【摘要】預(yù)應(yīng)力混凝土的大量被應(yīng)用是在世界大戰(zhàn)之后，由西歐迅速發(fā)展起來的，當(dāng)時的西歐要極力恢復(fù)戰(zhàn)后的損失，因?yàn)殇摻畹馁Y源奇缺，所以用預(yù)應(yīng)力混凝土來代替。預(yù)應(yīng)力概念隨著逐步的被完善，發(fā)展也是越來越快，突破了混凝土的一些物理性能，并且大大的擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍?，F(xiàn)在無論是在國內(nèi)還是國外，預(yù)應(yīng)力混凝土已經(jīng)成為土建工程當(dāng)中必不可少的一種結(jié)構(gòu)材料，而預(yù)應(yīng)力技術(shù)也開始擴(kuò)展到其他材料的應(yīng)用當(dāng)中。我國預(yù)應(yīng)力混凝土的起步比其他先進(jìn)國家晚了十年左右，盡管其后在國內(nèi)建筑工程當(dāng)中也得到了大規(guī)模的使用，但是預(yù)應(yīng)力的概念還是停留在60年代，所以新預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的推廣和普及還處于停滯不前的尷尬狀態(tài)。

【關(guān)鍵字】預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土；理論計(jì)算；問題和對策

1 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的概述

1.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是在混凝土沒有受壓之前，人為的先對他它增加壓力的一種結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力是利用高強(qiáng)度的鋼筋或者鋼絲的韌性，用張拉的方法產(chǎn)生的。張拉的方法可以分為先張法和后張法，這兩種方法只不過是張拉的先后不同，最終達(dá)到的目的是一樣的。其中前張法是先對鋼筋張拉，再把混凝土澆灌其中，當(dāng)它達(dá)到了所需的強(qiáng)度，就可以把張拉的鋼筋放松了。另一種后張法是先澆灌混凝土，當(dāng)它達(dá)到了所需的強(qiáng)度，再對混凝土里面事先預(yù)留孔道的鋼筋進(jìn)行張拉，使其在兩端錨住固定。預(yù)應(yīng)力不僅能使混凝土的可用時間相對的增加，還能增強(qiáng)其負(fù)荷的抗壓能力，而且還可以節(jié)省材料。

在長期的生產(chǎn)當(dāng)中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)總會過早的出現(xiàn)一些裂縫，影響其質(zhì)量。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是在人們長期生產(chǎn)過程當(dāng)中摸索出來的，可以增加混凝土的耐受性，在其受力之前就對它施壓，因此產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)可以很好的使混凝土荷載所引起的拉應(yīng)力盡可能的減小甚至抵消，就是用混凝土外來所施加的壓力與其張拉的力進(jìn)行中和，到達(dá)強(qiáng)度的平衡狀態(tài)，減小混凝土因受拉而產(chǎn)生的開裂。因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土這種結(jié)構(gòu)，是用對鋼筋的張拉來達(dá)到最終目的——預(yù)壓應(yīng)力，所以也被叫做預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

1.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的基本原理

雖然預(yù)應(yīng)力混凝土的歷史并不久遠(yuǎn)，僅幾十年而已，但是預(yù)應(yīng)力的原理在很久以前就已經(jīng)被應(yīng)用了。在我國古代，木桶就是運(yùn)用預(yù)應(yīng)力的原理制成的，工匠會在桶的外面緊緊的套一圈竹箍，這樣木桶就產(chǎn)生了環(huán)向的預(yù)應(yīng)壓力，如果水對桶壁產(chǎn)生的環(huán)向拉應(yīng)力小于竹箍對桶的環(huán)向預(yù)壓應(yīng)力，木板與木板之間的縫隙就變的小了，桶壁的木板之間就會因?yàn)槭軌憾兊酶泳o湊，這樣木桶就更加的結(jié)實(shí)，不會開裂，木板之間的緊密程度也足以防止漏水的情況。而對于鋼筋混凝土來說，預(yù)應(yīng)壓力的原理是通過在外固定的錨具所產(chǎn)生的力傳遞給構(gòu)建混凝土。

混凝土雖然有很高的抗壓強(qiáng)度，但是它的抗拉強(qiáng)度卻不高，對于預(yù)應(yīng)力筋穿入套管的先后順序并沒有嚴(yán)格要求，所以無先后之分。通過對其即將受拉力的部位施加預(yù)期預(yù)應(yīng)壓力的這種方法，就能使混凝土的抗拉強(qiáng)度增高，很好的克服其所在的這個弱點(diǎn)，利用預(yù)應(yīng)壓力達(dá)到預(yù)期的比較看好的狀態(tài)，使混凝土的結(jié)構(gòu)變得緊密，不開裂。而預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土則在預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了改進(jìn)，使之優(yōu)點(diǎn)更優(yōu)，又克服了一系列缺點(diǎn)，使之經(jīng)濟(jì)價值更高。

1.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的發(fā)展史

1886年，有一個叫杰克遜的美國人，提出了混凝土結(jié)構(gòu)中運(yùn)用預(yù)應(yīng)力的概念。法國工程師弗雷西內(nèi)在1928年提出了材料上的加強(qiáng)，他認(rèn)為使用高強(qiáng)度的鋼材和高強(qiáng)度的混凝土是必須的，因?yàn)檫@樣才可以有效的減少因混凝土的形變所造成的預(yù)應(yīng)力的損失，當(dāng)混凝土構(gòu)件的這種預(yù)應(yīng)壓力能一直持續(xù)保持，進(jìn)而成為了它的特性，才可以投入市場進(jìn)行實(shí)用。到了1983年，又有奧地利的恩佩格提出了新的概念，他建議在普通鋼筋混凝土的基礎(chǔ)上增加一點(diǎn)高強(qiáng)度鋼絲，以此來增加它的韌性，進(jìn)而改善容易裂縫和損傷的部位的預(yù)應(yīng)力。之后一年，一個叫埃伯利斯的英國人又對預(yù)應(yīng)力的概念進(jìn)一步的完善，他建議預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力可以采用高強(qiáng)鋼絲的，同時非預(yù)應(yīng)力配筋也可以采取這樣的方式。

在二戰(zhàn)結(jié)束，也就是1945年之后，西歐算是彈盡糧絕，損失慘重，所以之后一直為恢復(fù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力而做準(zhǔn)備工作。但是當(dāng)時的鋼材資源真是少之又少，為了戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，只能采用其他材料來替代，在一般情況下所有采用鋼結(jié)構(gòu)的工程，全部替換成預(yù)應(yīng)力混凝土，這時候的預(yù)應(yīng)力混凝土才被大批量的使用，并且逐步走入公路、橋梁還有工業(yè)廠房，從開始小的范圍慢慢的走向大的領(lǐng)域，成為公共建筑的必要材料，而且也很好的在其他工程領(lǐng)域占據(jù)必不可少的位置。在經(jīng)過了一段時間的大量生產(chǎn)和應(yīng)用之后，在五十年代的中國和蘇聯(lián)對混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用有了新的思想，并作出規(guī)定，對于生產(chǎn)的冷處理的鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土，降低了它生產(chǎn)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，容許鋼筋混凝土有開裂。因?yàn)殚L期的使用發(fā)現(xiàn)，有些地方并不需要拉應(yīng)力太高的鋼筋混凝土，只要拉應(yīng)力符合工程的需要，就可以選擇適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)應(yīng)力混凝土。到了1970年，國家召開的第6屆預(yù)應(yīng)力混凝土?xí)h，對這種新的概念給予了肯定，贊許了這種概念的合理性和它所帶來的經(jīng)濟(jì)意義，并且欣喜的發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土有相似之處，并不是兩種結(jié)構(gòu)不同的材料，而是屬于一個系列的，都是加筋混凝土。所以這兩種材料可以融合在一起使用，在鋼筋混凝土某些地方可以出現(xiàn)拉應(yīng)力和開裂，但是這部分出現(xiàn)的拉應(yīng)力和開裂是有限制的，這個限制在于全部為預(yù)應(yīng)力混凝土和全部為鋼筋混凝土之間容許出現(xiàn)的缺漏。所以設(shè)計(jì)人員可以因地制宜，對具體情況的需求以及當(dāng)時的環(huán)境條件合理的去選擇最符合的預(yù)應(yīng)力混凝土，這樣就可以極大限度的利用物美價廉的優(yōu)勢。這種思想，在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，走出了很重要的一步，它為預(yù)應(yīng)力混凝土發(fā)展的走向鋪就了一個堅(jiān)固的基石。

1.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的特點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土對比鋼筋混凝土，有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。相比之下，預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點(diǎn)在于它采用的材料都是高強(qiáng)度的，所以預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件有以下幾種特點(diǎn)：1）有很強(qiáng)的抗裂能力，不容易開裂。2）結(jié)構(gòu)緊密，所以抗水性比較好3）有一定的拉應(yīng)力，能承受一定的壓力4）有很好的剛度，對于施加在材料上的壓力，可以長期保持不變形5）有很強(qiáng)的抗剪能力，不容易被破壞6）耐用，持久，可以長期的保持它的這些特征。正因?yàn)樗倪@些特點(diǎn)，才帶來了一些經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)的方便?？梢院芎玫墓?jié)約制作鋼材的材料，而且結(jié)構(gòu)截面的尺寸在相比之下也不用太大，使結(jié)構(gòu)材料的重量更輕，對于開裂的狀況也有很好的控制，同時減少鋼材因?yàn)槭軌憾a(chǎn)生的位移。預(yù)應(yīng)力混凝土的缺點(diǎn)在于，其生產(chǎn)方式相對于鋼筋混凝土的生產(chǎn)方式更為復(fù)雜，它需要很多的生產(chǎn)設(shè)備還有很多專業(yè)的技術(shù)人員，所以對于預(yù)應(yīng)力混凝土的生產(chǎn)，開工費(fèi)是一個不小的數(shù)目，如果所生產(chǎn)的構(gòu)建越少，工程的成本就相對的更高，有可能會出現(xiàn)虧損的現(xiàn)象，而預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土則在這些方面抱有更明顯的優(yōu)勢正因?yàn)槿绱?，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的生產(chǎn)量越大才越有經(jīng)濟(jì)價值。

2 我國預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)前面臨的問題的對策

2.1 彈性理論與設(shè)計(jì)計(jì)算的方法

預(yù)加應(yīng)力最終要達(dá)到提高使用荷載下構(gòu)件性狀的目的，對于現(xiàn)代的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)，在國際上一般都有一定的范圍限制，它的標(biāo)準(zhǔn)是按使用荷載下混凝土和鋼材的應(yīng)力小于所能承受應(yīng)力限值的。這些應(yīng)力的限值取決于材料實(shí)際強(qiáng)度的某一個百分率。當(dāng)被施加荷載的混凝土的應(yīng)力和鋼材的應(yīng)力相對比較低的時候，就可以假定兩者都有彈性性能，所以對于應(yīng)力的計(jì)算，采用材料的力學(xué)彈性公式還是比較合適，符合邏輯的。盡管截面是容許應(yīng)力為基礎(chǔ)確定的，但是校核也是有它極限強(qiáng)度的，還有校核使用荷載下的構(gòu)件撓度還有抗裂性。如果極限強(qiáng)度很低，就可以使用普通鋼筋來彌補(bǔ)，增加普通的鋼筋就可以。預(yù)應(yīng)力筋的初始張拉力的計(jì)算可以按照使用荷載下要求的總預(yù)計(jì)加力，通過永存預(yù)應(yīng)力的反算來確定，張拉應(yīng)力的值可以適當(dāng)?shù)淖鲂┱{(diào)整，來滿足對摩擦造成的損失還有永存預(yù)應(yīng)力的要求。50年代原蘇聯(lián)的規(guī)范與教材，對于推廣普及破損階段設(shè)計(jì)法非常的熱衷，同時排斥、否定彈性理論的容許應(yīng)力的設(shè)計(jì)法，所以這樣預(yù)應(yīng)力混凝土的設(shè)計(jì)計(jì)算理論就有一些矛盾，從而造成計(jì)算的極大困難，在理論上既要采用破損階段設(shè)計(jì)法，在實(shí)際操作中又不得不采用彈性理論容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法的尷尬局面。既然這樣，那為什么當(dāng)時還要提出用δan這樣的一個抽象概念呢？難道就不能直接用應(yīng)力來劃分界限，而是得按照書本上的規(guī)定來嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫和一般要求不出現(xiàn)裂縫來對預(yù)加應(yīng)力的程度的進(jìn)行劃分？可是這樣設(shè)計(jì)計(jì)算就非常麻煩，而真正的道理就是在這些麻煩里。我國對預(yù)應(yīng)力構(gòu)件截面的設(shè)計(jì)一般都是取決于其極限強(qiáng)度，然后呢，再進(jìn)行核算在使用荷載下的抗裂性和撓度。而對于抗裂性的計(jì)算，把張拉控制應(yīng)力作為基點(diǎn)，然后求出預(yù)應(yīng)力值和抗裂性。這樣，計(jì)算過程會更加嚴(yán)密，減少誤差，相當(dāng)于上了多層保險。這樣反復(fù)多次的計(jì)算，才能獲得比較精準(zhǔn)的結(jié)果。

2.2 計(jì)算的繁瑣與簡化

首先要明確的是預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也屬于混凝土預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其計(jì)算的繁瑣與簡化與預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本一致只要是熟悉了預(yù)應(yīng)力混凝土的原理，了解它的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)過程以及各個階段預(yù)應(yīng)力的損失，就可以用幾個基本的公式來計(jì)算直到使用荷載各個階段的應(yīng)力與變形。參考國外教材對簡支架預(yù)應(yīng)力截面混凝土計(jì)算的示意圖，相對中國的更為簡單，它們的示意圖只配了一個底面預(yù)應(yīng)力筋，以此來說明一下計(jì)算公式的來源和應(yīng)用，既簡單又明了，讓人一目了然。因?yàn)閷τ诟邚?qiáng)度的鋼材來說，用的都是曲線筋或者是拆線筋，在須面完全可以不需要配預(yù)應(yīng)力筋。如果這樣做了，就使原本繁復(fù)的公式變的簡單，而且對計(jì)算精度的影響是非常之小的。因?yàn)楦邚?qiáng)鋼材的配筋率和非預(yù)應(yīng)力普通鋼筋配筋率都非常的小，所以可以忽略不計(jì)，而且也并不影響截面的特征值和所算混凝土的應(yīng)力，即便忽略了，也同樣有足夠的精度。我國規(guī)范與教科書對簡支梁截面應(yīng)力計(jì)算的示意圖，里面要考慮的可以忽略不計(jì)的力很多，而且要反復(fù)的對這些無關(guān)緊要、可以忽略不計(jì)的力作詳細(xì)的計(jì)算，只單單拿出一個力計(jì)算，就非常麻煩，所有計(jì)算公式加起來，其長度之長，令人望而生畏。而這些所謂精確的數(shù)值與簡化了的數(shù)值的計(jì)算差距，最大也不過是百分之十幾而已，對于低強(qiáng)鋼材的預(yù)應(yīng)力筋的截面是百分之十幾，而對于高強(qiáng)鋼材一般的僅僅是百分之幾。理論上對于裂縫寬度的計(jì)算，本身就有著很大的誤差，不夠精確，完全可以用拉應(yīng)力來替代。不止這些，其他很多計(jì)算的公式都存在這樣的問題，由此可見，我國設(shè)計(jì)計(jì)算方法的簡化并不是很完善，仍有很大的簡化空間。

3 技術(shù)名詞與本語

我國的技術(shù)名詞和術(shù)語有很多是陳舊的、概念模糊、含義不明確的，比如，用“預(yù)應(yīng)力混凝土”代替“預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土”，而預(yù)應(yīng)力混凝土當(dāng)中不是所有都有鋼筋的，所以在名字里需要強(qiáng)調(diào)一下，避免造成材料的使用不當(dāng)?！盎炷令A(yù)壓前（后）損失”，這個需要用“瞬時損失”與“長期損失”來代替。對于嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫、一般要求不出現(xiàn)裂縫和容許出現(xiàn)裂縫是早期的構(gòu)件分類法，應(yīng)改為當(dāng)前國際通用的“全”預(yù)應(yīng)力混凝土“限值”預(yù)應(yīng)力混凝土和“部分”預(yù)應(yīng)力混凝土的分類等等。在這里只是列舉其中幾個明顯的例子，這些概念不清的名詞和術(shù)語在工程的施工當(dāng)中會帶來了一些不必要的麻煩，而且現(xiàn)在國際當(dāng)中早已有一些用詞準(zhǔn)確的名詞和術(shù)語，我們國家需要跟上國際的步調(diào)，也便于我們國家工程建筑與國際接軌，也有利于我國工程建筑的提高。

以上的分析，已經(jīng)足夠說明在我國過去行之有效的材料、理論和技術(shù)對于現(xiàn)在已經(jīng)不適用了，隨著時代的變遷，國際的發(fā)展，舊的東西總該一代代的更新。同時對設(shè)計(jì)的規(guī)范進(jìn)行修改，解決公式概念理論少，公式、符號、規(guī)定繁多以及計(jì)算繁瑣、邏輯混亂的現(xiàn)象，解決難以認(rèn)識和學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，這樣才能有利于后代人才的培養(yǎng)，為普及學(xué)科知識、培養(yǎng)大批預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)專業(yè)人才創(chuàng)造條件，同時也為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的普及打下一個堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)要知識普及

我國對預(yù)應(yīng)力混凝土的推廣已有些年頭了，四十年之久，但是依然沒有任何起色，對于熟悉預(yù)應(yīng)力混凝土業(yè)務(wù)的專業(yè)人才是少之又少，即便是掛著一些甲級牌子的大設(shè)計(jì)院，到現(xiàn)在為止也只有少數(shù)的幾個專業(yè)工程人員。造成這種狀況的原因是什么呢？為什么普及那么困難？其中有很多的原因，最主要的原因還是預(yù)應(yīng)力混凝土學(xué)科比較復(fù)雜，它涉及的領(lǐng)域非常廣，而且這些多方面的領(lǐng)域的技術(shù)的分不開的，如果想把學(xué)科知識完全的掌握，這難度著實(shí)挺大。對于此種問題，國外是采用專業(yè)分工與合作的方式完成的，例如預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土房屋的設(shè)計(jì)應(yīng)與預(yù)制工廠合作；現(xiàn)澆后張預(yù)應(yīng)力混凝土房屋的設(shè)計(jì)應(yīng)與后張技術(shù)專業(yè)公司合作進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，國外的預(yù)應(yīng)力混凝土的教材都非常簡單，把一些基礎(chǔ)知識作為重點(diǎn)，簡化計(jì)算過程，所以更能使學(xué)習(xí)者獲得一套比較完整的專業(yè)基本知識，并不過分的追求精確和等效荷載的平衡法，所以名義拉應(yīng)力法才可以得以廣泛的應(yīng)用。為了我國預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的普及以及推廣，對于知識的更新?lián)Q代是必須的。因?yàn)榻ㄖ熓窃O(shè)計(jì)房屋建筑的，所以對他們普及這些知識是很必要的，他們只需要有針對性的去了解一些東西就可以了，不要求知識的量多，但要求知識精。各個環(huán)節(jié)都有專業(yè)的人員來運(yùn)作，對于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就有結(jié)構(gòu)工程師來做，各有側(cè)重點(diǎn)，各有各的分工，這樣才能把專業(yè)的知識利用到最大限度。

結(jié)語：預(yù)應(yīng)力技術(shù)在古代就有木匠來使用它制作水桶。二戰(zhàn)時期，由西歐大批量的生產(chǎn)帶動了預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的發(fā)展，中國較西歐晚了10年，當(dāng)時由于中國大規(guī)模搞建設(shè)，所以采用大量的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，鋼筋混凝土技術(shù)也得以逐步的發(fā)展和應(yīng)用。但是到了現(xiàn)在這個年代預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土開始走向下坡路，落后國際水平很多，這就說明了一些問題。當(dāng)時所運(yùn)用的一些理論和技術(shù)已經(jīng)不適用于現(xiàn)在的形式了。時代在發(fā)展，工程的理論更新也需要跟上節(jié)奏，需要有新的規(guī)定和技術(shù)，才能跟得上現(xiàn)在的形式?，F(xiàn)在，我們一直沿襲著二戰(zhàn)時期推動工程經(jīng)濟(jì)發(fā)展的預(yù)應(yīng)力理論技術(shù)，只是那是在那個時代比較前衛(wèi)的技術(shù)，到現(xiàn)在還在一直運(yùn)用，未免有點(diǎn)不合時宜，可見預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土在這個年代已經(jīng)落了很多年，極度的需要更新和改進(jìn)，所以新的理論和技術(shù)推出是現(xiàn)在首要考慮和解決的問題，而且要在思想和理論上跟國際的步伐接軌，相信在不久的將來會有一套新的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的技術(shù)和理論來完善我國建筑工程中的問題，使我國建筑工程進(jìn)一步的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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