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摘 要 根据新时期土木工程活动及预应力技术的发展前景，预应力技术在土木工程中的应用将进一步扩大，预应力混凝土材料及其技术也将有所创新和发展。预应力混凝土由于具有结构使用性能好、不开裂、刚度大、耐久性好以及经济等优点，目前已成为土木工程中的主要结构材料之一。
关键词 土木工程；预应力技术；发展
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0161-01
1 新时期土木工程活动的发展概况
新世纪，我国经济将继续快速发展，因此，土木工程建设将继续的增长。全国各地的土木工程活动都如火如荼的进行着，这也给我们新时期的土木工程活动及预应力技术提出了一些机遇和挑战。随着我国对外贸易的迅速发展，外商投资的迅猛增加，贸易中心、金融中心之类的高层、超高层建筑将继续兴建。尽管一些城市已做出规定，为保持历史名城和古城风貌，为改善市民的居住环境，不允许在城市中心区继续兴建高楼。但是，从节约土地考虑，高层建筑将继续在城市中兴建。并且，其结构体系将会有新的发展。如具有优良的抗震、抗风性能的预应力悬挂结构，巨型建筑结构，采用型钢的钢结构以及钢混凝土组合结构等新型高层建筑结构体系将会出现。新世纪的建筑，仍将以混凝土结构为主，但是钢结构，包括型钢混凝土和钢管混凝土等组合结构在高层建筑中的应用将获得推广。
2 预应力混凝土结构的设计内容
1）承载力极限状态设计。对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计，并通过采取构造措施保证结构在破坏时具有一定的延性，从而确保在偶然事件发生时及发生后，结构仍能保持整体稳定性。2）正常使用极限状态设计。对于正常使用极限状态，应按荷载效应的标准组合 频遇组合和准永久组合进行设计，使得结构构件的变形和裂缝等都不超过相应的规范限值。3）施工阶段的验算。在施工阶段的支撑条件和相应的施工荷载下，要求结构具有一定的安全度；另一方面，要求结构的材料应力不超过允许的范围。在一般情况下，施工阶段需要控制预应力筋的拉應力以及截面混凝土的最大拉应力和压应力。
3 预应力混凝土结构的设计步骤
1）进行结构布置，选取恰当的力学模型。2）根据工程的具体情况，选择合适的高跨比，初步选定构件的截面尺寸，并进行内力与组合效应的计算。3）主要根据杆件的弯矩分布图形确定预应力筋的索形，并按经验用预应力度法或平衡荷载法初步估算出所需要的预应力筋根数。4）进行预应力损失和次应力的计算，验算预应力和挠度控制限值以及正常使用阶段的结构性能。5）按计算的各项控制结果，选择需要变动的参数进行修改，再重新计算。6）根据选定的预应力筋方案计算预应力筋的极限应力，按承载能力要求补充普通钢筋用量，按预应力筋的实际方案及普通钢筋的实际配筋直径与根数，计算允许开裂的控制截面的裂缝宽度及构件的挠度。
4 新时期预应力技术的应用
随着经济的发展及国际化进程的加快，各省、市、自治区的国际展览中心等大跨度现代建筑将会大力兴建。因此，满足透明等现代要求的第三代玻璃幕墙结构将有较大的发展和应用。住宅建设将朝大开间结构及节能、节材、改善生态环境的绿色建筑的方向发展。运用电子信息科技，加快建筑智能化。同时，既有建筑物的加固、改造任务将不断增加。采用碳纤维作结构加同材料的技术将被大力推广应用。上述建筑工程中有多种结构将应用预应力技术。
改革开放以来，公路建设尽管有了迅速的发展，但与发达国家相比，还有很大差距，尤其人均公路里程是最落后的，比巴西、印度都少。这意味着今后我国公路建设的任务还相当繁重。
5 预应力技术的发展展望
预应力技术将进一步发挥作用，并推动土木工程科技的创新和发展在建筑工程中，预应力技术是建造大跨度公共建筑、大型会议展览中心及大开间住宅的重要技术，也是高层、超高层建筑和承受特重荷载的不可缺少的关键技术。一句话，预应力技术在解决大、高、重、新建筑工程的设计和建造难题中将继续发挥其独特的优势。并且它也是调整结构内力和减少、甚至取消大面积工程伸缩缝，防止开裂的重要手段。此外，预应力技术还将推动建筑结构的创新，如预应力拉杆替代柱的悬挂建筑结构将获得一定的发展。在公路工程中，预应力技术对解决路面混凝土开裂和减少伸缩缝，提高使用寿命具有良好的应用在桥梁和隧道工程中，预应力技术的应用更为广阔。不论是超大跨的悬索桥、特大跨的斜拉桥，还是大中跨度的系杆拱桥、连续梁桥、刚构桥及小跨度的简支梁桥、板桥，都可有效地应用预应力技术。在我国今后的地铁车站等地下工程中也将应用预应力技术。在特种结构工程及海洋工程中，预应力混凝土抗裂性高、耐久性好等优越性将得到充分的发挥。预应力混凝土更是建造海洋工程的最好材料。预应力技术在海洋采油平台、海洋储罐，海上运输船以及海上防波堤、跨海大桥等海洋工程中将发挥更高的效能。此外，预应力技术也将在水利工程或其他工程如旧建筑的加固改造、加层和拆除中获得更多的应用。总之，预应力技术在土木工程中的应用极为广泛，并且还将进一步扩大。
预应力混凝土材料及技术本身也将有所创新和进一步的发展土木工程建设的发展，必将推动新材料、新技术、新理论及新设计方法不断涌现。预应力混凝土仍是土木工程中最为重要的结构材料。混凝土将继续朝高强、高性能方向发展。各国都在开展这方面研究。
预应力钢材，也将有多方面的新发展。如高吨位索的需要将促使大直径、大截面钢绞线的研制、生产；超过级的高强钢绞线也可能推出；镀锌、环氧涂层钢绞线将被采用；不锈钢绞线的应用将有大的增长。耐久、轻质、更高强的高性能纤维加强塑料筋将较多地获得应用。近年来，我国开始使用碳纤维加劲塑料玻璃纤维加劲塑料、芳纶纤维加劲塑料。这时，就不再单指钢筋混凝土，它可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维加劲塑料混凝土。预制预应力 昆凝土和无粘结预应力筋将分别获得发展和广泛的采用。新型无粘结预应力筋将得到开发和应用。
在我国房屋建筑和桥梁中体外预应力配筋将获得较多应用。上面讲的建筑工程中的大跨度建筑、大面积结构工程、巨型结构、转换层结构、悬挂建筑、大开间住宅和预制预应力建筑以及各型铁道和公路、桥梁、水利工程、铁道工程、特种结构工程等等，还有结构加固、改造与拆除，都有赖于预应力技术的进步和设备的发展。因此，期望预应力材料技术与设备有更大的创新和发展。
同时，新结构的研究和开发方面将拓宽，房屋结构与桥梁各种结构之间的交叉、借鉴也将有所发展。理论和试验研究，包括预应力混凝土结构的耐久性、抗火、抗震、抗爆等性能研究及它们的设计方法研究都将有新的发展。预应力工艺与施工管理也将有普遍的提高。由于计算机的发展和应用的普及，结构设计中将更多地考虑空间作用和非线性。此外，建筑废弃物也将在一定程度上得到处理及利用。
由此可见，预应力混凝土结构是解决大跨度、重荷载等类建筑结构的重要技术。随着我国城市化进程的加快，居住建筑、大跨度公共建筑 工业建筑的大量兴建，预应力混凝土技术将会有飞速的发展和变化。
参考文献
[1]李瑞鸽,杨国立,张耀庭.预应力混凝土梁动力性能数值分析[J].土木建筑与环境工程,2009,1.
[2]张耀庭,李宏健.全预应力砼梁动力性能试验研究[J].工程力学,2008.
关键词 土木工程；预应力技术；发展
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0161-01
1 新时期土木工程活动的发展概况
新世纪，我国经济将继续快速发展，因此，土木工程建设将继续的增长。全国各地的土木工程活动都如火如荼的进行着，这也给我们新时期的土木工程活动及预应力技术提出了一些机遇和挑战。随着我国对外贸易的迅速发展，外商投资的迅猛增加，贸易中心、金融中心之类的高层、超高层建筑将继续兴建。尽管一些城市已做出规定，为保持历史名城和古城风貌，为改善市民的居住环境，不允许在城市中心区继续兴建高楼。但是，从节约土地考虑，高层建筑将继续在城市中兴建。并且，其结构体系将会有新的发展。如具有优良的抗震、抗风性能的预应力悬挂结构，巨型建筑结构，采用型钢的钢结构以及钢混凝土组合结构等新型高层建筑结构体系将会出现。新世纪的建筑，仍将以混凝土结构为主，但是钢结构，包括型钢混凝土和钢管混凝土等组合结构在高层建筑中的应用将获得推广。
2 预应力混凝土结构的设计内容
1）承载力极限状态设计。对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计，并通过采取构造措施保证结构在破坏时具有一定的延性，从而确保在偶然事件发生时及发生后，结构仍能保持整体稳定性。2）正常使用极限状态设计。对于正常使用极限状态，应按荷载效应的标准组合 频遇组合和准永久组合进行设计，使得结构构件的变形和裂缝等都不超过相应的规范限值。3）施工阶段的验算。在施工阶段的支撑条件和相应的施工荷载下，要求结构具有一定的安全度；另一方面，要求结构的材料应力不超过允许的范围。在一般情况下，施工阶段需要控制预应力筋的拉應力以及截面混凝土的最大拉应力和压应力。
3 预应力混凝土结构的设计步骤
1）进行结构布置，选取恰当的力学模型。2）根据工程的具体情况，选择合适的高跨比，初步选定构件的截面尺寸，并进行内力与组合效应的计算。3）主要根据杆件的弯矩分布图形确定预应力筋的索形，并按经验用预应力度法或平衡荷载法初步估算出所需要的预应力筋根数。4）进行预应力损失和次应力的计算，验算预应力和挠度控制限值以及正常使用阶段的结构性能。5）按计算的各项控制结果，选择需要变动的参数进行修改，再重新计算。6）根据选定的预应力筋方案计算预应力筋的极限应力，按承载能力要求补充普通钢筋用量，按预应力筋的实际方案及普通钢筋的实际配筋直径与根数，计算允许开裂的控制截面的裂缝宽度及构件的挠度。
4 新时期预应力技术的应用
随着经济的发展及国际化进程的加快，各省、市、自治区的国际展览中心等大跨度现代建筑将会大力兴建。因此，满足透明等现代要求的第三代玻璃幕墙结构将有较大的发展和应用。住宅建设将朝大开间结构及节能、节材、改善生态环境的绿色建筑的方向发展。运用电子信息科技，加快建筑智能化。同时，既有建筑物的加固、改造任务将不断增加。采用碳纤维作结构加同材料的技术将被大力推广应用。上述建筑工程中有多种结构将应用预应力技术。
改革开放以来，公路建设尽管有了迅速的发展，但与发达国家相比，还有很大差距，尤其人均公路里程是最落后的，比巴西、印度都少。这意味着今后我国公路建设的任务还相当繁重。
5 预应力技术的发展展望
预应力技术将进一步发挥作用，并推动土木工程科技的创新和发展在建筑工程中，预应力技术是建造大跨度公共建筑、大型会议展览中心及大开间住宅的重要技术，也是高层、超高层建筑和承受特重荷载的不可缺少的关键技术。一句话，预应力技术在解决大、高、重、新建筑工程的设计和建造难题中将继续发挥其独特的优势。并且它也是调整结构内力和减少、甚至取消大面积工程伸缩缝，防止开裂的重要手段。此外，预应力技术还将推动建筑结构的创新，如预应力拉杆替代柱的悬挂建筑结构将获得一定的发展。在公路工程中，预应力技术对解决路面混凝土开裂和减少伸缩缝，提高使用寿命具有良好的应用在桥梁和隧道工程中，预应力技术的应用更为广阔。不论是超大跨的悬索桥、特大跨的斜拉桥，还是大中跨度的系杆拱桥、连续梁桥、刚构桥及小跨度的简支梁桥、板桥，都可有效地应用预应力技术。在我国今后的地铁车站等地下工程中也将应用预应力技术。在特种结构工程及海洋工程中，预应力混凝土抗裂性高、耐久性好等优越性将得到充分的发挥。预应力混凝土更是建造海洋工程的最好材料。预应力技术在海洋采油平台、海洋储罐，海上运输船以及海上防波堤、跨海大桥等海洋工程中将发挥更高的效能。此外，预应力技术也将在水利工程或其他工程如旧建筑的加固改造、加层和拆除中获得更多的应用。总之，预应力技术在土木工程中的应用极为广泛，并且还将进一步扩大。
预应力混凝土材料及技术本身也将有所创新和进一步的发展土木工程建设的发展，必将推动新材料、新技术、新理论及新设计方法不断涌现。预应力混凝土仍是土木工程中最为重要的结构材料。混凝土将继续朝高强、高性能方向发展。各国都在开展这方面研究。
预应力钢材，也将有多方面的新发展。如高吨位索的需要将促使大直径、大截面钢绞线的研制、生产；超过级的高强钢绞线也可能推出；镀锌、环氧涂层钢绞线将被采用；不锈钢绞线的应用将有大的增长。耐久、轻质、更高强的高性能纤维加强塑料筋将较多地获得应用。近年来，我国开始使用碳纤维加劲塑料玻璃纤维加劲塑料、芳纶纤维加劲塑料。这时，就不再单指钢筋混凝土，它可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维加劲塑料混凝土。预制预应力 昆凝土和无粘结预应力筋将分别获得发展和广泛的采用。新型无粘结预应力筋将得到开发和应用。
在我国房屋建筑和桥梁中体外预应力配筋将获得较多应用。上面讲的建筑工程中的大跨度建筑、大面积结构工程、巨型结构、转换层结构、悬挂建筑、大开间住宅和预制预应力建筑以及各型铁道和公路、桥梁、水利工程、铁道工程、特种结构工程等等，还有结构加固、改造与拆除，都有赖于预应力技术的进步和设备的发展。因此，期望预应力材料技术与设备有更大的创新和发展。
同时，新结构的研究和开发方面将拓宽，房屋结构与桥梁各种结构之间的交叉、借鉴也将有所发展。理论和试验研究，包括预应力混凝土结构的耐久性、抗火、抗震、抗爆等性能研究及它们的设计方法研究都将有新的发展。预应力工艺与施工管理也将有普遍的提高。由于计算机的发展和应用的普及，结构设计中将更多地考虑空间作用和非线性。此外，建筑废弃物也将在一定程度上得到处理及利用。
由此可见，预应力混凝土结构是解决大跨度、重荷载等类建筑结构的重要技术。随着我国城市化进程的加快，居住建筑、大跨度公共建筑 工业建筑的大量兴建，预应力混凝土技术将会有飞速的发展和变化。
参考文献
[1]李瑞鸽,杨国立,张耀庭.预应力混凝土梁动力性能数值分析[J].土木建筑与环境工程,2009,1.
[2]张耀庭,李宏健.全预应力砼梁动力性能试验研究[J].工程力学,2008.