預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)

在工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受外荷載之前,對受拉模塊中的鋼筋，施加預(yù)壓應(yīng)力，提高構(gòu)件的剛度，推遲裂縫出現(xiàn)的時間,增加構(gòu)件的耐久性。對于機(jī)械結(jié)構(gòu)來看，其含義為預(yù)先使其產(chǎn)生應(yīng)力，其好處是可以提高構(gòu)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(qiáng)度，使原本的抗性更強(qiáng)。

在結(jié)構(gòu)承受外荷載之前，預(yù)先對其在外荷載作用下的受拉區(qū)施加壓應(yīng)力，以改善結(jié)構(gòu)使用的性能的結(jié)構(gòu)型式稱之為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。

如木桶，在還沒裝水之前采用鐵箍或竹箍套緊桶壁，便對木桶壁產(chǎn)生一個環(huán)向的壓應(yīng)力，若施加的壓應(yīng)力超過水壓力引起的拉應(yīng)力，木桶就不會開裂漏水。在圓形水池上作用預(yù)應(yīng)力就像木桶加箍一樣。同樣，在受彎構(gòu)件的荷載加上去之前給構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力就會產(chǎn)生一個和與荷載作用產(chǎn)生的變形相反的變形，荷載要構(gòu)件沿作用方向發(fā)生變形之前必須最先把這個與荷載相反的變形抵消，才能繼續(xù)使構(gòu)件沿荷載方向發(fā)生變形。這樣，預(yù)應(yīng)力就像給構(gòu)件多施加了一道防護(hù)一樣。

預(yù)應(yīng)力是任何膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要荷載，按長期荷載考慮，同恒載效應(yīng)分析。膜結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力是一個十分復(fù)雜的因素，主要與膜材、建筑形式、安裝方法等有關(guān)。

膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，可采用下列方法合理施加預(yù)應(yīng)力：在邊緣直接張緊膜面（如圖1中a）；拉緊周圍邊索（如圖1中b）；拉緊穩(wěn)定索（如圖1中c）；頂升中間支柱（如圖1中d）。

1、截面計(jì)算和預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算

體外預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土截面變形不協(xié)調(diào)，在應(yīng)力計(jì)算中不能將體外預(yù)應(yīng)力鋼束面積計(jì)入換算截面的特征。

由于管道在結(jié)構(gòu)體外，直線段體外預(yù)應(yīng)力鋼束的摩阻損失小，幾乎可以忽略不計(jì)，而曲線段體外預(yù)應(yīng)力鋼束的摩擦系數(shù)與采用的體外預(yù)應(yīng)力鋼束類型有關(guān)。

由于截面變形造成的預(yù)應(yīng)力損失需根據(jù)體外預(yù)應(yīng)力體系與結(jié)構(gòu)的粘結(jié)關(guān)系來計(jì)算。這部分包括混凝土彈性壓縮損失和混凝土徐變、收縮引起的預(yù)應(yīng)力損失。若體外預(yù)應(yīng)力鋼束為無粘結(jié)形式，則這部分損失計(jì)算與錨固點(diǎn)間相對位移差有關(guān)。故其計(jì)算方法與體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束不同。

2、體外預(yù)應(yīng)力鋼束在轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)處的滑移

體外預(yù)應(yīng)力鋼束在轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)處是否產(chǎn)生滑移以及由于滑移引起的應(yīng)力重分布，需根據(jù)體外預(yù)應(yīng)力體系與結(jié)構(gòu)的粘結(jié)關(guān)系來判斷。若鋼束在轉(zhuǎn)向點(diǎn)固定，則體外預(yù)應(yīng)力鋼束在轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)處無滑移發(fā)生；若在轉(zhuǎn)向處可以滑移，則需要根據(jù)轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)兩端的鋼束拉力差和鋼束在轉(zhuǎn)向處的摩阻來判斷是否發(fā)生滑移。

3、體外預(yù)應(yīng)力鋼束的二次效應(yīng)

體外預(yù)應(yīng)力鋼束僅在錨固和轉(zhuǎn)向位置處，才能與結(jié)構(gòu)的豎向位移相協(xié)調(diào)，豎向約束點(diǎn)越少，結(jié)構(gòu)變形時體外預(yù)應(yīng)力鋼束偏離原位置就越多，這就是體外預(yù)應(yīng)力鋼束的二次效應(yīng)。二次效應(yīng)是體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在彈性階段區(qū)別于體內(nèi)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的特征之一。由于二次效應(yīng)考慮的是體外預(yù)應(yīng)力鋼束與結(jié)構(gòu)豎向變形的差異，故這種效應(yīng)是非線性的，對二次效應(yīng)的研究必須考慮結(jié)構(gòu)的非線性影響。

體外預(yù)應(yīng)力在有限元計(jì)算中的實(shí)現(xiàn)

體外預(yù)應(yīng)力的有限元計(jì)算主要有兩種方法：

1、以等效荷載的形式添加體外預(yù)應(yīng)力；

2、單獨(dú)建立體外束單元的方式實(shí)現(xiàn)。

方法1能近似的計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失，但無法考慮轉(zhuǎn)向塊的作用（粘結(jié)滑移），且由于方法1是以荷載形式表達(dá)的（沒有實(shí)際的結(jié)構(gòu)），所以難以考慮鋼束的二次效應(yīng)。

方法2用結(jié)構(gòu)來模擬預(yù)應(yīng)力，因此能較好的考慮鋼束的二次效應(yīng)，但預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算與轉(zhuǎn)向塊的模擬存在一定的技術(shù)門檻，但是這并不是不能克服的，這一點(diǎn)在WISEPLUS中已經(jīng)提供了相關(guān)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

預(yù)應(yīng)力冷拉鋼筋

五十年代中期，我國研制成功有中國特色的冷拉鋼筋預(yù)應(yīng)力砼成套技術(shù)，主要有鋼筋冷拉工藝、設(shè)備、錨固技術(shù)及冷拉鋼筋物理力學(xué)性能的研究，冷拉鋼筋制作預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件的生產(chǎn)工藝，冷拉鋼筋預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件性能研究及設(shè)計(jì)方法。

預(yù)應(yīng)力冷拔鋼絲

六十年代前后，我國研制成功冷拔低碳鋼絲預(yù)應(yīng)力成套技術(shù)，生產(chǎn)預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心樓板，由于冷拔絲費(fèi)用低廉、工藝簡單，預(yù)應(yīng)力空心樓板在全國得到廣泛應(yīng)用。

預(yù)應(yīng)力中強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋

七十年代初期至八十年代中期，我國相繼開發(fā)出熱軋低合金預(yù)應(yīng)力鋼筋、熱處理預(yù)應(yīng)力鋼筋和精軋螺紋預(yù)應(yīng)力鋼筋，進(jìn)一步促進(jìn)了我國預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展。

預(yù)應(yīng)力其他

高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線技術(shù)

八十年代以后，我國相繼從國外引進(jìn)了十多條低松弛、高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力己達(dá)到年產(chǎn)量三十萬噸，這一技術(shù)的引進(jìn)極大地促進(jìn)了我國預(yù)應(yīng)力工程技術(shù)的發(fā)展。

預(yù)應(yīng)力工藝prestressingtechnique

制作預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)和相應(yīng)設(shè)施。包括預(yù)應(yīng)力筋制作、預(yù)應(yīng)力筋孔道成形、預(yù)應(yīng)力筋張拉和錨固及孔道灌漿等工序。2100433B

根據(jù)產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的方式，預(yù)應(yīng)力襯砌分為：

①拉筋式襯砌。其預(yù)應(yīng)力狀態(tài)由拉張鋼筋而形成。

②鋼箍式襯砌。其預(yù)應(yīng)力狀態(tài)由分布在襯砌混凝土外面的鋼箍的緊束作用而形成。

③錨束式襯砌。其預(yù)應(yīng)力狀態(tài)由張拉緊穿在襯砌內(nèi)部的錨束而形成。

④壓漿式襯砌。其預(yù)應(yīng)力狀態(tài)在襯砌背后通過對圍巖及其與襯砌間的空隙進(jìn)行離壓灌漿而形成。