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预应力砼技术的发展与展望
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内容提示：预应力混凝土经过近半个世纪的发展，目前在我国已成为土建工程中十分重要的结构材料，应用范围日益扩大，由以往的单层及多层房屋、公路、铁路桥梁、轨枕、电杆、压力水管、储罐、水塔等，扩大到高层建筑、地下建筑、高耸结构、水工建筑、海洋结构、机场跑道、核电站压力容器、大吨位船舶等方面。
摘要：预应力混凝土经过近半个世纪的发展，目前在我国已成为土建工程中十分重要的结构材料，应用范围日益扩大，由以往的单层及多层房屋、公路、铁路桥梁、轨枕、电杆、压力水管、储罐、水塔等，扩大到高层建筑、地下建筑、高耸结构、水工建筑、海洋结构、机场跑道、核电站压力容器、大吨位船舶等方面。
关键词：预应力 结构设计
一、我国预应力砼技术发展历史回顾
（一）房屋建筑中的预应力砼技术发展历史
五十年代初，大量工业厂房和民用建筑需要兴建，而结构材料，特别是型钢和木材奇缺，由于难以解决厂房钢结构屋盖与钢吊车梁的型钢用料，迫切需要改用预应力混凝土来代替。按照预应力经典理论，生产预应力混凝土必须要用高强钢材(钢丝和钢筋)和高强混凝土，要用专门的张拉千斤顶、锚夹具及其配套的专用机械与零部件，而在我国当年除书本知识外，真是一穷二白，一无所有。要从国外进口，既缺外汇，又受帝国主义封锁，而苏联当时也刚刚起步，在人力物力上无力对我援助。在这一艰难时刻，原建筑工程部建筑科学技术研究所(中国建筑科学研究院前身)接受了国家计委的任务，沿着自力更生、土法上马、走不同于国外的具有中国特色的低强钢材预应力的发展道路，开始了预应力混凝土的研究。
从五十年代初至七十年代末，我国房屋结构中开发研制了一整套预制预应力砼构件技术，如屋面梁、屋架、吊车梁、大型屋面板、空心楼板等，其中预应力空心板年产量达一千万立方米以上。这一时期的预应力技术特点是采用中、低强预应力钢材，采用中国特色的预应力砼张拉锚固工艺技术。
从八十年代初至九十年代末，房屋建筑中预应力砼技术得到巨大发展，其显著特点是采用高强预应力砼钢材及相应工艺技术，对整体结构施加预应力，技术水平接近发达国家先进水平。二十年间建设了一大批预应力砼工程，其中有代表性的工程有63层预应力砼楼面的广东国际大厦；214米高的青岛中银大厦；单体预应力砼面积最大的首都国际机场新航站楼等。
（二）桥梁结构中的预应力砼发展历史
1955年，铁路部门研制成功我国第一片跨度12米的预应力混凝土铁路桥梁，1956年建成28孔24米跨的新沂河大桥，从而开始了预应力混凝土技术在我国铁路上应用的篇章。四十多年来，经过铁路系统工程技术人员的辛勤努力，预应力砼技术不断扩大，技术水平不断提高，制造架设跨度32米以下桥梁三万多孔，桥梁跨度不断突破，大跨径桥梁不断涌现，其中有代表性的工程有主跨为168米的攀枝花金沙江铁路连续钢构桥，顶推法施工的跨度80米连续箱梁桥杭州钱塘江二桥，此外在南昆铁路线上新建了一大批各种类型的铁路桥梁。
1957年，公路部门在北京周口店建造第一座预应力混凝土公路试验桥，为单跨20米简支T梁桥。1959年在兰州建成七里河黄河桥，为7孔主跨37.5米悬臂梁桥。后又建成新城黄河桥，桥型为5孔33米T型简支梁和孔66米系杆拱桥，奠定了我国建造预应力混凝土桥的基础。
随着我国交通运输的蓬勃发展，四十多年来，公路上建造了大量预应力混凝土桥，尤以大跨径桥梁居多数。如我国已建成主跨400以上斜拉桥七座，连续钢构桥继黄石大桥250米主跨后，虎门大桥达270米，主跨为世界之冠，这些桥型和其它桥型无论在跨度还是在施工方法上都已接近发达国家的先进水平。
城市立交桥中的预应力砼技术主要是七十年代开始起步的，目前仅北京修建的立交桥就已达200座，其中最早的立交桥是1974年建成的复兴门桥，采用先简支后连续方法施工；层次最多最高的是天宁寺立交桥；规模最大的是首都机场高速路上的四元桥。
（三）特种工程中的预应力砼技术发展现状
预应力砼技术在我国各种工程结构领域中均得到广泛应用，其中主要有水利工程中的边坡加固，建筑物基坑开挖的支护等所采用的土层、岩层预应力锚杆技术，代表工程为云南漫湾水电站左岸岩质高边坡加固和北京京城大厦深基坑支护；有竖向超长预应力砼技术的应用，代表性工程有中央、天津、南京、上海等电视塔的预应力砼技术；有环形预应力砼技术的应用，代表性工程有阿尔及利亚球形水塔，秦山、大亚湾核电站安全壳，柴里煤矿煤仓，各种圆形及蛋形污水处理池，各种输、排水管道；有超重、超高物体提升预应力砼技术，代表性工程有北京西客站主站房大跨钢梁提升、上海歌剧院钢屋盖提升、虎门大桥钢箱梁节段提升等。（参考《建筑中文网》）
二、我国预应力砼发展过程中的主要成就
（一）预应力材料技术的突破
1、冷拉钢筋技术
五十年代中期，我国研制成功有中国特色的冷拉钢筋预应力砼成套技术，主要有钢筋冷拉工艺、设备、锚固技术及冷拉钢筋物理力学性能的研究，冷拉钢筋制作预应力砼构件的生产工艺，冷拉钢筋预应力砼构件性能研究及设计方法。
2、冷拔钢丝技术
六十年代前后，我国研制成功冷拔低碳钢丝预应力成套技术，生产预制预应力空心楼板，由于冷拔丝费用低廉、工艺简单，预应力空心楼板在全国得到广泛应用。
3、中强预应力筋技术
七十年代初期至八十年代中期，我国相继开发出热轧低合金预应力钢筋、热处理预应力钢筋和精轧螺纹预应力钢筋，进一步促进了我国预应力技术的发展。
4、高强预应力钢丝、钢绞线技术
八十年代以后，我国相继从国外引进了十多条低松弛、高强度预应力钢丝、钢绞线生产线，生产能力目前己达到年产量三十万吨，这一技术的引进极大地促进了我国预应力工程技术的发展。
（二）预应力砼工艺技术的突破
1、预应力砼张拉锚固技术的发展
六、七十年代，我国研究开发了多种中低强度预应力砼筋张拉锚固技术，主要有螺丝端杆锚固技术、高强钢丝敏头锚体系、JM锚体系、弗氏锚体系等。七十年代中期，编制出版了常用预应力砼锚夹具定型图册。
八十年代中后期，我国技术人员跟踪国际先进水平，成功地开发了预应力砼钢绞线群锚张拉锚固体系，较好地解决了预应力砼施工中的关键技术，特别是大吨位(200——10000kN级)预应力砼锚具及配套张拉设备，达到了国际先进水平，1988年该成果被《科技日报》评选为1987年度全国十大科技成就之一。
2、无粘结预应力砼成套技术
八十年代中期，我国开发研制成功的无粘结预应力砼筋涂包设备、单根钢绞线张拉锚固设备、无粘结预应力砼结构设计技术规程等配套技术，促进了我国建筑工程中现浇预应力砼结构的发展。近二十年来，无粘结预应力砼结构累计推广使用面积达到一千万平方米以上，出现了一大批有代表性的、达到国际先进水平的工程项目。
3、斜拉索产品成套技术
八十年代中期，我国开始兴建大跨度预应力砼斜拉桥，为解决工程需要，上海浦江缆索厂与多家科研设计单位配合，建成了我国最大的斜拉桥缆索成品生产线，使我国的斜拉桥技术达到世界领先水平。
(三)设计理论及标准规范的发展
早期的预应力混凝土结构设计理论是按全预应力方法设计，八十年代初期以后，发展了部分预应力砼设计理论，目前预应力砼工程相应的规程规范已基本配套。主要有材料方面的预应力混凝土用钢丝、钢绞线标准；无粘结预应力砼筋标准；专用油脂标准；预应力砼筋用锚具、夹具、连接器产品标准及应用技术规程；各种预应力砼设备及产品标准；各种结构设计及施工规范。
（四）工程应用取得重大突破
房屋结构方面，63层的广东国际大厦采用了无粘结预应力砼楼盖技术；珠海机场候机楼和首都国际机场新航站楼采用了大面积无粘结预应力砼技术；首都国际机场停车楼采用了双向大柱网、大面积超长度有粘结预应力砼技术。
桥梁结构方面，上海杨浦大桥(跨度602米)等七座跨度400米以上的斜拉桥，代表我国斜拉桥技术已进入世界领先水平；连续钢构桥继黄石大桥250米主跨后，虎门大桥达270米主跨，为世界之冠；主跨168米的攀枝花金沙江桥和钱塘江二桥等铁路桥表明我国的铁路桥预应力砼技术已达到世界先进水平。
特种工程结构方面，秦山、大亚湾核电站安全壳，上海、北京电视塔，阿尔及利亚预应力混凝土球形水塔等一批高难度、高水平的特种结构预应力砼技术，表明我国预应力混凝土技术应用范围极为广泛、技术水平十分先进。
三、我国预应力砼技术发展展望
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200603/1738.htm
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