保障。

参考文献：

[1]冷谦.预应力混凝土结构设计若干问题的探讨[J].广东土木与建筑,2018,025(001):28-31.

[2]夏东坡.预应力混凝土结构设计中应注意的若干问题[J].工业,2016,000(006):P.92-92.

[3]潘立.关于无粘结预应力混凝土结构设计中的若干问题[J].结构工程师,2017(01):11-13.