土木工程預應力技術的應用及實施要點

郭喜梅

摘 要：現階段超高層、大跨度的建筑工程不斷增多，這些工程施工中通常會使用到預應力技術。其作用是顯著改善土木工程的整體受力結構，提高其承載力、耐久度和抗滲性等多種性能，保障了土木工程的安全性和高質量。對于不同類型、結構的土木工程，預應力技術的實施要點也不盡相同。對于施工單位來說，應當結合工程實際，合理制定預應力施工方案，明確流程及要點，才能發揮預應力技術的應用優勢。

關鍵詞：土木工程;預應力;轉換層;鋼絞線

一、土木工程預應力技術的特點

對于以混凝土作為主體材料的土木工程來說，受到混凝土自身特性的影響，雖然能夠提供較強的強度和剛度，但是承受的拉應力較差。這也是一些高層建筑或大跨度橋梁工程中，混凝土結構比較容易形成裂縫的根本原因。混凝土結構工程中使用預應力技術，通過對混凝土內部的鋼筋進行拉張，以達到增強鋼筋混凝土整體拉應力的目的，使得土木工程可以在更高的高度和更長的跨度下，仍然保持結構穩定、質量安全。

預應力技術的特點主要體現在：（1）抗裂、抗裂。通過張拉鋼筋產生預應力，抵消掉混凝土結構所受的一部分拉力，從而可以支撐混凝土結構承載更大的壓力、拉力，保障了高層及大跨度工程的穩定性。（2）防腐、滲透。結構腐蝕和雨水滲透是土木工程常見的質量通病，使用預應力技術可以通過改善混凝土結構性能，在防止內部鋼筋腐蝕以及外部混凝土開裂滲透等問題上也有明顯效果。

二、土木工程中預應力技術的應用

1、在框架結構中的應用

在現代的土木工程中，框架結構是一種常見的模式，可以顯著擴充室內空間，增加使用面積。但是框架結構也有一個比較明顯的缺點，就是對于發揮支撐作用的梁、柱的承載力有極高的要求。特別是在一些高層建筑中，為了安全起見，必須要對框架結構中的一些承力構件，運用預應力技術進行加固。

2、在受彎結構中的應用

在一些大跨度的場館工程中，會大量使用到受彎結構，通過增加材料的彎度，提供一定的支撐力，保證大跨度結構的穩定性。后期隨著工程的進行，受彎構件所承擔的壓力逐漸增加，此時需要通過粘貼碳纖維的方式，保證受彎構件的穩定性，防止受彎構件突然斷裂。在粘貼碳纖維之前，也需要對其進行預應力施工。其目的是增強碳纖維材料的初始抗應力，經過簡單處理后的碳纖維材料，粘貼到受彎構件上，才能保證兩者能夠緊密的粘貼，更好的提升受彎結構的整體承載力。

3、在轉換層結構中的應用

轉換層結構的應用可以起到協調受力均衡、保障建筑整體受力穩定的目的。對于一些多層、多用途的建筑工程，不同用途、不同結構的兩個樓層之間，需要增加轉換層。例如很多高層建筑，低層是商業區，高層是辦公區，從商業區向辦公區過渡的兩個樓層，由于建筑內部結構不同，受力點的分布也有差異。將預應力技術應用到轉換層結構中，可以讓上部樓層所承受的壓力，均勻的傳達到下部樓層，這樣就避免了因為受力不均衡造成建筑框架變形甚至是發生事故的情況。

三、土木工程中預應力技術實施要點

1、材料的選擇

預應力施工中，波紋管是一種必不可少的材料，并且波紋管的材料、質量和使用性能，將會對預應力技術的效果發揮產生直接影響。因此在建筑工程中運用預應力技術，首先要根據施工方案，挑選符合施工要求的高質量材料。以波紋管為例，目前波紋管種類繁多，從材質上來看有塑膠、金屬、合金等幾種。普通民用建筑選擇塑膠波紋管即可，具有剛度較好、成本較低且耐腐蝕性強等特點。另外，塑膠波紋管還可以根據預應力施工需要，將其加熱軟化后彎曲成多種形狀，更好的滿足了施工要求。

2、錨座的安裝

為避免預應力張拉端槽口開的過大而切斷豎向鋼筋，應采用深埋錨工藝即錨墊板栓接一段套筒。安裝時，需要首先根據施工圖紙確定錨座的位置及尺寸。要注意核對預應力張拉端的方向，應當保證與鋼筋安裝方向一致。同時，張拉口的開度也要進行控制，開度過大可能會影響張拉效果，開度偏小會增加摩擦力，張拉難度較大。錨座安裝完畢后，還要檢查是否固定牢固，確定不存在問題后進行波紋管的連接施工。應保證波紋管的材質、規格等均符合要求，然后找準設計圖紙上對應的位置，將波紋管固定好。

3、穿束

鋼絞線穿入方法可分為整束穿入法和單根穿入法;整束穿入法是事先將鋼絞線理成束，并用專用穿束網兜將其網住。單根穿入法是在單根鋼絞線頭部用膠布包裹成錐形以防端部松散，采用人工將鋼絞線逐個穿入管道。在高層或大跨度建筑中，對預應力技術的要求加高，一般選擇整束穿入，可以加快施工效率，并且在提供預應力上也有更明顯的效果。

4、預應力張拉

在U形預應力鋼束安裝過程中，應當保證預應力鋼束的張拉伸長量符合要求，如果張拉伸長量不達標，那么U形預應力的實際性能就無法達到設計要求，在具體的計算過程中應當通過假定摩擦系數的方式對鋼絞線的數量、噸位及曲率半徑影響予以忽略。在張拉時，現場施工人員需要嚴格遵循相關的技術規范，并嚴格按照順序完成張拉（具體流程如下圖1所示）。同時，也要做到具體情況具體分析，綜合考慮本次工程所用鋼絞線的數量等情況，完成張拉。張拉結束后，應當組織技術人員對鋼絞線的形變量進行精確測量，以確定張拉效果是否滿足施工設計要求。

5、封錨

經過檢測計算確定張拉形變量達到標準后，開始封錨。鋼絞線張拉完畢后，做上標記，嚴禁撞擊錨頭，隨后還要繼續觀察24h，鋼絞線且沒有回縮的異常變化后，應割除錨具外多余的鋼絞線。封錨后隨即進行管道壓漿，目的是固定鋼絞線，避免后期預應力回彈導致鋼絞線松動、回收。

結語：土木工程中的混凝土材料，本身也有一定的承載力和抗拉力。但是隨著工程高度的增加或是跨度的拉長，混凝土結構容易出現裂縫情況，影響建筑使用安全。為了應對這種情況，就需要使用預應力技術。施工單位首先要掌握預應力技術的施工要點，切實提高施工技術水平以及加強現場技術指導和監督。同時，也要堅持具體工程具體分析，針對工程特點設計預應力施工方案，確保預應力技術真正發揮作用。

參考文獻：

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