浅谈预应力混凝土结构存在的问题

摘要：预应力混凝土是近几十年来发展起来的一门新技术，它是在构件承受外荷载前，预先在构件的受拉区对混凝土施加预压力，这种压力通常称为预应力。提高了构件的抗裂度和刚度。但是在混凝土施工过程中施工工艺总是存在很多问题，使得施工质量有所影响。通过对混凝土结构工程施工工艺存在的问题的论述，提出对应工作中亟待完善的一些问题。
　　关键词：预应力混凝土结构问题
　　1、前言
　　我国推广预应力混凝土已有四十多年的历史，但普及程度不高，熟悉业务的专业人才不多，即使是一些甲级大设计院，迄今仍只有少数几个专业工程人员，与60年代相比，进展不大。为什么难普及？原因很多，但最主要的是预应力混凝土学科比较复杂，涉及领域有高强材料、生产工艺、机械设备、设计与施工等专业，而且这些技术交织在一起很难分开，要掌握完整的学科知识，难度的确较大。在实际生产实践中，国外多采用专业分工与合作的方式进行。
　　我国预应力混凝土的起步比西欧大约晚10年，但由大规模建设的需要，不仅发展快，而且应用数量极为庞大。近十几年来，在应用高效预应力混凝土方面取得了较大的进展。各种桥梁结构的型式、跨径和施工方法都有了很大进步。预制预应力混凝土简支架的经济跨度：铁道桥架已扩大到40m；公路与城市桥梁扩大到50m；预应力混凝土连续钢构桥最大达270m；大跨度斜拉桥的跨径：预应力混凝土桥面的达432m（铜陵长江大桥），钢与混凝土结合桥面的最大达602m（杨浦大桥）。桥梁结构当前面临的问题主要是如何提高质量，特别是耐久性问题，而不再经济不经济、用与不用的问题了。高效预应力混凝土在房屋建筑中的应用由于房屋建筑本身的特殊性，目前仍处于由低强钢材向高强钢材、向高效预应力混凝土过渡的阶段，出现现浇后张热、预制先张冷的现象，发展很不平衡，前景也不太明朗。
　　2、我国预制预应力混凝土的发展
　　我国建工部门过去采用的以低强钢材为主筋的预制预应力构件，主要有三方面的用途。首先是用于单层工业厂房屋盖的屋架、屋面梁和大型屋面板，第二是用于城镇的多层住宅和农村房屋楼（屋）盖的短跨多孔空心板，第三是用于城市多层和高层住宅的小开间大板体系建筑的墙板和楼板。
　　预制预应力房屋不一定全用预制，也可以用现浇混凝土作为梁、板、柱连续的接头或作为现浇面以减轻预制构件运输安装时的自重，这种预制与现浇相结合的所谓“半装配式”结构兼有预制与现浇两者的优点，基本上排除了两者的弱点，避免了预制构件联结的困难，又不需要现饶的模板与支撑。过去许多个别设计的预制混凝土房屋或预制混凝土体系建筑之所以失败和被淘汰，其原因就在这里。
　　3.后张无粘结预应力混凝土造价偏高
　　3.1预制与现浇、先张与后张各有合理应用范围
　　近十几年来，现浇后张结构与单根钢绞线无粘结筋的应用已成为房建部门的热点。作为填补技术空白、追赶国际水平，无疑这是正确的、必要的，但现浇与预制、后张与先张结构、有粘结与无粘结筋的应用，各有利弊，各有合理应用范围。此外，用预制先张构件建造半装配式结构时，就兼有预制与现浇、先张与后张的优点。基本上排除了现浇需要模板、预制构件连接困难的问题
　　3.2、现浇无粘结双向平板是国际公认的最经济的大柱网楼板
　　现浇无粘结预应力双向平板是美国针对多层、高层建筑中要求采用大柱网楼盖发展起来的。这种用单根张锚的无粘结钢绞线筋的主要优点在于吨位小，有利于在板类结构中分散布筋，也有利于增大预应力筋的偏心距与抗弯力臂；张拉设备轻，施工方便
　　3.3、我国现浇无粘结平板价格高的原因和解决办法
　　我国现浇后张无粘结双向平板造价偏贵的原因在于普通钢筋用量太多，而无粘结筋用量与国外相比差别不太大。
　　要降低普通钢筋用量，一方面要投入力量认真解决单根钢绞线无粘结束成套装置的全封闭防水问题，包括张拉端和固定端锚具与束的全封闭连接做法和提高塑料套管的韧性与强度，并取用ф12.7㎜钢绞线代替十ф15.4㎜的钢绞线以减少在工程应用中来与束的间距；另一方面，要努力学习和掌握国外设计、施工技术和有关规章制度。
　　预加应力的目的主要在于提高使用荷载下构件的性状。现代预应力混凝土构件的截面设计（包括截面形状、尺寸和预应力筋），国际上一般都是按使用荷载下混凝土与钢材应力不超过容许应力限值确定的。这些应力限值是材料实际强度的某一百分率。由于在使用荷载了混凝土和钢材的应力都相对较低，可以假定两者都具有弹性性能，因此应力的计算采用材料力学弹性计算公式是合乎逻辑的。尽管截面是以容许应力为基础确定的，但也要枚核有足够的极限强度，以及校核使用荷载下的构件挠度与抗裂性。如极限强度不足，可以增加普通钢筋弥补。预应力筋的初始张拉应力可按使用荷载下要求的总预加力，通过永存预应力（一般选用0.55～0.6fpu）反算来确定，张拉应力值可造当调整以满足对摩擦损失和永存预应力的要求。上述分析，足以说明过去我国行之有效的材料。理论与技术已时过境迁，落后陈旧。为此，对过去围绕低强预应力钢材发展起来的预应力混凝土构件的设计理论、计算方法、计算公式、结构构造、生产工艺与施工技术都有必要知识更新、转变到后来用高强钢材的现代预应力混凝土的轨道上来。为此建设从知识更新、技术改造出发，吸收国际最新理论与技术成就，编写新的教科书，阐述现代预应力混凝土系统理论和世界公认的设计方法与计算方法；设计规范也要同步进行修改，解决公式多、符号多、规定多、概念少、理论少，以及计算烦琐，逻辑混乱，难以学习和掌握的问题，揭开预应力混凝土的神秘面纱，为普及学科知识、培养大批预应力结构专业人才创造条件
　　4、混凝土结构工程施工的工作建议
　　就目前实体检测中钢筋保护层厚度控制工作的开展来看，主要的问题在于技术规程不配套、设施分离、工艺技法落后等几个方面，但问题还在于未能形成建设工程质量控制的一套综合质量管理体系，不能使质量控制工作进入自我改良的良性循环。所以在着手建立该综合体系的同时，应注意以下方面的加强：
　　4．1发挥地方技术规程的灵活性优势，积极制定地方相关技术规程，做好国家规范在技术层上的衔接转换工作。以条文上的客观、明确、详尽，逐步代替实际工作中的模糊、主观。
　　4．2明确设计文件中对钢筋保护层厚度的标示、控制要求。明确设计单位对设计产品相关、后续问题处理上的责任、义务。
　　4．3施工过程中加强对新重点部位、新重点项目的自检、自查。施工企业标准制定，应注重对新工艺、新技术推广、应用的适用性论证、总结。
　　4．4形成国家级钢筋保护层厚度测定技术规程，明确设备、操作、技术、评定、检定等方面的要求及法律地位。
　　4．5工程监督部门需继续发挥行业主导作用，创造企业发展所需的技术环境、法规环境。处理无成例问题时，应形成可以发挥主观能动性的必要环境，建立稳定可靠、自我改良的良性循环的监督工作体系。