南京奥体中心体育场大平台，周长足足有1300米，却看不到任何一个永久变形接缝。而让南京奥体中心大平台实现无缝连接的正是现代预应力混凝土技术，这项技术能使混凝土“无限制”地打造无缝建筑。
近日，在北京人民大会堂召开的2014年度国家科学技术奖励大会上，中建八局三公司与东南大学等单位合作完成的现代预应力混凝土结构关键技术创新与应用获得了国家科技进步一等奖。“相比普通混凝土，预应力混凝土结构的抗拉强度、抗裂能力是其十倍，将预应力应用于混凝土中，使建筑的跨度变得更大，可延长建筑的使用寿命，并能节省20%—30%的钢材和混凝土用量，显著减少碳排放，符合国家节能需求。”参与该课题研发的中建八局三公司总工程师程建军告诉记者。
成果应用于百余项重大工程
程建军介绍，预应力混凝土结构关键技术创新与应用是一项从理论研究、设计计算到施工应用的技术创新，其尤其适用于大跨、超长、重载与特种结构工程。
普通混凝土结构容易开裂、变形。通常情况下，跨度达到20—30米就接近了极限。随着钢筋混凝土梁断面的不断增大，容易造成建筑本身因开裂而垮塌，因此利用传统技术难以造出超大跨度的桥梁。而预应力混凝土结构通过施加外部应力减少结构下挠、增加混凝土构件的抗裂能力，从而提高结构的承载力，给桥梁结构跨度的进一步增大带来了技术支撑。
“在普通混凝土中施加预应力技术，不仅能使混凝土延长跨度至200—300米，还能节省建筑中的钢筋用量。随着我国重大工程对混凝土应用技术要求的不断提升，大跨、超长、重载与特种结构以及核电、磁悬浮等高新技术工程对现代预应力技术提出了前所未有的挑战。为满足上述结构对预应力的要求，我们通过对现代预应力混凝土结构关键技术创新与应用课题的研究，实现了预应力结构理论、抗震减灾、核电安全等关键领域的突破。并且，这些成果已经成功运用于南京奥体中心大平台、苏通大桥连续钢构、上海磁悬浮铁路、沙特SCC筒仓等百余项重大工程。”程建军说。
成功突破混凝土结构裂缝等技术限制
记者了解到，现代预应力混凝土结构关键技术创新与应用成功突破了大跨、超长、重载预应力混凝土结构的裂缝与挠度控制的技术限制。考虑到轴温度裂缝对轴向刚度的折减，该课题组还建立了超长混凝土结构间接内力的计算方法，同时基于其间接作用与直接作用的合效应，提出了超长预应力混凝土结构“抗”“放”结合的抗裂设计新方法及相应的构造措施。
程建军表示，大跨、超长、重载预应力混凝土结构的裂缝与挠度控制技术瓶颈的突破，不仅使跨江、跨海大桥的跨度延伸至100—200米，还能同时确保大跨、超长、重载预应力混凝土结构的安全性。例如，利用预应力开发的核电安全壳超大吨位锚固体体系，便素有“核电安全屏障”的美誉。
应用技术标准为课题研发提供了宝贵借鉴
现代预应力混凝土结构关键技术创新与应用课题的研发历时10年。在此过程中，中建八局在多项机场航站楼、大型场馆、污水处理厂等预应力结构方面的科技攻关成果以及所总结出的应用技术标准，为该课题组研发提供了宝贵借鉴和有力支撑。
程建军说：“在确保混凝土结构的安全性上，要属中建八局建设的污水处理厂最为成功。我们在城镇污水处理厂施工过程中，利用预应力建了一个蛋形的污水处理池。这个蛋形污水处理池既要能满足应用生化技术处理污水的需要，又要能保温，这就要求污水处理池的池壁具有一定的厚度。但是应用预应力施工完成的污水处理池，不仅保证了其安全性，而且减少了池壁的厚度，节省了大量的材料。”
现代预应力混凝土结构关键技术创新与应用成果已成功应用于百余项重大工程，新增产值41亿元。该课题组还在此基础上构建了我国预应力混凝土结构“设计—施工—产品”标准体系，同时保障了核电和能源基础设施安全，摆脱了对国外产品的依赖，实现了节能减排战略目标，取得了显著的社会经济效益。
