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预应力混凝土结构设计分析

发表时间：2020/8/7 来源：《基层建设》2020年第10期作者：陈世伟

[导读] 摘要：本文针对预应力混凝土结构设计相关问题进行了分析与探讨。

        安徽亘垚建筑工程有限公司
        摘要：本文针对预应力混凝土结构设计相关问题进行了分析与探讨。只有做好预应力混凝土结构的设计工作才能够为后期的施工开展提供一定的理论依据，从而保证工程的安全性和稳定性。
        关键词：预应力混凝结构；应用；设计
        1预应力技术概述
        预应力技术发展于上世纪五十年代，经过数十年的发展，从上世纪八十年代开始，在路桥工程领域得到了应用，多数体现在混凝土工程中，在提升混凝土結构抗裂性和抗渗性等方面发挥着积极作用。对于现代路桥工程而言，预应力技术是一种比较常见的技术，能够减少施工中结构承受的荷载，实现受力均衡，通过抗拉强度补偿的方式，减少和消除受力不均匀引发的开裂问题。将预应力技术应用到路桥工程中，一是能够提升结构的刚度和强度，保证结构具备良好的抗压性能和抗渗性能，降低结构自重，避免开裂问题，在保证桥梁安全运行的同时，也可以延长其使用寿命；二是预应力技术能够从受拉和受弯两个方面，通过合理施加预应力的方式，对原本的结构进行改善，保证施工安全；三是预应力技术可以对路桥工程整体的受力情况进行改善，在保证结构稳定性的同时，减少钢筋的使用，以此来降低成本消耗。
        2预应力混凝土技术在工程施工中的应用
        2.1先张法预应力混凝土技术
        工程中的混凝土结构多与钢筋工程结合起来，形成性能更强、更加稳定的钢筋混凝土结构，在落实预应力技术前，还需做好钢筋处理工作，使其能与混凝土共同接受预应力。得到张拉处理的钢筋在与混凝土材料结合时，钢筋性能和混凝土的粘合力都会得到发挥，这有助于预应力凝结和传递，所以混凝土内部结构往往能得到有效改善，其质量和性能也能得到有效提升。在先张法预应力技术应用中，施工人员需要做好以下工作，其一，提高先张台座的设计水平，在设计时，还应遵循实际标准要求，使相关的混凝土结构符合土木工程施工要求。其二，有效处理钢筋，首先选择型号、规格及质量等方面满足要求的钢筋材料，然后对其进行张拉处理，每根钢筋及同一根钢筋每一处的张拉力度都要保持一致。如此钢筋的张拉效果才能满足预应力技术施工要求。
        2.2后张法预应力混凝土技术
        在后张法预应力技术落实中，施工人员需要将其与浇筑环节联系起来，通过保证浇筑质量来强化结构强度。钢筋构件在应用中需要得到有效张拉，混凝土结构内部结构质量和性能才能得到改善，所以还要预留钢筋张拉通道，满足钢筋张拉要求，提高其张拉能力。在实际施工中，施工人员需要借助相关元件来传递预应力，使预应力能沿着钢筋材料传递到相关位置。所以该元件需要设置在钢筋两端。这种方法与大型混凝土结构的适应性较强，在该结构设计施工中，需要控制钢筋张拉处理效果，使大型结构的弹力得以减小，这种改变并不会对钢筋结构形成干扰，其承受的预应力也不会发生改变。
        2.3预应力压浆技术
        预应力压浆技术是预应力技术的重要组成部分，在公路桥梁施工当中发挥着不可替代的作用，预应力压浆技术能够在最大程度上保证公路桥梁的稳定性与安全性。所以，在应用预应力压浆技术时，需要注意以下几点问题：第一，混凝土结构的压浆密实度需要得到有效保障;第二，要将预应力筋的张力与强度控制在有效范围内，可以对其做出具体规定，这样在施工过程中可以按照标准展开，避免误差的产生。压浆工序，在公路桥梁施工中有着举足轻重的地位。第三，在展开结构工程模拟试验过程中，要准确控制试验时间，试验的最佳时间是二十四小时之内。在展开结构工程模拟试验时，需要严格按照试验流程展开，避免流程不当对试验结果造成影响。与此同时，还需要安排专业的试验工作人员，保证最终试验结果的真实性与准确性，从而为后续公路桥梁施工工作提供前提保障。

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        3预应力混凝土结构设计要求与方法
        3.1预应力混凝土结构设计
        在预应力技术落实前，需要做好预应力混凝土结构设计工作，使其能与预应力技术相适应。设计人员需要做好以下工作，其一，保证结构的稳定性，使其在应用中不会出现变形开裂等问题，这需要设计合理的性能参数，使其承载能力和强度等满足要求。其二，以应力预设值为参考，实际应力施加值需要高于该设计值，这可以提升结构的安全性。结构截面的混凝土和钢筋材料的预应力需要满足施工要求。其三，控制结构挠度，使其小于额定限制，处于安全稳定状态。其四，做好预应力计算工作，使预应力混凝土结构施工质量满足设计规范。其五，控制混凝土及钢筋材料质量，保证钢筋切割效果，使灌浆量满足实际要求。
        3.2荷载试验设计
        在土木工程施工中，混凝土结构需要建立稳定的地基上，预应力技术施工条件之一便是岩土地质满足要求。所以施工人员还要做好荷载试验，其需要對区域的地质数据进行测量检验，看其承载能力是否满足要求。如果试验区域为软土区，施工人员还要做好加固处理工作，在处理完毕，也要对地基土质进行试验。
        3.3设计最佳配合比
        最佳配合比可以保证混凝土制作质量和性能，可以使其在应用中不会出现开裂问题。在预应力技术落实中，施工人员需要对混凝土材料配合比进行改善，使其在满足标准要求的同时，符合工程施工情况和和施工要求。
        3.4提升预应力等参数的精确性
        在施加预应力时，无论选择全部预应力施工还是部分预应力施工技术，都要保证预应力参数的准确性。与预应力相关的参数也要得到控制。施工人员要将预应力钢筋作为把控对象，需要控制其预埋参数，使钢筋埋设过程中的控制点高程等数据满足要求。预应力钢筋存在一定的波纹，其它施工行为不能对该波纹产生影响。钢筋在接受预应力之后，需要进行张拉和灌浆，施工人员需要控制后两者，对操作过程中的钢筋尺寸变化情况进行控制，使其长度满足设计要求。灌浆量需要受控，施工人员需要根据孔道实际填充需求，准确计算灌浆参数。
        3.5控制浇筑质量，注意相关问题
        在土木工程预应力混凝土结构施工中，还要控制浇筑质量，关注相关问题。浇筑环节，施工人员需要先后浇筑不同的结构，如梁柱或板结构，这些结构数量较多，分布位置不同，同种结构的分布较为密集。在施工中，施工人员需要将预应力准确落实到相关结构中，要保证预应力与结构的对应性有一定难度，容易出现问题，施工人员需要做好自检和他检工作，保证预应力参数的准确性。另外钢筋分布节点较多，也会带来浇筑问题，施工人员需要做好钢筋分类标记和固定绑扎工作，使钢筋分布有序，不会对预应力混凝土浇筑造成影响。浇筑材料为水泥细石混合材料，施工人员要保证混合材料配比准确性，需要借助人工振捣方式来确定钢筋位置，使钢筋搭接位置正确。
        3.6封锚施工
        在土木工程混凝土结构设计中，相关标准规范有明确规定结构设计强度，施工人员要根据该要求，规范施工行为，使混凝土强度得到保证，满足设计要求。在预应力混凝土结构施工中，会涉及到很多构件的安装工作，如管道、钢筋等。在管道安装中，施工人员需要重点把控竖向预应力管道部分，使其接头质量满足要求，不存在任何故障。如此其才不会对混凝土质量造成影响。在管道进出口检查中，需要做好进浆处理工作，利用胶带来组成出口处的封闭空间，使浆体不会在此出现堵塞问题。在钢筋张拉施工中，还要保证焊接质量，消除焊接病害。
        4结束语
        随着国家市场经济的繁荣，工程项目的数量只增不减，与之相关的预应力技术备受关注，通过科学的分析其应用，明确基本的应用效果。在全面阐述其作用的基础上，了解到应用预应力设计与施工技术时需要采取的方式方法，从而为建设工程的发展提供有力保障。
        参考文献
        [1]张伟，冯大阔，孙兵权.预应力技术施工中若干关键问题的探讨[J].建筑施工，2018（1）
        [2]潘清其.高速公路桥梁施工中预应力的应用及存在的问题[J].交通世界，2015（5）