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1、分析现代预应力结构设计的原理分析现代预应力结构设计的原理预应力结构设计理论预应力结构设计采用可靠度理论和概率极限状态设计的方法,利用这种理论可以有效的研究部分和无粘结预应力混凝土结构,抗震效果以及结构的耐久性也是预应力结构设计中需要着重考虑的要点。预应力结构的材料性能第一,预应力筋。随着现代科学技术的发展,与预应力技术相关的器械也得到了很大的改善,反过来又带动了预应力结构的研究以及应用。预应力钢筋需要有很高的强度,强度大小主要与它的张拉控制应力有关。预应力筋提高强度的方式有冷拔或冷拉,在材料的成分中加入碳、锰等合金元素,也可以通过调制热处理等方式来提高强度。预应力筋要有良好的塑性,粘结强度要好
2、,在加工方面要有优良的性能,便于加工。预应力筋主要包括以下几种:高强钢筋、高强度的钢丝、钢绞线以及非金属预应力筋。预应力筋在力学方面有着高强度的标准值、松弛度以及抗疲劳的特性。钢丝标矩一般为 100mm,钢绞线一般为 600mm 等等,在松弛度方面一般把 1 000 小时出现的松弛情况作为一个研究的依据,通常松弛度随着初应力的加大而提升,温度也是一个产生影响的重要因素。预应力混凝土结构在不断的荷载作用影响下,应力会在一定的幅度内波动,也就是平常所说的抗疲劳能力,影响因素一般为所使用钢材料的物理性质和化学性质等。第二,混凝土。预应力混凝土在使用中要具备强度高以及变形小的特征。高强度的混凝土可以减
3、少自身的重量,充分展现材料的强度,有利于使预应力的损失降低。混凝土变形收缩主要与水泥用量、骨料、减水剂和养护条件等有关。工程中通过混凝土的快速变硬,可以提升工程的进度以及相关设备的利用率,并可以早点施放出预应力。混凝土分为普通型、高强度型、高性能型以及轻骨料型四种类型。混凝土随着自身强度的提高,脆性在破坏时的效果就越明显,它的变形与受力和非受力应变有关。混凝土的体积缩小与自身水分蒸发以及相关物理和化学变化有关。检验混凝土在抗疲劳方面的效果,通常以重复荷载200 万次以上产生的情况来比较研究。第三,灌浆材料。在设计现代预应力结构中,要提前做好制孔工具,等到混凝土初步凝固后,从中抽出制孔工具,形成
4、孔道。浇筑混凝土之前,根据后张法的使用方式,应该提前设置好排水孔、灌浆孔等。预应力的施工工艺预应力技术的主要工具有:锚具、连接器、锚下支撑系统以及夹具等。使用先张法时,锚具可以在结构做好之后取下来,而后张法不可以再取下。锚具分为锥形锚具、镦头锚具、轧丝锚具以及夹片锚具,工程施工时应用比较普遍的是镦头以及夹片锚具。配置受力的预应力筋,通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土构件,这种施工方法就是预应力的施工工艺。按照工程中施工的时间顺序,可以把施工工艺分为先张法和后张法两种形式,后张法又可以分为有、无粘结预应力和体外预应力。采用先张法施工工艺时,锚夹具可以再结构做好后取下,并再次使用,有利地提高了
5、施工的效率,而且操作比较简单。有粘结预应力脱离了专门的台座,在大型构件方面有着很好的使用价值,但是这种方式的工艺比较复杂,而其施工中会耗费许多的锚具,提高了工程的成本。无粘结预应力操作过程比较简单易行,节省了预留孔道以及灌浆的环节,传力时对锚具有很大的依赖性,而且要高精准的锚具。在建筑工程施工时,浇筑构件时要预先埋好钢筋转向块,等到混凝土的强度达到一定程度后把预应力筋穿入其中,然后在进行位置的固定,张拉,最后再用锚具固定。工程施工时,要求施工人员灵活的布置预应力筋,方便以后需要时的更换。在建筑工程施工时,预应力筋本身的拉应力在张拉方式、材料以及环境因素的影响下,会逐渐下降,这就造成了预应力损失
6、。 预应力损失通常分为预应力筋摩擦孔道带来的损失,通过加热养护混凝土时,由于钢筋和台座之间的温度差带来的损失,混凝土由于时间就发生收缩带来的损失,以及预应力筋由于长久使用而松弛带来的损失等。所以在预应力结构设计中,要结合建筑工程的施工及将来的使用情况,减少预应力相应的损失。19 世纪 60 年代,美国的工程师杰克逊在混凝土结构中第一次采用了预应力技术,然而由于当时技术的限制,收到的效果很不明显。随着科学技术的发展,预应力结构逐渐得到改善,二战后开始大规模使用。新中国建立后,我国的预应力技术也得到了快速的发展并应用。由于预应力结构有着许多优良的性质,所以它的应用范围也很广泛。在房屋建筑方面,主要
7、有预应力结构的混凝土建构的框架、平板结构、门架结构、空间结构以及钢筋混凝土结构等等。在桥梁工程方面,主要有预应力结构的桥梁、拱桥以及斜拉桥等。在特种结构方面,主要有预应力结构的混凝土简仓和储液池、核安全壳以及看台等。在进行改造的加固结构方面,有加层改造和托梁抽柱等。目前,由于有粘结预应力技术已经成熟,所以在工程的使用中已经占了主导地位,无粘结预应力结构等其他预应力结构也在快速发展。随着技术的逐渐完善,预应力结构必将在工程领域得到更为广泛的使用。在我国科研人员的努力研究与实践下,我国的预应力结构应用终将进入世界先进国家的行列。现代预应力结构设计是一个比较复杂的问题,在对它进行设计时要综合考虑众多
8、的因素,像施工技术、环境、材料以及预期使用时间等。随着科学技术的发展,预应力技术也得到了很大的提高,在建筑工程中已经得到广泛的应用,尤其是像跨度大的桥梁、高层建筑等,更是凸显了预应力结构的重要性。我们相信随着社会的进步,预应力技术将得到长足的发展,新的结构会不断的涌现,预应力结构也会越来越多的在工程中使用。1刘硕敏,颜庭成,陆春华.现代预应力结构耐久性数值计算J.江苏大学学报:自然科学版,XX.2赵世琰.新时期现代预应力结构设计的探讨与分析J.中华民居,XX.3程斌.预应力结构设计及其施工控制要点分析J.河南科技,XX.4孙虹微.体外预应力结构体系的形成发展及优缺点J.中国新技术新产品,XX.5张济宁.预应力技术在现代建筑结构设计中的应用J.中国科技财富,XX.6高子龙.浅析预应力结构在工程上的应用与发展J.商业文化,XX.