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摘要：随着建筑业的发展，预应力技术的应用越来越普遍，目前已成为建筑结构设计的一种重要技术。预应力结构混凝土结构和钢筋混凝土结构相比，具有优良的抗裂性能，承载力强，刚度大的特点，因而在建筑工程领域获得了广泛的应用。
关键词：预应力；结构；钢筋
前言：
现代预应力结构技术是提高结构的使用功能，节约钢材的重要技术。预应力结构的出现带动了建筑工程施工技术的飞速发展，为建筑物带来了既经济又美观的结构形式，带动了工程科学的飞速发展。
一、预应力结构的概述
预应力结构是建筑工程中利用配置受力的预应力筋，通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土结构。通过张拉预应力筋产生的应力和使用过程中荷载产生的反方向的应力，这时就会出现抵消局部或者全部荷载出现的应力，用来提升结构使用性能的一种结构形式。混凝土结构在受力过程中受拉区早期容易出现裂缝，为了克服其抗拉强度低的缺点，在构件使用之前，预先在混凝土受拉区施加一个预压力，通过张拉钢筋，浇筑混凝土，待钢筋与混凝土之间具有足够粘结力时放张钢筋，利用钢筋回弹力使该部位混凝土预先受压。构件在未使用的情况下，其内部已经储存有预压力，当构件工作过程中受到外荷载作用发生变形局部受拉时，这部分拉力须先抵消混凝土内存在的预压力，随着荷载及形变的增大，构件施加预压力部分逐渐从受压状态过渡到不受力，再到受拉，大大延缓甚至阻止了混凝土裂缝的出现，从根本上改变了混凝土的受力性能，通过配置高强钢筋及高强度等级的混疑土，能大幅度提高混凝土构件的承载力及抵抗变形的能力，这种形式的混凝土就称为预应力混疑土。
预应力结构在现代的工程建设中，得到了广泛的推广和应用。使用它可以提升混凝土结构的使用性能；可以使构件的截面高度得到一定程度的减少，从而减轻了自身的重量；可以使高强度的钢材等建筑材料得到充分的利用；当出现裂缝或者变形的状况时，预应力结构有着优良的闭合功能，并可以使结构的变形很好的恢复性能；在抗剪承载力以及抗疲劳度方面都将得到很大的提升。不过预应力结构使用中具备许多的优良特性，在工程施工中它所使用的材料价格也比较高，而且设计以及施工都比较复杂，需要很高的技术水平。建筑工程中，预应力结构的使用收到了优良的效果，预应力混凝土可以在刚度上使构件得到明显的提升，尤其是抗裂能力的提升，扩大了构件的使用范围。在设计实践中我们只有依据建筑结构特点、荷载系数合理选择预应力结构设计方案，凸显建筑美观实用的综合功能，并有效的降低建筑施工成本投入。
2、预应力结构设计要点
预应力钢筋需要有很高的强度，强度大小主要与它的张拉控制应力有关。预应力筋提高强度的方式有冷拔或冷拉，在材料的成分中加入碳、锰等合金元素，也可以通过调制热处理等方式来提高强度。预应力筋要有良好的塑性，粘结强度要好，在加工方面要有优良的性能，便于加工。预应力筋的布置要符合受力特点，满足受力需要，既能满足施工时的受力需要，又能满足日后建筑使用时各种荷载组合的受力需要，同时还要考虑使用阶段因负荷不同而产生的弹力的需要，以及结构在老化出现破坏情况后的受力需求。比如预应力混凝土结构具有粘结和非粘结混合构型，结合了两种结构的优点：预应力混凝土使用效率高，便于预应力混凝土的线性优化，预应力混凝土损失较小，局部压力大，结构变形恢复能力好，节点性能好，施工方便快捷，便于分批张拉，工期短。这种结构特别适用于由极限状态的正常使用控制的大跨度重载结构，也可用于转换结构。弯曲极限承载力的计算方法与普通预应力混凝土结构的计算方法相同，但给出了适用于预应力筋和梁中非粘结筋混合的极限应力增量计算公式。裂缝和刚度的计算是指混凝土规范，其中非粘结加固作用降低0.3。同时，缓粘结筋作为一种新技术，避免了无粘结筋与有粘结筋各自的缺点。它能在拉伸阶段和混凝土之间自由滑动，接近非粘结预应力混凝土结构，能有效降低预应力损失。
在使用阶段，随着缓粘结剂的凝固，预应力钢与混凝土之间的键结得到有效实现，此时可视为有粘结预应力结构。
在预应力的混凝土结构中，如果混凝土梁以及所配的预应力筋的轴向刚度存在很大的差距，那么，在张拉阶段混凝土筋对混凝土梁产生的影响只能看作是一组等效荷载，在使用阶段，如果它们之间依然存在很大的刚度差，那么荷载变化主要通过混凝土梁正截面上受力情况的变化而展现出来，此时，预应力筋不会产生很大的变化，混凝土的压力以及预应力筋的压力它们之间主要依靠存在的臂力变化来不断适应截面以外弯矩的不断变化；因此在预应力钢筋设计中我们应注意防控其在该区域内的弯起不利影响。在布筋形式的选择中我们应尽量在柱区域近处的负弯矩处小部分弯起其预应力筋，并控制其在跨中较大区域范围内的预应力筋保持不变。预应力张拉是预应力施工中的一项基本技术，通过计算机和互联网，智能张紧装置可以准确控制预应力施工过程，提高施工精度，实现施工过程的动态监控，并提取施工的关键参数上传并保存到远程服务器上，方便重新检查。在数字智能拉伸系统的发展过程中，通过四代机的反复改进，其功能部件完善、性能稳定。
3、预应力混凝土结构常见类型分析
3.1预应力型钢混凝土结构
预应力型钢混凝土具有承载能力高、刚度高、截面小、易开裂等优点。适用于大跨度、重载结构。预应力型钢混凝土框架的竖向静力及竖向低周反复荷载试验，对破坏模式、断裂发育和分布、刚度变化、力矩调制和地震性能等方面进行了一系列相关研究，提出了考虑次内力包括次弯矩和次轴力的预应力钢筋混凝土结构极限承载力、抗裂能力、刚度和最大裂缝宽度的计算方法。此外，基于平截面假定推导了不同状态下预应力型钢混凝土结构的抗弯承载力计算公式。需要注意的是，国家规范中计算弯曲承载力的默认公式是钢上的法兰承受压力，可能不适用于拉压情况。在需要精确计算结果，但计算过程相对复杂。
3.2体外预应力混凝土结构
体外预应力在工程中应用较多，其从属于后张预应力体系，在实践中展现出的优势有操作简便、工期短等。体外预应力结构与体内预应力结构相比具有截面小、重量轻、易更换的特点，因此广泛应用于新结构和现有结构的加固。这些优势对于降低工程成本来说，均具有一定的益处。需要明确的是，就结构来讲，体内预应力与体外预应力是完全不同的，主要区别在于预应力筋的位置及其与结构的粘结情况：前者的预应力筋位于砼内，并能够粘结结构，不管出自哪个切面，均可与结构实现有效协调；后者的预应力筋位于砼外，可与结构相连的部位只有转向块处以及锚固处，所以，其主要取决于结构形变，考虑到此种情况，在进行设计的过程中，应注意尽量防止结构与体外筋发生共振。另外，如果工程位于地震多发地区，在设计时应充分考虑抗震要求，提升桥梁的地震抵御能力和稳定性，以保证使用安全。
在体外预应力结构中，应特别注意外筋的防腐措施，以避免外筋的腐蚀。体外预应力梁和非粘结预应力梁在受力原理上基本相同，因此可以用非粘结预应力梁的方法计算其弯曲承载力。然而，与非粘结预应力结构相比，体外预应力结构仍有二次效应，因此预应力筋的极限应力增量明显小于非粘结预应力结构。利用相的计算是指一般预应力混凝土结构的计算方法。在计算纵向拉伸比时，考虑了外预应力筋的影响，并通过拟合外预应力筋的实验结果得到了降低系数为0.2。
4、结语
预应力混凝土结构的使用可以将高强度混凝土及钢筋的性能发挥到极佳的状态，通常其截面较小，自重以及弯矩等也就随之降低，从而其跨越能力会更强。随着科学技术的发展，预应力技术也得到了很大的提高，预应力技术将得到长足的发展，新的结构会不断的涌现，预应力结构将越来越多的在工程中使用。
参考文献：
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[2]李小梅，杨清沙.预应力混凝土结构设计中问题探讨[J].中国安全科学报，2011（09）：22-30