土木工程预应力技术的应用及实施要点

郭喜梅

摘 要：现阶段超高层、大跨度的建筑工程不断增多，这些工程施工中通常会使用到预应力技术。其作用是显著改善土木工程的整体受力结构，提高其承载力、耐久度和抗渗性等多种性能，保障了土木工程的安全性和高质量。对于不同类型、结构的土木工程，预应力技术的实施要点也不尽相同。对于施工单位来说，应当结合工程实际，合理制定预应力施工方案，明确流程及要点，才能发挥预应力技术的应用优势。

关键词：土木工程;预应力;转换层;钢绞线

一、土木工程预应力技术的特点

对于以混凝土作为主体材料的土木工程来说，受到混凝土自身特性的影响，虽然能够提供较强的强度和刚度，但是承受的拉应力较差。这也是一些高层建筑或大跨度桥梁工程中，混凝土结构比较容易形成裂缝的根本原因。混凝土结构工程中使用预应力技术，通过对混凝土内部的钢筋进行拉张，以达到增强钢筋混凝土整体拉应力的目的，使得土木工程可以在更高的高度和更长的跨度下，仍然保持结构稳定、质量安全。

预应力技术的特点主要体现在：（1）抗裂、抗裂。通过张拉钢筋产生预应力，抵消掉混凝土结构所受的一部分拉力，从而可以支撑混凝土结构承载更大的压力、拉力，保障了高层及大跨度工程的稳定性。（2）防腐、渗透。结构腐蚀和雨水渗透是土木工程常见的质量通病，使用预应力技术可以通过改善混凝土结构性能，在防止内部钢筋腐蚀以及外部混凝土开裂渗透等问题上也有明显效果。

二、土木工程中预应力技术的应用

1、在框架结构中的应用

在现代的土木工程中，框架结构是一种常见的模式，可以显著扩充室内空间，增加使用面积。但是框架结构也有一个比较明显的缺点，就是对于发挥支撑作用的梁、柱的承载力有极高的要求。特别是在一些高层建筑中，为了安全起见，必须要对框架结构中的一些承力构件，运用预应力技术进行加固。

2、在受弯结构中的应用

在一些大跨度的场馆工程中，会大量使用到受弯结构，通过增加材料的弯度，提供一定的支撑力，保证大跨度结构的稳定性。后期随着工程的进行，受弯构件所承担的压力逐渐增加，此时需要通过粘贴碳纤维的方式，保证受弯构件的稳定性，防止受弯构件突然断裂。在粘贴碳纤维之前，也需要对其进行预应力施工。其目的是增强碳纤维材料的初始抗应力，经过简单处理后的碳纤维材料，粘贴到受弯构件上，才能保证两者能够紧密的粘贴，更好的提升受弯结构的整体承载力。

3、在转换层结构中的应用

转换层结构的应用可以起到协调受力均衡、保障建筑整体受力稳定的目的。对于一些多层、多用途的建筑工程，不同用途、不同结构的两个楼层之间，需要增加转换层。例如很多高层建筑，低层是商业区，高层是办公区，从商业区向办公区过渡的两个楼层，由于建筑内部结构不同，受力点的分布也有差异。将预应力技术应用到转换层结构中，可以让上部楼层所承受的压力，均匀的传达到下部樓层，这样就避免了因为受力不均衡造成建筑框架变形甚至是发生事故的情况。

三、土木工程中预应力技术实施要点

1、材料的选择

预应力施工中，波纹管是一种必不可少的材料，并且波纹管的材料、质量和使用性能，将会对预应力技术的效果发挥产生直接影响。因此在建筑工程中运用预应力技术，首先要根据施工方案，挑选符合施工要求的高质量材料。以波纹管为例，目前波纹管种类繁多，从材质上来看有塑胶、金属、合金等几种。普通民用建筑选择塑胶波纹管即可，具有刚度较好、成本较低且耐腐蚀性强等特点。另外，塑胶波纹管还可以根据预应力施工需要，将其加热软化后弯曲成多种形状，更好的满足了施工要求。

2、锚座的安装

为避免预应力张拉端槽口开的过大而切断竖向钢筋，应采用深埋锚工艺即锚垫板栓接一段套筒。安装时，需要首先根据施工图纸确定锚座的位置及尺寸。要注意核对预应力张拉端的方向，应当保证与钢筋安装方向一致。同时，张拉口的开度也要进行控制，开度过大可能会影响张拉效果，开度偏小会增加摩擦力，张拉难度较大。锚座安装完毕后，还要检查是否固定牢固，确定不存在问题后进行波纹管的连接施工。应保证波纹管的材质、规格等均符合要求，然后找准设计图纸上对应的位置，将波纹管固定好。

3、穿束

钢绞线穿入方法可分为整束穿入法和单根穿入法;整束穿入法是事先将钢绞线理成束，并用专用穿束网兜将其网住。单根穿入法是在单根钢绞线头部用胶布包裹成锥形以防端部松散，采用人工将钢绞线逐个穿入管道。在高层或大跨度建筑中，对预应力技术的要求加高，一般选择整束穿入，可以加快施工效率，并且在提供预应力上也有更明显的效果。

4、预应力张拉

在U形预应力钢束安装过程中，应当保证预应力钢束的张拉伸长量符合要求，如果张拉伸长量不达标，那么U形预应力的实际性能就无法达到设计要求，在具体的计算过程中应当通过假定摩擦系数的方式对钢绞线的数量、吨位及曲率半径影响予以忽略。在张拉时，现场施工人员需要严格遵循相关的技术规范，并严格按照顺序完成张拉（具体流程如下图1所示）。同时，也要做到具体情况具体分析，综合考虑本次工程所用钢绞线的数量等情况，完成张拉。张拉结束后，应当组织技术人员对钢绞线的形变量进行精确测量，以确定张拉效果是否满足施工设计要求。

5、封锚

经过检测计算确定张拉形变量达到标准后，开始封锚。钢绞线张拉完毕后，做上标记，严禁撞击锚头，随后还要继续观察24h，钢绞线且没有回缩的异常变化后，应割除锚具外多余的钢绞线。封锚后随即进行管道压浆，目的是固定钢绞线，避免后期预应力回弹导致钢绞线松动、回收。

结语：土木工程中的混凝土材料，本身也有一定的承载力和抗拉力。但是随着工程高度的增加或是跨度的拉长，混凝土结构容易出现裂缝情况，影响建筑使用安全。为了应对这种情况，就需要使用预应力技术。施工单位首先要掌握预应力技术的施工要点，切实提高施工技术水平以及加强现场技术指导和监督。同时，也要坚持具体工程具体分析，针对工程特点设计预应力施工方案，确保预应力技术真正发挥作用。

参考文献：

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[2]邓宏印，王贺.后张预应力桥梁施工中预应力张拉的质量控制[J].交通世界，2019（19）：108-111.