預應力理論概念簡介

2022-12-31 02:06:02 字數 2381 閱讀 3716

預應力技術最早在2023年由奧地利的孟特爾(提出,而先將預應力混凝土技術用於實用階段的是法國工程師弗雷西奈(他在對混凝土和鋼材受力效能進行了大量研究和總結前人經驗的基礎上,考慮到混凝土收縮和徐變產生的損失,於2023年指出了預應力混凝土必須採用高強鋼材和高強混凝土。弗氏的這一論斷是在預應力混凝土理論上關鍵性的突破。 預應力混凝土的定義是根據需要人為地引入某一數值的反向荷載,用以部分或全部抵消使用荷載的一種加筋混凝土。

例如,對承受45kn/m使用荷載的一根混凝土梁,用拋物線後張束預先施加35kn/m則這根梁在使用荷載下就只承受10kn/m方向向下的重力荷載了(梁端的軸向、方向向上的反向荷載,壓力還有利於提高截面的抗裂能力)。可以把預應力混凝土理解為(1)預加應力使混凝土脆性材料成為彈性材料;(2)預加應力充分發揮了高強鋼材的作用,使其與混凝土能共同作用;(3)預加應力平衡了結構外荷載。

類似於施加預應力狀態

梁受到使用荷載的受力情況

預應力與使用荷載同時作用

預應力發展到今天,不僅廣泛應用於橋梁、建築、軌枕、電桿、樁、壓力管道、貯罐、水塔等,而且也擴大應用到高層、高聳、大跨、過載與抗震結構、土木工程、能源工程、海洋工程、海洋運輸等許多新的領域。例如美國發展推廣的後張法平板結構在新加坡40層辦公樓中得到了應用。馬來西亞預應力建築高達76層,泰國的無粘結預應力平板建造的35層、27層、22層的商場、辦公、**用大樓及印度尼西亞耶加達的辦公**大廈等。

美國芝加哥的一幢50層公寓,採用了7.9m長、17.8cm厚的預應力樓板,高跨比為44.

3。德克薩斯州的一幢35層的公寓建築應用了預應力樓板,並有5.5m的懸臂梁。

前聯邦德國建造了預應力懸掛式的高層建築,還建造了預應力懸索大跨空間結構,室內淨空面積達 270m x100m;在貝爾格勒建造的大跨度飛機庫中,其雙坡預應力桁架的跨度達135.8m。

在橋梁方面,國外最大跨度的簡支梁橋是阿爾姆橋,跨徑為76m,最大跨徑的t形梁橋是270m的巴拉丰來松森大橋,預應力連續梁橋的最大跨徑是92m的瑞士摩塞爾大橋。英國用懸臂法施工的箱形橋梁跨度最大的達240m;西班牙建成的預應力橋面梁板斜拉索橋,跨度達440m。世界上最大跨度預應力連續剛構是80年代建成的澳大利亞的給脫威橋,主跨260m。

在特種結構方面,如原子反應堆壓力容器(pcrv),美國、前聯邦德國已建造了高溫氣體爐,原子反應堆儲存容器(pccv)以美國及法國為中心已建造了100座以上。加拿大建成貯存12000t水泥燒結料後張預應力圓形筒倉,內倉65.2m,地上高度40m,地下深度24m。

加拿大建成了553m高的預應力混凝土電視塔。法國建造12000m3大型預應力液化氣罐多個。 此外,印尼還有預應力巨型貨船,石油開採平台也採用了預應力混凝土。

挪威於北海水深216m處建造了格爾法克斯(gullfaksc)c型採油平台,油灌底部面積有16000㎡,總高度262m,在油罐壁、底板、環梁與裙壁板均水平施加預應力,在管樁與罐壁中採用豎向預加應力,這是世界上最大的混凝土平台。

在預應力高強混凝土管樁方而(簡稱phc樁),日本採用量很大,其用量佔整個基礎用樁量的80%以上,美國、德國、義大利、前蘇聯以及東南亞地區也已大量發展和生產使用。美國後張預應力管樁,直徑為0.914~2.

389m,壁厚12.7~17.78cm,管段長4.

88m,採用c70混凝土。前蘇聯最大預應力管樁管徑達5m,管長6~12m,壁厚為8~14 cm。管樁為方樁混凝土用量的70%,省鋼30%~50%,**為鋼樁的1/3。

預應力基礎應用也有新的發展,在新加坡71層旅館的建築中,後張法預應力筏基得到了應用,我公司設計施工的上海政德路車庫超長預應力基礎等。 我國應用預應力建造了不少多層和高層建築,並在工業民用建築中的大跨度、大柱網及承重荷載中得到推廣,其結構有現澆後張預應力(有粘結或無粘結)和預製先張預應力兩大類。

現澆後張有粘結與無粘結單向 、 雙向預應力超靜定結構建築也得到了推廣,如部分預應力框架結構在工業、民用建築中已推廣800餘萬㎡,最高應用到21層,最大跨度為40m,最大柱網為 18m×18m,無粘結預應力 t形板、平板、公升板、板柱結構,均用於辦公樓、倉庫、展廳、廠房、體育建築及高層建築中,目前應用的板跨多為 7~12 m,高跨比為 1/25~l/45。建成的最高建築為63層。近期,我們還將無粘結預應力創新地應用於工業建築的多層多跨框架結構中,當應用於寬扁梁時,其高跨比還可達1/30。

在公共和工業建築中,應用了有夾層、無夾層的無粘結預應力的井式網格梁板結構。最大跨度為上海松江游泳館工程35m×31.2m。

後張豎向預應力及預製後張整體預應力也在民用建築中應用和發展。前者建成了6層、18層的大開間高層建築,並擴大到預應力砌塊建築之中。預應力板柱結構用於住宅、賓館、辦公樓與廠房、倉庫等,公共建築的最高修建到16層。

另外高層建築轉換層(梁、厚板、桁架)亦多採用了預應力結構。

預應力大懸臂結構除用於**電視塔塔座懸挑結構外,在高層圖書館的挑結構、體育建築看台大挑、懸挑大雨篷等均有應用,山西國際大廈大懸臂達10.18m,廈門國際機場大懸臂達11m。此外在電影院、娛樂城、高層辦公樓、多層廠房中,也較多地應用了大懸臂結構。

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