預應力鋼結構施工方法與特點介紹
預應力鋼結構是在工程結構構件承受外荷載之前，對受拉模塊中的鋼筋，施加預壓應力，提高構件的剛度，推遲裂縫出現(xiàn)的時間，增加構件的耐久性；對于機械結構來看，其含義為預先使其產(chǎn)生應力，其好處是可以提高構造本身剛性，減少振動和彈性變形這樣做可以明顯改善受拉模塊的彈性強度，使原本的抗性更強。
鋼結構建立預應力的方法主要有三種：
①張拉設在鋼結構里或外的柔性桿，對結構或構件的整體或一部分建立初應力，柔性桿通常采用高強度鋼絲束（繩）或圓鋼。這時柔性桿的初應力是受拉；結構或構件的初應力是一部分受壓、一部分受拉。這些初應力彼此相互平衡，當與荷載引起的應力疊加時，柔性拉桿的應力增加，而結構或構件各部分的應力將小于相應非預應力結構或構件的實際應力，從而可減小截面。實質(zhì)上這是利用抗拉強度很高的鋼材代替一部分普通鋼材，是工程中應用較多的方法。
②在超靜定結構安裝時，升高或降低某些支座以建立預應力。如兩跨連續(xù)梁，先降低中間支座建立初彎矩，當與荷載引起的彎矩疊加時，可減小起控制作用的支座彎矩，從而節(jié)約鋼材。
③強制結構部件在有彈性變形狀態(tài)下進行組裝，利用恢復變形的能力以建立預應力。如由兩根T形鋼組成的I形鋼梁,先對I形鋼反向施加預頂力后,將兩根T形鋼焊接成整體；整體梁在卸除預頂力后即建立起預應力，該預應力在梁截面的中間部分與荷載引起的應力同號，但上、下翼緣與荷載引起的應力異號；預應力與荷載引起的應力疊加所得梁截面的應力較均勻，上、下翼緣的最大應力較小，從而提高了梁的承載能力，節(jié)約了鋼材。
預應力的建立可以一次完成，也可隨結構或構件上荷載的增加而分階段多次完成。前者稱為單次預應力，后者稱為多次預應力。多次預應力鋼結構常比單次預應力鋼結構受力更合理，材料利用更充分；但技術要求較高，施工也復雜。
與非預應力鋼結構相比較，預應力鋼結構還可擴大結構或構件的彈性工作范圍，減小撓度，更有效地利用高強度鋼材,從而改善結構或構件的工作狀況。但是,建立鋼結構預應力常需設置柔性拉桿的支承腳和錨固夾頭等附加零件，致使結構或構件的構造復雜，制造和安裝費工。此外，復雜的結構構造和高應力狀態(tài)下高強度鋼的應用，往往使結構或構件的應力集中和加大脆性斷裂的可能性。對柔性拉桿的防腐和防火也需要予以重視。
在設計預應力鋼結構及計算其整體和各部件的強度、穩(wěn)定和變形時，不但應考慮結構在制造、運輸、安裝和使用過程中各種荷載的作用，而且還應考慮預應力的作用，以保證結構的安全和正常使用。
預應力鋼結構的特點
一是可以充分、反復地利用鋼材彈性強度幅值，從而提高結構承載能力。傳統(tǒng)鋼結構的承載力是從材料的零應力狀態(tài)開始，逐漸加 載而達到材料設計強度而終止受力的，其承載力即為結構承受各種荷載的總和。而預應力鋼結構承載力則始于預應力產(chǎn)生的負應力狀態(tài)。預應力鋼結構受載后，材料 經(jīng)過負應力→零應力→正應力→設計強度應力，達到結構的承載力終值。所以，結構承載力提高部分是由材料從負應力至零應力這一階段貢獻的。多次預應力鋼結構 具有多次從負應力至零應力的受載過程，因此，其能多次作出貢獻，所以具有更大的承載能力。
二是可以改善結構受力狀態(tài)，降低應力峰值。譬如，受彎構件中的峰值彎矩，可以通過增加撐桿施加預應力，將部分彎矩轉換為軸向力。因此，將彎矩峰值降低，并減小構件截面，甚至利用預應力技術創(chuàng)造出零彎矩的橫向結構體系，如索穹頂。
三是可以提高結構剛度及穩(wěn)定性，改善結構的各種屬性。預應力產(chǎn)生的結構變形常與荷載下變形反向，因而結構剛度得以提高。由于布索而改變結構邊界條件，可以提高結構穩(wěn)定性。預應力可以調(diào)整結構循環(huán)應力特征而提高疲勞強度。降低結構自重而減小地震荷載，從而提高其抗震性能等。
四是可以降低用鋼量，節(jié)約成本。挖掘鋼材強度潛力，改善結構邊界條件，優(yōu)化結構桿件、截面尺寸，創(chuàng)新承重結構體系等優(yōu)勢的總和，必然反映在降低鋼材總量 上。在保證結構承載和使用功能的前提下，節(jié)約材料消耗量、降低成本，就是設計人員在本職工作中體現(xiàn)“低碳經(jīng)濟”、“綠色建筑”理念的大事。
