２０１０年５月总３６２期 对预应力度几－Ｔ＇ｔ＇定义之间关系的探讨 易玉彬 （锦江国际投资有限公司中图分类号：ＴＵ 上海２０００２１） 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—０７４５（２０１０）０５—００２５—０２ 应力筋有偏向角的转向力，即竖向分力；Ｕ为构件所受的外荷载。 二、几种典型预应力度的比较 这几种预应力度的定义虽然都可以表示预加应力的大小程 度，但它们的力学概念以及适用范围具有一定的差异，相互间也 有一定的互换性。 第一种和第二种预应力度的定义从构件的使用性能出发『３］， 在现代预应力结构计算中，为了根据性能要求，设计选择一 定的施加预应力量，以确定配有全部顶应力钢材的张拉控制应 力，或配有高、中强钢材混合配筋结构中确定预应力筋配筋面积， 而需要引入一个代表施加预应力量的技术名称。统称为“预应力 表示的是正常使用极限状态下构件的预应力程度『４１，两者之间在 定条件下可以转换。对于受弯构件，将ｆ２）式乘以换算截面抗裂 验算边缘的截面抵抗矩，可得 一（７） 但是，第一种预应力度缺乏直接的应力概念．因此不能适用 度（Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｄｅｇｒｅｅ）”。 几种典型的预应力度定义及比较 预应力度是预应力混凝土构件被施加的预应力程度大小的 一于轴心受拉构件预应力度的计算。我国的（ＰＰＣ建议》根据Ｄ．Ｐ．的 概念给出了轴向受拉构件的预应力度的定义．表示为 、量的统称，常见的预应力度定义和计算公式有以下几种形式。 （１）对于受弯构件预应力度定义为： 一： （８） 式中， 一 为由荷载轴力比定义的预应力度； 为减压轴 力；Ｊｖ为恒载、活载作用下控制截面的轴向拉力。同理，由第二种 预应力度也可以得到（８）式形式。所以，第二种预应力度是（１）式或 ｆ８Ｊ式的推广形式，广泛适用于受弯、轴拉、偏压、偏拉等不同预应 力构件。 第三种和第四种预应力度的定义从构件配筋种类出发［３１．表 示的是承载能力极限状态下构件的预应力程度［４１．且这两种表示 长 （１） － Ｍ ＝６ 女 降 式中，为由荷载弯矩比定义的预应力度；为消压弯矩；为由恒 载、活载产生的使用弯矩。 Ｍ ＝ ：Ｋ ： ｄ ・鲁・羞－ （２） 预力度的方法基本类似，只是其应力指标取值不同。通常情况下 ｈ ｈ ，如果在（４）式中令ｔｌ ，则可以得到 ｒ ｜ ， ， （９）， 由于高强预应力钢材没有显著的屈服平台，， 取为条件屈 服强度，０ ，即可得到（５）式的形式。 此外，根据（７）式，在承载能力极限状态下可以得到 ’式中，为由混凝土应力比定义的预应力度；为有效预压应力； 为由恒载、活载产生的拉应力。 ｆ２）根据预应力比率定义，ＰＰＲ是预应力筋极限抵抗弯矩与全 部受拉钢筋的抵抗弯矩之比ｆＮａａｍａｎ．Ａ．Ｅ．ａｎｄ Ｓｉｒｉａｋｓｏｎ．Ａ．）公式为 ： （１０） 当使用荷载引起的钢筋应力变化ｏ 和预应力钢筋的屈服强 式中，ＰＰＲ为由预应力比率定义的预应力度；为预应力筋提 度， 之比很小时，（１０）式和（４）式相等。 供的极限抵抗弯矩；为预应力筋和非预应力筋提供的总极限抵抗 第三、四两种预应力度反映的是承载能力极限状态下的预应 Ｉ＇ＰＲ＝ 等：亡 （３） 弯矩。 力度，不能表明构件在使用荷载作用下的受力状态和按使用功 根据混凝土构件抗弯强度设计理论．当材料充分发挥强度 能要求所施加预应力的大小；此外，也缺乏应力概念，与预加应 时，（３１式可以改写为 力及预应力损失无关，不能反映配筋相同的构件在不同预压力 ｜ ”ｌ０ （４） 下的预应力度，并且不适用于无粘结部分预应力结构。 式中Ａ Ａ 分别为预应力筋和非预应力筋的面积；ｈｐｈ 分别 第五种预应力度采用荷载平衡的方式．考虑了在使用荷载作 为预应力筋和非预应力筋的合力点到混凝土受压最外边缘的距 用下预加应力大小的影响，并且其影响不仅与预应力大小有关， 离； ， 为预应力筋的屈服强度；， 为非预应力筋的屈服强度；Ｘ 还与预应力筋布置形式有关【３】。可以根据构件使用阶段的功能要 为混凝土受压区高度。 求来选择适当的预应力筋布置形式和预应力大小，以抵消部分或 ｆ３）根据预应力指标定义。其公式为 全部外荷载。但是当预应力筋为直线布置时，该预应力度的表达 ● １，。 （５） 式失去意义。 式中，由预应力指标定义的预应力度；为预应力钢筋取０－２％残余 应变时的条件屈服强度。 三、预应力度和混凝土结构抗裂性能 （４）根据平衡荷载比定义。根据林同炎提出的平衡荷载的概 念．通过预应力筋张拉向上产生的竖向荷载分量与被平衡一部 分或全部作用的外荷载的比值来表示．可表示为 对于全预应力和中度预应力梁，由于存在预应力的作用，故 出现裂缝时的弯矩分为两个部分，一部分是减压弯矩，另一部分 为抵消减压弯矩后，预应力梁如同普通钢筋混凝土粱一样工作［５１。 由混凝土承担的开裂弯矩。 Ｍ ＋Ｍ ， （１１） 式中，Ｍ 为预应力梁出现裂缝时的弯矩；Ｍ 为混凝土承担的 ：｝ （６） 式中， 为由平衡荷载比定义的预应力度；Ｕ为构件中与预 一２５— ２０１０年５月总３６２期 开裂弯矩。 将（１１）式两边同除以使用弯矩Ｍ＋，可得 Ｍ ＜Ｍ ＜Ｍ ＜Ｍ ２０） 开裂弯矩与破坏极限弯矩的比值为 ＾， 上式除 ｗ． ＝ ＋ ＝。一 （１２） 将（１２）式用应力概念表示，推广到所有情况，两边同除以，可得 ． ； ＾， 有 （２１）一‘， ＋ ｔ （１３） 令一 ，用以表示预应力构件的抗裂性能；一 用以表示 混凝土的抗裂性能，ｆｌ３）可表示为 Ｋ，＝Ｋ ＋Ｋ ’ ， ‘＿ （２２） 将ｆ２２１式用应力概念表永，可得 荨：． ｏ．ｄ． 一ｔ （１４） （、２－３一）， 由（１３）式预应力度Ｋ 越大， 越大，构件出现裂缝越迟，弹 上式表明，预应力混凝土构件的抗裂性能取决于构件的预应 性范围越长，预应力梁构件的刚度越大，变形越小。预应力度 力度和混凝土自身抗裂性能。由于混凝土的抗裂能力很小，所以 越小，孚越小，出现裂缝越早，弹性范围越短，刚度越小，变形越 预应力混凝土构件的抗裂性能主要取决于预应力度。预应力度越 大。预应力度 为零，詈很小，出现裂缝最早，弹性范围最短，刚 高，预应力混凝土构件的抗裂性能越好，预应力度越低，预应力混 度最小，变形最大。 五、小结 凝土构件的抗裂性能越差。 ｆ１１预应力度定义 － 表示的是正常使用极限状态下构件的 《混凝土结构设计规范ＧＢＪ１０—８９）和《混凝土结构设计规范 大，预应力构件的抗 ＧＢ５００１０—２００２）已将用抗裂安全系数控制裂缝的方法改为用应 预应力程度，具有明确的预应力度概念。力控制，将构件分为３个级别【６】。 １级： ６ 一ａ小≤０ （１５） 裂性能好、延性差、刚度大，变形小，适用于所有预应力构件，在实 际中可被广泛应用。 （２）预应力度定义 ＋／ ，从构件配筋种类出发，表示的 式中．ｏｍ为荷载效应的标准组合下抗裂验算边缘的混凝土 是承载能力极限状态下构件的预应力程度，对预应力构件的结构 拉应力。（１５）式用第二种预应力度表示为 Ｋ佑≥１ （１６） 优化设计有利。 （３）预应力度定义 ，为平衡荷载的比值，考虑了使 相当于全预应力混凝土ｆＩ级）。 在布置有抛物线预应力筋的粱和 ２级：一般要求不出现裂缝的构件．在荷载效应的标准组合下 用荷载情况下的预应力的影响，板中是适宜的。而在预应力筋是直线时，该预应力度定义不能用 应符合下列要求： ａ －－０ ｓ／，ｋ ｄ 一仃 ｆ１７１ 参考文献： 在荷载效应的准永久组合下应符合下列要求： ０ ｆｌ８） 【１］吕志涛，孟少平．预应力混凝土在建筑１二程结构应用巾的若干 问题【Ｊ１．建筑结构学报，１９９７，１８（３）：７３—７７ ２】陈惠玲．高效预应力结构“预应力度法”的应用实践ｌ５年【Ｊ】．Ｔ 式中，为荷载效应的准永久组合下抗裂验算边缘的混凝土拉 【业建筑，ｌ９９８，２８（１２）：ｌ一４ 应力。 【３］卢树圣．预应力度及部分预应力混凝土Ａ、Ｂ类构件分类限值 （１７）、（１８）式用第二种预应力度可以表示为 『Ｊ１．长沙铁道学院学报，１９９１，９（３）：１０１一Ｉｌ０ 『４】陈惠玲．按预应力度进行预应力混凝土结构的设汁计算（下）【ＪＪ． （１９） 工业建筑．１９８４（３）：ｌ１一ｌ４ 【５】陈惠玲．按预应力度进行预应力混凝土结构的设计计算（上）［Ｊ］ ．： ３级：允许出现裂缝的构件，按荷载效应的标准组合并考虑长 ［６】陈惠玲．部分预应力结构设计的应力比“预应力度法”．建筑结 期作用影响计算的最大裂缝宽度应符合最大裂缝宽度限值。相当 构．１９９３．１ 于部分预应力混凝＋（ＩＩＩ级１。 『７］陈惠玲．预应力高新结构技术预应力度法．人民交通出版社， 由以上分析可以看出．第二种预应力度定义对保证预应力构 ２ｏ０１ 件的抗裂能力有明确的概念。 四、预应力度和延性、变形 工业建筑，１９８４（２）：５—８ 【８】朱伯方．有限单元法原理与应用【Ｍ】．北京：中国水利水电出版 社．１９９８ 由预应力混凝土梁受力的全过程分析可知。弯矩的变化经历 【９】房贞政．预应力结构理论与应用【Ｍ】．北京：中国建筑１ 业｝｛Ｉ版礼， 了减压弯矩肘 、开裂弯矩Ｍ ，、屈服弯矩Ｍ 和极限弯矩Ｍ ２００５ ，’，＇ｌ’＇＇ｌ，＇’＇ｌ，＇，＇，ｌ’＇＇ｌｌ ●ｌ，，’＇＇ｌ’＇，ｌ＇＇，，ｌ，＇，，＇＇ｌ’＇，ｌ，＇＇ｌ’＇＇，’ ＇，’＇●，’＇，●’＇＇，’＇，，＇●，，＇＇ｌ，’＇＇＇●＇ 美国批准２３亿美元用于扩大清洁能源制造业就业 年初，奥巴马总统在白宫宣布．批准经 济恢复法案先进能源制造业税收优惠的 此外．如下清洁能源技术及其制造公 司也将获得税收优惠。它们是智能电网类： Ｉｔｒｏｎ有限公司的ＯｐｅｎＷａｙ ＣＥＮＴＲＯＮ 材料有限公司在内布拉斯加州生产的下一 代风机叶片 ２３亿美元．用于全美清洁能源制造业项 目。这些项目遍及全美４３个州，共１８３个 美国财政部部长盖特纳表示．联邦政府 ２３亿美元的投入及所带动的来自私营部门 超过５０亿美元的投入．将极大促进美国可再 仪表和遥控开关：建筑能效及能源管理类： Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ合伙人有限公司的用于建筑和 项目．增加上万个高水平的国内清洁能源 就业岗位。推动美国包括太阳能、风能、能 源管理技术及能源效率在内的先进清洁能 源制造业的发展 汽车的高效燃料电池先进膜：太阳能类： ｐｐＧ公司生产的旨在提高太阳电池效率 的双层全反射镀膜玻璃：风能类：ＴＰＩ复合 生能源和清洁能源制造业的就业。创造一个 充满活力的私营部门的市场．使美国在这一 高速发展的关键行业获得领导地位。 一２６一