特种结构预应力技术特点分析及应用浅述

[摘 要]目前，特种结构预应力技术在水塔、筒仓、高边坡加固等很多建筑工程施工中都得到了广泛的应用。本文结合特种结构的技术特征，对预应力技术在应用中应当注意的几个问题进行了分析阐述，对在工程施工中采用这种特种结构预应力技术具有一定的参考作用。

[关键词]工程施工；预应力技术；特种结构；应用分析

中图分类号：TU757 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0214-01

特种结构预应力技术通过近些年在建筑工程项目施工中的实践应用，目前在技术体系上已经日臻完善，而且在道路、房屋、水利、土木工程以及一些特种结构等方面得到了推广和普及，是建筑领域的一个重要技术跨越。在当今经济社会步入了快速发展轨道的背景下，对于一些特种结构，比如锚固结构、高层建筑、承储设施、施压管道等工程的技术含量和质量标准都提出了新的更高的要求。由于预应力技术在特种结构方面所存在的防裂、防变、防震等基本特征，比其余结构具有显著的优势，因而应用领域日益广泛，而且已经形成了独特的技术保障体系。笔者试就特种结构预应力技术的主要特征和应用中存在的薄弱环节就行简要的分析，以供工程施工借鉴参考。

1 特种结构预应力技术的基本特征

1.1 束状环向技术能够有效地抵抗压力和裂变

特种结构预应力技术应用到承储设施或者地下管道中的时候，由于事先环绕了束状钢筋，能够将预压应力施加到混凝土材料里，即使遇到外界的拉力，也会随着预压应力的存在而消除，确保施工结构内部的混凝土材料能够有效地防止外力的积压，防止出现碎裂的情况，达到防水防渗的效果。所以，目前这种束状环向设计预应力技术已经在污水厂、筒仓设施、水利水电工程和核反应堆中得到了应用。

1.2 束状竖向技术能够有效地防止弯曲和横裂

目前在很多高层房屋建筑工程中，由于建筑物比较高，横截面不是很宽，需要承担的横向重力就比较大，所以经常会出现一些压弯或者横向断裂等情况。如果采用特种结构预应力施工技术，将束状的钢筋竖向设计到建筑工程内部，就能够减少建筑结构发生变形、弯曲或者横向裂缝的问题，从而增加建筑工程的防裂、抗压和坚固性能。

1.3 内部锚固技术能够有效地防止岩体形变

锚索结构的预应力技术在加固边坡岩土工程施工中应用的也比较多。这种施工技术主要是利用钢筋材料制成的锚索一头连到地层里，另一头连到需要坚固的边坡中，建立一个新的带有预应力作用的锚固结构，由于锚索中的钢筋具有较强的拉固性能，对于外界产生的应力能够有效地缓冲，从而防止岩土变形，增强建筑工程的坚固性。

2 特种结构预应力技术在工程施工中存在的薄弱环节

2.1 经久使用方面存在的问题

由于很多采用混凝土材料施工建设的建筑工程会因为时间的久远而发生损坏或者裂缝，而预应力结构对于防裂防变有一定作用，所以在建筑施工的时候，很容易使施工单位或者施工技术人员产生一定的依赖作用，单纯认为特种结构预应力技术具有完全的耐久性能。而实际上却并非如此。根据有关资料统计，仅仅1988年，美国和加拿大的建筑工程中，因为预应力钢筋材料遭受腐蚀损毁而出现的质量安全问题就达到了一百多例。所以特种结构预应力技术应用到建筑工程施工中，也不是一劳永逸的，时间久了也会出现工程质量事故。由于特种结构预应力技术应用的领域不一样，所以影响经久使用的因素也不一样。比如，如果应用到了海洋领域，由于海水中具有很大的盐分，就会因氯化物的腐蚀而对混凝土结构的使用年限造成一定的影响。如果应用到了岩矿领域，矿物质或者岩土中的酸性物也会长时间的锈蚀预应力锚固结构，使锚索因遭受腐蚀而损坏或者断裂。如果应用到了化工或者水利领域，一些化学成分或者水中的氢离子也会长久地腐蚀损坏预应力结构设施，使应力作用不能有效地发挥，甚至出现安全问题。如果是应用到电视塔或者筒仓设施中，碳化、碱骨料、冻融的长期影响也会破坏预应力结构的正常使用，造成建筑工程发生危险。

2.2 其他方面存在的问题

除了前面叙述的使用寿命问题，还存在着影响预应力特种结构应用的一些问题。比如，预埋到建筑工程中的预应力曲线成孑索，由于具有较高的工艺标准和相当难的施工要求，在施工上就要采用比较简化的手段。再比如锚索加固的工程施工中，在测算锚索预应力损失指标的时候，一般取的是近似值，容易存在着很大的误差，所以就应当尽量采取比较精准的测算技术。而且在很多建筑工程施工中，因为需要开采很多数量的自然资源，对生态环境的破坏也显而易见。因此，要解决上述问题，在预应力材料的使用上，就要注意尽量使用能效高、抗腐蚀、坚固性好、品种比较新颖的钢材类预应力筋等材料；在应用状态的管理上，就要注意尽量强化生态监测，对出现性能不稳定或者遭受腐蚀破坏的预应力结构及时予以处理；在施工方法的选择上，尽量与预应力结构相匹配，而且尽量操作便捷；在资源环境的利用上，要注意尽量做好对生态环境的保护，防止资源的损失浪费。

3 特种结构预应力技术在建筑领域的应用

3.1 安全壳应用

预应力混凝土结构应用到安全壳中，到现在已经半个多世纪了。目前采用的预应力结构，是将穹顶设计成半球形状，并且将竖向的钢筋束呈倒U型同壳顶的钢筋束连起来，不使用环梁，安全的外部设计了很多竖向的支撑柱，贴扶到壳壁上，这样就杜绝了很大数量的钢筋、锚具的使用，不仅有效地解决了以往环梁结构的受力局限性，而且也增强了预应力结构的科学性和安全性，节约了施工成本，使锚具的预应力保护作用得到了很好的发挥。

3.2 电视塔应用

随着电视通信设施建设步伐的日益加快，近年来，预应力特种结构在电视塔中的应用得到了明显的增强，比较著名的预应力混凝土结构电视塔主要集中在俄罗斯、加拿大、中国、德国和新加坡，塔身在设计的时候一般都比较简单，而且预应力结构施工使用的是粘结技术，同时使用了非预应力结构的钢筋材。

3.3 筒仓设施应用

目前容量需求大的筒仓设施建设越来越多，在建筑施工技术日新月异和工艺水平持续增强的今天，筒仓施工设计要求也越来越高。而仓壁是设计中的重中之重，如果单纯运用一般的钢筋材料，那么数量就会很大，而且有的时候即使钢筋用了很多，也不能有效地防止出现裂缝。所以，在筒仓施工中应用预应力混凝土特种结构就非常适合。这种筒仓结构一般分为有粘结和没有粘结两种，而没有粘结形式的混凝土预应力结构目前已经开始广泛地使用，运用这种预应力结构，筒仓的内壁用普通的成束钢筋就可以，一般是下面一束9根，上面1束7根，钢筋两头各使用一张钢板，增加承重力，没有粘结的预应力钢筋利用的是单根锚固，筒仓壁一圈设置6个支撑柱，每一环的钢筋为2根，每一根钢筋设计的包角为180度，上层和下层锚固要错开位置，一般60度即可，无粘结预应力结构能够非常均称地发挥作用，能够有效地防止外力的挤压、冲击，提高筒仓的防裂、抗震能力。

3.4 边坡工程应用

在岩土高边坡工程中应用预应力特种结构，主要是利用锚索的加固技术，借以增强边坡的稳定和坚固性能，而且能够使施工工期缩短一半。最典型的就是三峡工程中应用了锚索加固预应力结构。由于三峡边坡高、路程远、轮廓大、地应力变化大，所以利用锚索、锚杆、钢筋、混凝土等结构，确保了边坡的安全、稳定和防渗性能。

4 结束语

由于特种结构预应力技术在工程实践中已经证明是一种技术含量非常高的施工手段，因而已经在工程施工中得到了非常广泛的应用，而且随着经济社会的持续进步和建筑工程项目的日渐增多，该种技术势必将越来越多地使用在工程施工中，而展现出巨大的竞争优势。希望本文的分析论述，能够对特种结构预应力技术的应用提供一定帮助。

参考文献

[1] 杨静.特种结构预应力技术的特点及应用.科技传播.2010（16）.

[2] 方玮.预应力混凝土结构技术应用浅析.工程建设.2012（1）.

[3] 欧阳哲.特种结构预应力技术应用情况及技术展望.城市建设理论研究.2014（5）.