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预应力理论概念简介
来源:    发布时间: 2015-02-12 23:46   939 次浏览   大小:  16px  14px  12px


预应力技术最早在1896年由奥地利的孟特尔(J.Mandl)提出,而先将预应力混凝土技术用 于实用阶段的是法国工程师弗雷西奈(F.Freyssinet),他在对混凝土和钢材受力性

预应力技术最早在1896年由奥地利的孟特尔(J.Mandl)提出,而先将预应力混凝土技术用 于实用阶段的是法国工程师弗雷西奈(F.Freyssinet),他在对混凝土和钢材受力性能进行了大 量研究和总结前人经验的基础上,考虑到混凝土收缩和徐变产生的损失,于1928年指出了预应力 混凝土必须采用高强钢材和高强混凝土。弗氏的这一论断是在预应力混凝土理论上关键性的突破。 预应力混凝土的定义是根据需要人为地引入某一数值的反向荷载,用以部分或全部抵消使用 荷载的一种加筋混凝土。例如,对承受45KN/m使用荷载的一根混凝土梁,用抛物线后张束预先施 加35kN/m则这根梁在使用荷载下就只承受10kN/m方向向下的重力荷载了(梁端的轴向、方向向上 的反向荷载,压力还有利于提高截面的抗裂能力)。可以把预应力混凝土理解为(1)预加应力使 混凝土脆性材料成为弹性材料;(2)预加应力充分发挥了高强钢材的作用,使其与混凝土能共同 作用;(3)预加应力平衡了结构外荷载。 
            
                  类似于施加预应力状态 
            
                 梁受到使用荷载的受力情况
            
                 预应力与使用荷载同时作用
   预应力发展到今天,不仅广泛应用于桥梁、建筑、轨枕、电杆、桩、压力管道、贮罐、水塔等,而且也扩大应用到高层、高耸、大跨、重载与抗震结构、土木工程、能源工程、海洋工程、海洋运输等许多新的领域。例如美国发展推广的后张法平板结构在新加坡40层办公楼中得到了应用。马来西亚预应力建筑高达76层,泰国的无粘结预应力平板建造的35层、27层、22层的商场、办公、贸易用大楼及印度尼西亚雅加达的办公贸易大厦等。 
   美国芝加哥的一幢50层公寓,采用了7.9m长、17.8cm厚的预应力楼板,高跨比为44.3。德克萨斯州的一幢35层的公寓建筑应用了预应力楼板,并有5.5m的悬臂梁。前联邦德国建造了预应力悬挂式的高层建筑,还建造了预应力悬索大跨空间结构,室内净空面积达 270m x100m;在贝尔格莱德建造的大跨度飞机库中,其双坡预应力桁架的跨度达135.8m。 
   在桥梁方面,国外最大跨度的简支梁桥是阿尔姆桥,跨径为76m,最大跨径的T形梁桥是270m的巴拉丰来松森大桥,预应力连续梁桥的最大跨径是92m的瑞士摩塞尔大桥。英国用悬臂法施工的箱形桥梁跨度最大的达240m;西班牙建成的预应力桥面梁板斜拉索桥,跨度达440m。世界上最大跨度预应力连续刚构是80年代建成的澳大利亚的给脱威桥,主跨260m。 
   在特种结构方面,如原子反应堆压力容器(PCRV),美国、前联邦德国已建造了高温气体炉,原子反应堆存储容器(PCCV)以美国及法国为中心已建造了100座以上。加拿大建成贮存12000t水泥烧结料后张预应力圆形筒仓,内仓65.2m,地上高度40m,地下深度24m。加拿大建成了553m高的预应力混凝土电视塔。法国建造12000m3大型预应力液化气罐多个。 此外,印尼还有预应力巨型货船,石油开采平台也采用了预应力混凝土。挪威于北海水深216m处建造了格尔法克斯(Gullfaksc)C型采油平台,油灌底部面积有16000㎡,总高度262m,在油罐壁、底板、环梁与裙壁板均水平施加预应力,在管桩与罐壁中采用竖向预加应力,这是世界上最大的混凝土平台。 
    在预应力高强混凝土管桩 方而(简称PHC桩),日本采用量很大,其用量占整个基础用桩量的80%以上,美国、德国、意大利、前苏联以及东南亚地区也已大量发展和生产使用。美国后张预应力管桩,直径为0.914~2.389m,壁厚12.7~17.78cm,管段长4.88m,采用C70混凝土。前苏联最大预应力管桩管径达5m,管长6~12m,壁厚为8~14 cm。管桩为方桩混凝土用量的70%,省钢30%~50%,价格为钢桩的1/3。 
   预应力基础应用也有新的发展,在新加坡71层旅馆的建筑中,后张法预应力筏基得到了应用,我公司设计施工的上海政德路车库超长预应力基础等。 我国应用预应力建造了不少多层和高层建筑,并在工业民用建筑中的大跨度、大柱网及承重荷载中得到推广,其结构有现浇后张预应力(有粘结或无粘结)和预制先张预应力两大类。 
   现浇后张有粘结 与 无粘结单向 、 双向预应力超静定结构 建筑也得到了推广,如部分预应力框架结构在工业、民用建筑中已推广800余万㎡,最高应用到21层,最大跨度为40m,最大柱网为 18m×18m,无粘结预应力 T形板、平板、升板、板柱结构,均用于办公楼、仓库、展厅、厂房、体育建筑及高层建筑中,目前应用的板跨多为 7~12 m,高跨比为 1/25~l/45。建成的最高建筑为63层。近期,我们还将无粘结预应力创新地应用于工业建筑的多层多跨框架结构中,当应用于宽扁梁时,其高跨比还可达1/30。 
    在公共和工业建筑中,应用了有夹层、无夹层的无粘结预应力的井式网格梁板结构。最大跨度为上海松江游泳馆工程35m×31.2m。后张竖向预应力及预制后张整体预应力也在民用建筑中应用和发展。前者建成了6层、18层的大开间高层建筑,并扩大到预应力砌块建筑之中。预应力板柱结构用于住宅、宾馆、办公楼与厂房、仓库等,公共建筑的最高修建到16层。另外高层建筑转换层(梁、厚板、桁架)亦多采用了预应力结构。 
    预应力 大悬臂 结构除用于中央电视塔塔座悬挑结构外,在高层图书馆的挑结构、体育建筑看台大挑、悬挑大雨篷等均有应用,山西国际大厦大悬臂达10.18m,厦门国际机场大悬臂达11m。此外在电影院、娱乐城、高层办公楼、多层厂房中,也较多地应用了大悬臂结构。


屋面的中央35×31.2m范围内采用
大跨预应力井式梁刚架结构 


黄河小浪底工程(全长3300m,其中采用
预应力混凝土衬砌)

 


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