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发布日期:2017-06-05 来源:http://kydjc888.com/about/about4.html

弹性理论与设计计算方法

  预加应力的目的主要在于提高使用荷载下构件的性状。现代预应力混凝土构件的截面设计(包括截面形状、尺寸和预应力筋),国际上一般都是按使用荷载下混凝土与钢材应力不超过容许应力限值确定的。这些应力限值是材料实际强度的某一百分率。由于在使用荷载了混凝土和钢材的应力都相对较低,可以假定两者都具有弹性性能,因此应力的计算采用材料力学弹性计算公式是合乎逻辑的。尽管截面是以容许应力为基础确定的,但也要枚核有足够的极限强度,以及:耸褂煤稍叵碌墓辜佣扔肟沽研。如极限强度不足,可以增加普通钢筋弥补。预应力筋的初始张拉应力可按使用荷载下要求的总预加力,通过永存预应力(一般选用0.55~0.6fpu)反算来确定,张拉应力值可造当调整以满足对摩擦损失和永存预应力的要求。50年代原苏联的规范与教材,热衷于推广破损阶段设计法而排斥、否定用弹性理论的容许应力设计法,这对预应力混凝土设计计算造成很大困难,形成既要避免采用许可应力法(称之为旧法)而事实上又不得不采用的尴尬局面。当时为什么要提出要用δan(即相当于混凝土应力为0时预应力筋中的预应力)这一抽象的概念?为什么用严格要求不出现裂缝和一般要求不出现裂缝来划分构件预加应力的程度而不直接用应力划分?原因可能就在这里。这就为设计计算带来很多麻烦。我国对预应力构件截面设计一般都是按极限强度确定的,然后再核算使用荷载下的抗裂性与挠度。对抗裂性的计算,则以张拉控制应力为基点,再求出永存预应力值与抗裂性。这样的计算过程往往要经过多次反复才能获得满意结果,计算工作量大。

  4.2  计算的繁琐与简化

  如果对预应力混凝土的原理、生产工艺和生产过程以及各个阶段的预应力损失有所认识与理解,只需用几个基本公式就可以计算直到使用荷载各个阶段的应力与变形。国外教材对简支架预应力截面混凝土应力计算的示意图只配底面预应力筋以示计算公式的来源与应用,简单明了。因为对高强钢材而论,都用曲线或拆线筋,须面没有配预应力筋必要,普通钢筋的影响理论上该用换算截面,但实际上多忽略不计;至于混凝土收缩徐变对普钢的影响是 有的,但也忽略不计。这样做之后,大大简化了公式,对计算精度影响很小。因为高强钢材的配筋率比较。窃びαζ胀ǜ纸钆浣盥室残。悸遣豢悸,对截面特征值和所算的混凝土应力影响都不大,忽略后仍有足够的精度。 我国规范与教科书对简文梁截面应力计算的示意图,底面与项面都配有预应力筋与非预应力普通钢筋,加之要考虑混凝土收缩徐变对普通钢筋引起的压力,单单计算预应力的合力与偏心距就不胜其烦,计算公式之长,令人望而生畏!所谓精确与简化的计算差距,对低强钢材预应力筋的截面应力可能达百分之十几,但对采用高强钢材做预应力筋的截面应力一般仅百分之几而已。裂缝宽度的计算本来就不很精确,完全可以名义拉应力法来代替。其他计算公式也有类似情况,可见我国设计计算方法的简化潜力很大。

  4.3  技术名词与本语

  应该用国际通用的、正确的名词替代一些陈旧的、不确切、含义不清的名词与术语,例如:用“预应力混凝土”代替“预应力钢筋混凝土”、用“预应力筋(钢材)”代替“预应力钢筋”,因为钢丝、钢绞线并不是钢筋;用“瞬时损失”与“长期损失”代替“混凝土预压前(第一批)损失”与“混凝土预压后(第二批)损失”:“张拉控制应力”应改为“初始张拉力”或“千斤顶张拉力”,因为真正控制预应力混凝土性能和设计的是“永存预应力”或“最终预应力”;对严格要求不出现裂缝、一般要求不出现裂缝和容许出现裂缝是早期的构件分类法,应改为当前国际通用的“全”预应力混凝土“限值”预应力混凝土和“部分”预应力混凝土的分类。这是几个明显的例子,另外还有一些就不再提了。改用这些术语与词组概念明确,与国际接轨,有利于国内外交流。

  上述分析,足以说明过去我国行之有效的材料。理论与技术已时过境迁,落后陈旧。为此,对过去围绕低强预应力钢材发展起来的预应力混凝土构件的设计理论、计算方法、计算公式、结构构造、生产工艺与施工技术都有必要知识更新、转变到以来用高强钢材的现代预应力混凝土的轨道上来。为此建设从知识更新、技术改造出发,吸收国际最新理论与技术成就,编写新的教科书,阐述现代预应力混凝土系统理论和世界公认的设计方法与计算方法;设计规范也要同步进行修改,解决公式多、符号多、规定多、概念少、理论少,以及计算烦琐,逻辑混乱,难以学习和掌握的问题,揭开预应力混凝土的神秘面纱,为普及学科知识、培养大批预应力结构专业人才创造条件。

  5  预应力技术要知识普及

  我国推广预应力混凝土已有四十多年的历史,但普及程度不高,熟悉业务的专业人才不多,即使是一些甲级大设计院,迄今仍只有少数几个专业工程人员,与60年代相比,进展不大。为什么难普及?原因很多,但最主要的是预应力混凝土学科比较复杂,涉及领域有高强材料、生产工艺、机械设备、设计与施工等专业,而且这些技术交织在一起很难分开,要掌握完整的学科知识,难度的确较大。在实际生产实践中,国外多采用专业分工与合作的方式进行。例如预制预应力混凝土房屋的设计应与预制工厂合作;现浇后张预应力混凝土房屋的设计应与后张技术专业公司合作进行设计。因此预应力混凝土的大学教材,都比较简单,着重于学习预应力混凝土的原理、基本概念与简单的设计计算方法及结构应用,使读者能获得一个对专业的完整的基本知识。因之对设计理论与计算方法力求简单、通俗易懂,而不过分追求精确,等效荷载平衡法,名义拉应力法的广泛应用亦就是这个道理。为了专业知识的普及与推广,也有必要进行知识的更新换代。 由于房屋建筑的设计,建筑师是关键,因之知识的普及,对建筑师只要求了解这种结构的特殊性能、应用领域和经济价值,对结构的具体设计,由结构工程师进行。预应力混凝土知识一旦为建筑师所掌握,就有  可能创造出建筑奇迹,以下举出两个世界顶尖级建筑物的实例。 一个是作为2000年奥运会的标志性建筑物——悉尼歌剧院,它是采用预制混凝土块体和后张预应力技术拼装的大悬臂曲面宽间拱壳结构,如果不用预应力技术,建造这样的结构是不可想象的。另一个是美籍华人贝聿明大师设计的、巴黎卢浮宫入口处雄伟壮观的“金字塔形玻璃建筑物”,就是用三维布置的预应力索以保证这一玻璃建筑的几个侧面都是真正的平面,要不是用荷载平衡原理,要做到纯平面几乎是不可能的。

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