分析現(xiàn)代預應力結構設計的原理

分析現(xiàn)代預應力結構設計的原理摘要預應力在發(fā)展的初期，很多情況下都是應用于粗略的靜定構件。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，預應力結構在建筑工程實踐以及理論研究方面都有了很大的發(fā)展。目前，現(xiàn)代預應力結構的性能在使用中更為優(yōu)越，經濟方面也變的更為合理。本文主要結合現(xiàn)代預應力在建筑工程中的應用情況分析預應力結構的原理，并期望通過合理的探討，能為工程建設中預應力結構的應用有一定的指導作用。關鍵詞預應力；混凝土；結構設計；預應力筋預應力結構混凝土結構和鋼筋混凝土結構相比，具有優(yōu)良的抗裂性能，承載力強，剛度大的特點，因而在建筑工程領域獲得了廣泛的應用。預應力結構的出現(xiàn)帶動了建筑工程施工技術的飛速發(fā)展，為建筑物帶來了既經濟又美觀的結構形式，帶動了土木工程科學（領域）的飛速發(fā)展。在預應力混凝土結構的帶動下，一座座跨江大橋建造起來，城市中高聳入云的摩天大樓平地而起，預應力已經應用到了建筑工程的各行各業(yè)，為人們的生產生活做出了極大的貢獻。1預應力結構的概述預應力結構是建筑工程中利用配置受力的預應力筋，通過張拉或其他方法建立預加應力的混凝土結構。通過張拉預應力筋產生的應力和使用過程中荷載產生的反方向的應力，這時就會出現(xiàn)抵消局部或者全部荷載出現(xiàn)的應力，用來提升結構使用性能的一種結構形式。1.1現(xiàn)代預應力結構的特征預應力結構在現(xiàn)代的工程建設中，得到了廣泛的推廣和應用。使用它可以提升混凝土結構的使用性能；可以使構件的截面高度得到一定程度的減少，從而減輕了自身的重量；可以使高強度的鋼材等建筑材料得到充分的利用；當出現(xiàn)裂縫或者變形的狀況時，預應力結構有著優(yōu)良的閉合功能，并可以使結構的變形很好的恢復性能；在抗剪承載力以及抗疲勞度方面都將得到很大的提升；可以帶來很好的經濟效益。不過預應力結構使用中具備許多的優(yōu)良特性，在工程施工中它所使用的材料價格也比較高，而且設計以及施工都比較復雜，需要很高的技術水平。1.2預應力混凝土的分類建筑工程中，預應力結構的使用收到了優(yōu)良的效果，預應力混凝土可以在剛度上使構件得到明顯的提升，尤其是抗裂能力的提升，擴大了構件的使用范圍。根據設計過程以及施工工藝的不同，預應力混凝土可以分為全預應力、部分預應力、有粘結和無粘結預應力、線和環(huán)預應力、體內和體外預應力以及預制、現(xiàn)澆以及組合式結構等。2現(xiàn)代預應力結構設計的原理2.1預應力結構設計理論預應力結構設計采用可靠度理論和概率極限狀態(tài)設計的方法，利用這種理論可以有效的研究部分和無粘結預應力混凝土結構，抗震效果以及結構的耐久性也是預應力結構設計中需要著重考慮的要點。2.2預應力結構的材料性能第一，預應力筋。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，與預應力技術相關的器械也得到了很大的改善，反過來又帶動了預應力結構的研究以及應用。預應力鋼筋需要有很高的強度，強度大小主要與它的張拉控制應力有關。預應力筋提高強度的方式有冷拔或冷拉，在材料的成分中加入碳、錳等合金元素，也可以通過調制熱處理等方式來提高強度。預應力筋要有良好的塑性，粘結強度要好，在加工方面要有優(yōu)良的性能，便于加工。預應力筋主要包括以下幾種：高強鋼筋、高強度的鋼絲、鋼絞線以及非金屬預應力筋。預應力筋在力學方面有著高強度的標準值、松弛度以及抗疲勞的特性。鋼絲標矩一般為100mm，鋼絞線一般為600mm等等，在松弛度方面一般把1000小時出現(xiàn)的松弛情況作為一個研究的依據，通常松弛度隨著初應力的加大而提升，溫度也是一個產生影響的重要因素。預應力混凝土結構在不斷的荷載作用影響下，應力會在一定的幅度內波動，也就是平常所說的抗疲勞能力，影響因素一般為所使用鋼材料的物理性質和化學性質等。第二，混凝土。預應力混凝土在使用中要具備強度高以及變形小的特征。高強度的混凝土可以減少自身的重量，充分展現(xiàn)材料的強度，有利于使預應力的損失降低?；炷磷冃问湛s主要與水泥用量、骨料、減水劑和養(yǎng)護條件等有關。工程中通過混凝土的快速變硬，可以提升工程的進度以及相關設備的利用率，并可以早點施放出預應力。混凝土分為普通型、高強度型、高性能型以及輕骨料型四種類型?；炷岭S著自身強度的提高，脆性在破壞時的效果就越明顯，它的變形與受力和非受力應變有關。混凝土的體積縮小與自身水分蒸發(fā)以及相關物理和化學變化有關。檢驗混凝土在抗疲勞方面的效果，通常以重復荷載200萬次以上產生的情況來比較研究。第三，灌漿材料。在設計現(xiàn)代預應力結構中，要提前做好制孔工具，等到混凝土初步凝固后，從中抽出制孔工具，形成孔道。澆筑混凝土之前，根據后張法的使用方式，應該提前設置好排水孔、灌漿孔等。2.3預應力的施工工藝預應力技術的主要工具有：錨具、連接器、錨下支撐系統(tǒng)以及夾具等。使用先張法時，錨具可以在結構做好之后取下來，而后張法不可以再取下。錨具分為錐形錨具、鐓頭錨具、軋絲錨具以及夾片錨具，工程施工時應用比較普遍的是鐓頭以及夾片錨具。配置受力的預應力筋，通過張拉或其他方法建立預加應力的混凝土構件，這種施工方法就是預應力的施工工藝。按照工程中施工的時間順序，可以把施工工藝分為先張法和后張法兩種形式，后張法又可以分為有、無粘結預應力和體外預應力。采用先張法施工工藝時，錨夾具可以再結構做好后取下，并再次使用，有利地提高了施工的效率，而且操作比較簡單。有粘結預應力脫離了專門的臺座，在大型構件方面有著很好的使用價值，但是這種方式的工藝比較復雜，而其施工中會耗費許多的錨具，提高了工程的成本。無粘結預應力操作過程比較簡單易行，節(jié)省了預留孔道以及灌漿的環(huán)節(jié)，傳力時對錨具有很大的依賴性，而且要高精準的錨具。在建筑工程施工時，澆筑構件時要預先埋好鋼筋轉向塊，等到混凝土的強度達到一定程度