1、 預應力在鋼結構中的應用探討預應力在混凝土工程中應用比較廣泛，常見的就是橋梁工程中的箱形梁和空心板。其張拉法可分為先張法和后張法 先張法就是在綁扎完鋼筋之后，對鋼絞線進行預應力張拉，然后進行混凝土澆筑。 后張法是先在鋼筋籠里埋設波紋管或者其他管道，澆筑混凝土，然后把鋼絞線穿進波紋管進行張拉，但我們對預應力鋼結構的認識比較有限，現通過對預應力鋼結構的初步研究，來闡述其原理，為在以后的鋼結構工程中開辟一條新的思路，取得新的發展和效益。一、預應力鋼結構的定義 預應力鋼結構，就是在結構承受荷載之前，預先對其施加壓力，使其在外荷載作用時的受拉區內力產生壓應力，用以抵消或減小外荷載產生的拉應力，使結構在正

2、常使用的情況下不產生變形或者脆性破壞。鋼結構中施加預應力的目的除提高結構剛度，改善結構性能。鋼結構中施加預應力的目的除提高結構強度、穩度、剛度外，主要是創建新型結構體系。賦予零剛度結構以必要剛度，改變幾何可變體系為幾何不變體系、設計按強度計算的壓桿及具有預壓應力的拉桿以及無受彎桿件的跨度結構等。 預應力鋼結構的主要特點在于：充分、反復地利用鋼材彈性強度幅值，從而提高結構承載力。改善結構受力狀態，節省鋼材。例如受彎構件中的部分彎矩可以施加預應力轉換為軸拉力，從而構件截面可以縮小，降低用鋼量。提高結構剛度及穩定性，改善結構的各種屬性。由于降低結構自重而減小地震荷載，提高其抗震性能等。一般預應力都是

3、通過鋼絞線實現的，鋼絞線是由多根鋼絲絞合構成的鋼鐵制品，碳鋼表面可以根據需要增加鍍鋅層、鋅鋁合金層、包鋁層(aluminum clad)、鍍銅層、涂環氧樹脂(epoxy coated)等。最常用的鋼絞線為鍍鋅鋼絞線和預應力鋼絞線，常用預應力鋼絞線直徑在9.53mm-17.8mm范圍，有少量更粗直徑的鋼絞線。每根預應力鋼絞線中的鋼絲一般為7根，截面面積為15.2mm2,也有2根、3根及19根，鋼絲上可以有金屬或非金屬的防腐層,涂防腐油脂或石蠟后包HDPE的稱為無粘結預應力鋼絞線(unbonded steel strand) 二、預應力鋼結構幾個具體運用 舉例說明，第一、在鞏義原日報社樓頂增設鋼結

4、構工程項目中，考慮到屋頂要擺放大型設備，為提高鋼梁的承重能力，同時減輕結構自身重量，甲方和施工方從經濟和安全角度出發，決定采用鋼絞線張拉的預應為鋼結構體系，如圖所示：由于本工程只是加固，所以張拉施工工藝是人工轉動螺絲來上緊鋼絞線，如果其他大型張拉工程需采用千斤頂等輔助設備。錨具墊片如圖所示：D軸端用空心螺桿上緊，上緊程度用梁起拱的高度確定，根據PKPM計算結果，恒載取0.3KN/m2,活載取0.5KN/m2,鋼梁HN400*200*10*13，中間位置下撓為34.9mm,由于此鋼梁只是加固，故測量方法為拉線測量，具體方法為：1. 鋼絞線一端用墊片固定好。2. 另一端鋼絞線穿過空心錨桿用墊片固定

5、好。3. 用扳手轉動螺帽，上緊鋼絞線。4. 梁端部線繩拉直，慢慢用扳手上緊螺絲，同時一人在梁中間部位測量鋼梁上拱的高度，當鋼梁起拱高度達到34.9mm時，停止。5. 一根鋼絞線承受的重量，直徑15.2鋼絞線，可承受的壓強是1860MPa,他的橫截面積是140mm2，所能承受的力是1860Mpa*140mm2*0.75=195300N=193KN=19.3t 第二，某鋼結構廠房由于下大雪，導致鋼梁局部失穩，下撓過大，肉眼可以明顯觀察到梁下撓，為消除隱患，可以采取更換鋼梁的辦法，但工程量大，且需要拆除屋面板，此時可采用預應力來加固，具體作法為： 1.首先加固鋼柱，用地錨45度斜拉鋼柱，防止因施工遭

6、成二次破壞。 2.在鋼梁的下翼板距鋼柱1m左右下側焊上錨固件，用來固定鋼絞線。 3.如果鋼梁變形小，則直接在鋼梁下翼緣板上張拉，由于上部有約束，下部無約束，故鋼梁要向上起拱。如果鋼梁變形過大，則需在鋼絞線與鋼梁的下翼緣板加幾個支架，張拉鋼絞線，梁受到一個向上的反力，故向上起拱，糾正變形。第三，利用以上原理，可增加鋼吊車梁荷載，鋼吊車梁下翼板下部焊接錨固件，之后通過張拉鋼絞線，讓鋼絞線承受因吊車梁下撓產生的拉力，從而增加吊車噸位，這種改造的優點是：1. 不破壞原廠房結構。2. 對原廠房的生產可減少到最小程度。3. 可節省改造成本。另外還可修復下撓過大的吊車梁和改正因設計考慮不足而造成的受力缺陷。

7、三、預應力鋼結構張拉原理：第一，預應力張拉控制要以應力控制為主，伸長值作為復核的控制方法。也就是說，以張拉力控制做為主要控制指標。第二：根據校定的千斤頂和油表來確定油表讀數；第三：依據圖紙或設計要求來確定初始應力為多少一般為控制應力的10%-20%；（主要作用是在正式張拉前張緊鋼絞線，控制每一根鋼絞線初始應力都相同）第四：根據鋼絞線數量和截面積把應力轉換成力值；第五：將初始控制應力和控制應力轉換的力值帶入校頂報告的線性方程中，這樣可以得到相應的油表讀數，這個油表讀數就是你要張拉時主要控制的數據，張力中一定要達到這個數值；第六；根據圖紙給出的不同區段長度要計算出鋼絞線理論伸長值；第七：將按照油表

8、讀數張拉的張拉值產生的伸長值與理論伸長值比較，看看誤差是否在規范要求范圍內（一般為正負6%）預應力鋼絞線伸長量的計算公式：1、預應力鋼絞線張拉理論伸長量計算公式L（PpL）/（ApEp）式中：Pp預應力筋的平均張拉力（N）L預應力筋的長度（mm）Ap預應力筋的截面面積（mm2）Ep預應力筋的彈性模量（Nmm2）2、 千斤頂油表讀數計算公式： 千斤頂線性方程：Y=AX+B則：X=(Y-B)/AY:張拉力A、 B:千斤頂特征系數X:油表讀數四、鋼結構施加預應力的方法：鋼絞線張拉法在結構體系中布置索系，通過千斤頂張拉索端而在結構中產生卸載應力而受益，這是國內外應用廣泛技術成熟的一種工藝。但索端須有錨

9、頭固定，且需張力設備等。支座位移法在連續梁和超靜定結構中，人為地強迫支座位移（垂直或水平移位），改變支座設計位置可調整內力，降低彎矩峰值，減小結構截面面積。這種方法可節省鋼索，錨頭等附加材耗及張拉工藝，適用于地基基礎較好的工程，如鋼結構橋梁工程，中間支座先抬升，鋼梁焊接后，再恢復原來位置，中間起拱而增加受力。彈性變形法鋼材在彈性變形條件下，將組成結構的桿件和板件連成整體。卸除強制外力后，結構內出現恢復力產生的有益預應力，如網架工程。手工簡易法用于中、小跨，施加張力不大情況下，例如擰緊螺母張拉拉桿，用正反扣螺栓橫向椎拉拉索產生張力等手工操作法，簡易可行，便于推廣，適用于廣大地區。熱量變形法，用可燃氣體，烤熱鋼梁，利用熱漲冷縮的原理，向有利于我們需要的方向發展，如控制梁的拱度。 凡是鋼結構適用的地方都可以用預應力鋼結構取代以改善結構性能降低鋼耗。尤其在跨度大，荷載重的情況下經濟效益更為顯著。對預應力鋼結構應用廣泛的領域是房屋建筑結構，