预应力的发展现状及趋势苏朝阳

预应力的发展现状及趋势苏朝阳

苏朝阳

上海建筑设计研究院有限公司上海200041

摘要：近年来，预应力技术在结构工程中的应用越来越广泛。本文首先从无粘结、有粘结、混合配筋、缓粘结预应力混凝土结构、体外预应力技术、预应力数控张拉技术、预应力远程监测技术、预应力型钢混凝土技术等几个方面介绍了预应力的发展现状；然后就预应力材料、预应力结构抗震的研究、预应力技术在预制装配式结构中的应用等几个方面介绍了其发展趋势；最后，笔者认为，随着社会的发展，人们对预应力结构将不断提出新的要求，在不远的将来预应力技术一定会有更新更快的发展，应用范围将更加广泛。

关键词：预应力；现状；发展趋势

THEDEVELOPINGSTATUSANDTRENDOF

PRESTRESSEDSTRUCTURE

ZhaoyangSu

（ShanghaiInstituteofArchitecturalDesign&Research(Co.Ltd.),Shanghai200041,China）

Abstract：Inrecentyears,theapplicationofprestressingtechnologyinstructuralengineeringismoreandmorewidely.Inthispaper,fromtheaspectsofunbonded,bonded,mixedreinforcement,slow-bondingprestressedconcretestructure,externalprestressingtechnology,prestressedCNCtensioningtechnology,prestressedremotemonitoringtechnologyandprestressedsteelconcretetechnologythedevelopmentstatusofprestressingisintroduced.Then,thedevelopmenttrendofprestressingmaterials,researchofprestressingstructureaseismicityandtheapplicationofprestressingtechnologyinprefabricatedstructureareintroduced.Finally,Ibelievethatwiththedevelopmentofsociety,Peoplewillconstantlyputforwardnewrequirementsontheprestressedstructure.Inthenearfuture,theprestressingtechnologywillsurelyhavenewerandfasterdevelopmentanditsapplicationscopewillbemoreextensive.

Keywords：prestress；presentsituation；developingtrend

一、引言

经济和技术的发展，使人们对建筑的结构和功能、节约材料以及降低造价方面的要求越来越高，普通钢筋混凝土的弊端日益明显。预应力混凝土构件可延缓混凝土构件的开裂，提高构件的抗裂度和刚度，并取得节约钢筋、减轻自重的效果，克服了钢筋混凝土的主要缺点，因而其应用越来越广泛。

二、预应力技术的发展现状

预应力混凝土是在第二次世界大战后人们迫切要求恢复战争创伤的情况下，从西欧迅速发展起来的。普通钢筋混凝土的弊端体现在容易开裂、耐久性差，结构笨重。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，工程实际当中广泛地采用了预应力混凝土结构。

我国的预应力混凝土结构发展比西欧晚10年，但近年来，在巨大工程建设任务，特别是重点建设项目和大型工程的带动下，我国的预应力混凝土技术水平发展迅速，预应力技术的应用范围日益扩大，由以往的单层及多层房屋、公路、铁路桥梁、轨枕、电杆、压力水管、储罐、水塔等，已扩大到现在的高层建筑、地下建筑、高耸结构、水工建筑、海洋结构、机场跑道、核电站压力容器等方面[2]，其应用材料也扩展到了型钢、砖、石、木等各种结构材料[3]。我国预应力技术的研究与发展每一时期主题不同。在20世纪80年代末、90年代初，主题为提高预应力钢材的生产质量，特别是高强预应力钢丝与预应力钢铰线的质量；在20世纪90年代中后期，主题为提高预应力锚具的生产质量；最近几年，提高预应力体系的耐久性成为新的发展主题[4]。

（一）几种常见预应力技术的发展现状

（1）无粘结预应力混凝土结构

在无粘结预应力混凝土结构中，预应力筋可以纵向自由滑动，且只有通过锚具才能与混凝土共同工作。无粘结预应力混凝土结构不需要预留孔道、穿束、灌浆等复杂工序，这样就简化了现场施工工艺、缩短了工期；同时无粘结预应力筋布置比较灵活，尤其在预应力筋排列密集、交叉或不规则时，更能体现其布置的灵活性。

（2）有粘结预应力混凝土结构

有粘结预应力技术是目前预应力工程中应用最多也最广泛的一项预应力技术。在施工中，需要通过后灌浆使得预应力筋和原结构间有可靠的粘结，从而使之能够共同作用。在施工中，孔道灌浆的密实度将直接影响到预应力结构的质量。

（3）有粘结无粘结混合配筋预应力混凝土结构

有粘结和无粘结混合配筋的预应力结构，可以发挥有粘结和无粘结两者的共同优势，在计算上用有粘结预应力筋发挥承载力的作用，用无粘结预应力筋改善结构的变形和裂缝特征，从而使得受力更加明确。

（4）缓粘结预应力混凝土结构

缓粘结预应力技术又叫可控粘结预应力技术，在混凝土结构施工完毕后，预应力梁的受力为无粘结预应力混凝土梁，经过一段时间后，待孔道中粘结物质粘结并具备承载力后，预应力梁为有粘结预应力混凝土梁。

（5）体外预应力混凝土结构

体外预应力技术与无粘结预应力技术并不是两个相互独立的技术，二者是相互交叉的预应力技术。体外预应力技术属于无粘结预应力的一种。体外预应力技术目前主要用于工程结构加固设计。

（6）预应力数控张拉技术

传统预应力筋的张拉常用方法均是通过人工手动操作进行，预应力效应的准确性、预应力张拉时同步性(包括对称性)，易受人员、设备等因素的影响。预应力智能张拉技术通过计算机软件控制油泵，可实现张拉的数字化控制，提高了测量的精准性，同时在监控数据超出规定值的情况下可自动预警直至停止张拉；监控数据通过网络远程即时传输，便于工程各参与方实时查看现场预应力张拉情况。

预应力数控张拉设备

（7）预应力远程监测技术

预应力远程监测技术，是通过在混凝土浇筑前，在预应力构件内预埋混凝土应变计，现场设置采集箱，采集数据并通过采集箱内置的GPRS模块，将采集的数据远程传输到设计师的终端电脑上，通过网络软件系统，对数据进行自动分析、绘图并给出判断结果的一种远程监测预警系统。通过该系统，可以随时知道预应力梁在施工和服役状态下的受力状态，并在变形过大时给出报警。

（8）预应力型钢混凝土技术

预应力筋在计算上可以部分替代普通钢筋参与承载力计算，但是预应力梁的极限承载力不能得到提高，在工程设计中，对于大跨度或长悬挑结构，预应力梁受制于截面限制，往往出现挠度和承载力同时不足的情况，这时候就要用到预应力型钢混凝土技术了。梁内设置型钢，既能改善梁的变形性能，又能提高其承载力，预应力筋的设置进一步改善梁的变形性能。目前，预应力型钢混凝土技术在很多工程中也得到了应用和验证。

三、预应力技术的未来发展趋势

随着经济与社会的不断发展，人们对预应力技术提出了更高的要求。可以说，建筑行业任何一次技术改革和材料更新，都必将带来预应力技术的发展。未来预应力混凝土将向着轻质、高强，节能减排的方向发展，设计理论将有重大进展；随着国家建筑工业化的发展，预应力技术也要与时俱进，与国家发展战略一致，发展出适合工业化建筑的预应力技术和部品构件。

（一）材料

随着预应力技术的发展，预应力用砼的强度会越来越高，C50、C60甚至更高标号的混凝土会普遍使用；与此同时，有特殊要求的自密实混凝土、碾压混凝土、纤维混凝土、特种混凝土也会得到迅速的发展。与混凝土的发展相适应，预应力用钢的强度也会不断提高。高效预应力混凝土的钢材强度会在原有1470MPa的基础上再上升一个台阶。与此同时，预应力材料除了目前使用的高强度钢材外，新型碳纤维、玻璃纤维和聚酯纤维类非金属预应力筋等产品将得到应用。

（二）预应力结构抗震的研究

随着经济的不断发展，在中国将取消非抗震设防区，实行全国性设防。这样，预应力技术能不能在抗震设防区得到良好的应用，将成为预应力能否得以推广的关键所在。因此，预应力结构抗震研究将成为预应力技术的重要研究趋向。

（三）预应力技术在预制装配式结构中的应用

预制混凝土结构源于欧洲，经过一百多年的发展和变迁，目前已作为新建建筑的主要形式在欧洲、美国、日本等国家广泛应用。目前，在国家政策和相关研究的大力推动下，普通预制装配式混凝土结构得到了快速发展与广泛应用。但是，预应力预制装配式混凝土结构的相关研究和示范应用非常少。预应力技术由于其自身的优越性，可以实现高效的构件装配，提高结构整体承载能力，改善装配式结构的整体性和自恢复性，提高预制装配式结构的防灾性能。

目前，预应力在装配式建筑中的应用和研究，在先张法构件中主要为预制预应力双T板，预制预应力空心大板等，在后张法构件中主要为干式连接，预应力预制装配式结构体系研究，后张预应力框架结构研究，后张预应力框架—剪力墙结构研究，预制预应力结构抗震性能研究等。[5]

四、结语

随着社会的发展，预应力技术的应用领域越来越广泛，对预应力技术的要求也越来越高。随着经济的发展，新材料、新技术的不断出现，预应力技术一定能够给人类带来更加美好的生活。

参考文献

[1]熊学玉，张大照.CFRP布加固木柱性能研究.滁州职业技术学院学报.2003，Vol2（3）：5-8.

[2]冯大斌.我国预应力技术发展现状及趋势.第十四届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文，2007.

[3]陈鸿炽.桥梁预应力混凝土现状与发展.福建建筑.2005，Vol.92（2）：131-132.

[4]代贵富.混凝土框架梁的后张有粘结预应力施工分析与实践.重庆大学硕士学位论文.2008.

[5]苏朝阳.浅谈预应力技术在预制装配式结构中的应用.工业建筑（增刊）.2016.