摘要：介紹預應力混凝土中高強材料的使用種類。在普通混凝土中使用高強材料由于為了控制裂縫寬度等正常使用極限狀態，無法使高強材料發揮強度，之所以高強材料能在預應力混凝土中得到更好的應用，原因就在于通過張拉鋼筋的方式給混凝土加上了預壓應力，延時了它的開裂，使大多數不允許存在裂縫的結構體系中的高強材料（鋼筋、砼）能力得到充分的發揮。預應力混凝土自1949年首次應用于工程后，在現代工程中的使用日益廣泛，并將具有更廣闊的前景。
　　關鍵詞：預應力混凝土，高強材料，充分發揮，廣泛利用
　　
　　0引言
　　鋼筋混凝土受拉與受彎等構件，由于混凝土的抗拉強度及極限拉應變值都很低，其極限拉應變約為0.1*10-3~0.15*10-3,即每米只能拉長0.1~0.15mm，所以在使用荷載作用下，通常是帶裂縫工作的，因而對使用上不允許開裂的構件，受拉鋼筋的應力不能充分利用其強度。
　　為了避免鋼筋混凝土結構的裂縫過早出現，充分利用高強度鋼筋和高強度混凝土，可以設法在結構構件受荷載作用前，通過預加外力，使它受到預壓應力來減小或抵消荷載所引起的混凝土拉應力，從而使結構構件截面的拉應力不大，甚至處于受壓狀態，已達到控制受拉混凝土不過早開裂的目的，這就是預應力混凝土的主要作用。從制作到使用過程中鋼筋實現的，鋼筋一直處于高拉應力狀態，同時還存在預應力損失，所以鋼筋強度要高；制作過程中，預壓區的混凝土受到比較的壓應力，所以混凝土強度也必須要高；預應力結構采用大跨度結構為了減輕自重，減小截面尺寸，也必然采用高強材料。
　　1 常用高強材料類型
　　1.1 預應力鋼絲：
　　鍍鋅鋼絲、不銹鋼絲、彈簧鋼絲、預應力混凝土用鋼絲、冷鐓鋼絲、胎圈用鋼絲、焊用鋼絲、合金工具鋼絲、鋁包鋼絲、鋼絲網架夾芯板、混凝土用鋼纖維、鋅鋁合金鍍層鋼絲、異型鋼絲、扁鋼絲、六角鋼絲、樂器用鋼絲、合金鋼絲、梯形鋼絲、建筑纜索用鋼絲等；
　　1.2預應力鋼絞線：
　　鍍鋅鋼絞線（1×3、1×7、1×19），預應力混凝土用鋼絞線（1×2、1×3、1×7），鋁包鋼絞線（1×3，1×7，1×19，1×37），鋅鋁稀土合金鍍層鋼絞線等；
　　1.3預應力錨具：
　　雙耳內旋錨具、熱鑄IV型錨具、扁型聯接器、環型錨具、錨具夾片及其聯接環、襯套錨具、張拉錨具、張拉端錨具、固定端錨具、波紋管、多孔連接器、工作錨板等；
　　1.4鋼絲、鋼絞線生產設備：
　　拉絲機、復繞機、管絞機、成纜機、叉絞機、穩定化機組、鋼絲表面處理生產線等；
　　1.5混凝土要求：
　　預應力混凝土結構的混凝土強度等級不應低于C30；當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預應力鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于C40。
　　2高強材料在預應力混凝土中的作用
　　2.1一般不在普通混凝土中使用高強材料的原因
　　普通混凝土的極限拉應變很小,導致受拉區混泥土過早開裂,裂縫中出現的受拉鋼筋應力20~40N/MM,如果采用高強度鋼筋,使用荷載下鋼筋工作應力將提高很多,撓度和裂縫寬度已遠遠超過允許限值,顯然在鋼筋混泥土受彎構件中用高強度鋼筋是不合理的。它不能滿足使用功能的要求。如果把配筋面積增大到符合變形和裂縫控制的要求,則鋼筋強度將得不到充分利用。
　　2.2高強材料在預應力混凝土中的作用
　　在預應力混泥土構件中,預應力筋和預拉應力在施工和使用階段,由于種種原因會使預應力損失,為了在扣除預應力損失以后,仍保留足夠的預應力值,需要采用較高張拉應力,施加使用荷載后預應力筋的應力還將進一步增加,因此預應力筋需具有較高的強度,必須采用高強度鋼筋.之所以高強材料能在預應力混凝土中得到更好的應用，原因就在于通過張拉鋼筋（先張后張）的方式給混凝土加上了預壓應力，延時了它的開裂，使大多數不允許存在裂縫的結構體系中的高強材料（鋼筋、砼）能力得到充分的發揮。
　　3預應力混凝土在當今工程中的應用
　　遠在1949年,在費城修建美國第一座較重要的預應力混凝土結構—胡桃道大橋，這座橋可以說拉開了預應力混凝土在當今土建工程中應用的序幕。

　　圖1美國胡桃道大橋（1951年建成）
　　預應力混凝土技術經過半個世紀的發展，目前在世界各國范圍內普遍應用的一項新技術。預應力技術使用的范圍和數量，已成為衡量一個國家建筑技術水平的重要標志之一。它已經由以往的單層、多層房屋、公路、鐵路橋梁、軌枕、電桿、壓力水管、儲罐、水塔等的應用擴大到高層建筑、地下建筑、高聳結構、水木結構、海洋結構、機場跑道、核電站壓力容器及大噸位船舶等方面，且已越來越被廣大工程技術人員所接受。預應力混凝土已廣泛地應用于工業與民用建筑及交通運輸建筑中.例如預應力空心樓板,冂形屋面板,屋面大梁,屋架,吊車梁,預應力橋梁,鐵路軌枕等已大量采用.在水工建筑中也已用來修建碼頭,棧橋,樁,閘門,調度室,壓力水管,渡槽,圓形水池,工作橋,公路橋,水電站廠房的屋面梁及吊車梁等結構構件,也可用于預應力的方法來加固大壩,襯砌隧洞.對于某些有獨特要求的結構,例如需防止海水腐蝕的海上采油平臺,需耐高溫高壓的核電站大型壓力容器等,采用預應力混凝土結構更有它的優越性,而非其它結構所能比擬.
　　目前我國的預應力混凝土技術在房屋建筑，道路橋梁領域中的應用，已開始進入一個新的歷史階段，由于高強鋼筋和高強混凝土的出現以及近年來發展起來的無粘結預應力混凝土技術、部分預應力混凝土的理論，都給預應力混凝土應用注入了新的活力，預應力混凝土結構在國內外土木、房屋建筑領域得到十分廣泛的應用，而且利用預應力技術還能解決工程中的“疑難雜癥”，如：建筑物加固、舊房擴建、基礎加固、基礎托換等等，可以說是一材多用。
　　預應力混凝土結構有很多優點,但也存在一定的局限性,因而并不能完全代替普通鋼筋混凝土構件.預應力混凝土具有施工工序多,對施工技術要求高且需要張拉設備,錨夾具及勞動力費用高等特點,因此特別適用于普通鋼筋混凝土構件力不能及的情形(如大跨度及重荷載結構);而普通鋼筋混凝土構件由于施工較方便,造價較低等特點,應用于允許帶裂縫工作的一般工程結構,仍具有強大的生命力.預應力混凝土與普通鋼筋混凝土相比較時可以用較少的混凝土和減少1/5~1/3的鋼筋用量;但是鋼材單價的差別并不是和重量的差別成比例的.預應力鋼筋和預應力混凝土要求高強度和高質量,因而每種材料的單價都比鋼筋混凝土所需要的材料的單價高.臨時支架和模板可能更貴些,而且必須考慮預應力操作本身的附加費用.但是,一般來說,如果需要大量的預制預應力構件,則鋼筋混凝土和預應力混凝土構件在單價之間的差別就變得很小了.另外,由預應力產生的間接的節約常常是顯著的,也應充分予以考慮.這些間接的節約包括減少維修工作或者完全避免維修,而且由于結構有更好的耐久性(由于沒有永久性開裂而增加耐久性),以致延長了使用壽命;減少支承結構和基礎承擔的靜重;可以達到較大的跨徑和減少支承;減低結構的高度(或者有相同高度的較大跨徑).
　　圖1貴州北盤江大橋（我國首座采用雙向預應力砼加勁板梁設計的特大型橋梁）
　　
　　據了解，為提高對土木工程加固的理性認識，總結預應力主動加固設計理論與應用技術研究成果，由上海土木工程學會和同濟大學土木工程學院主辦的“2010第二屆國際預應力技術工程應用展覽會”將于今年11月在上海光大會展中心舉行，是為了進一步推動我國預應力行業的科研、生產和應用的健康發展，加強國內外的交流與合作，充分展示我國預應力產業的新技術和新產品，體現了技術與創新的作用。由此可見，預應力混凝土在結構工程中的重要地位日益凸現。
　　參考文獻：
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