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預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全性分析

文檔作者：葛秀茹文檔來(lái)源：安徽省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年02月22日
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2013年3月■村目豢窿規(guī)劃與設(shè)計(jì)
【文章編號(hào)】1673-0038(2013 J07—0023—02
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全性分析
葛秀茹
(安徽省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院安徽合肥230000)
摘要：與普通混凝土結(jié)構(gòu)相比，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有安全性能高以及節(jié)瘩鋼材等優(yōu)點(diǎn)，所以近年來(lái)，預(yù)應(yīng)力混凝土
結(jié)構(gòu)在建筑工程以及橋梁工程中得到了較為廣泛的應(yīng)用。本文主要介分析預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全性。預(yù)應(yīng)力混
凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟主要包括：選擇線型(線型要根據(jù)外載情況進(jìn)行選擇)，根據(jù)裂縫控制等級(jí)估算預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)，預(yù)應(yīng)力
損失計(jì)算，等效荷載內(nèi)力，計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋，評(píng)估截面抗裂性以及計(jì)算撓度等。與預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的安全性參數(shù)
包括等效荷載、預(yù)應(yīng)力損失、截面抗裂性以及撓度等。本文主要從等效荷栽及其內(nèi)力、預(yù)應(yīng)力損失、截面抗裂性以及撓度等
四個(gè)方面重點(diǎn)了分析了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性。
關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；安全性分析
目前，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在混凝土工程中越來(lái)越受到重
視。由于混凝土工程施工中，普通混凝土容易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，鋼
筋雖然能夠使混凝土抗裂能力有所增強(qiáng)，但是其改變程度有限，
并且不宜使用高強(qiáng)度鋼筋。而預(yù)應(yīng)力這一概念的提出，恰好可以
解決這些問(wèn)題，利用拉張預(yù)應(yīng)力，使得預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)擠
壓回彈，能夠抵消結(jié)構(gòu)內(nèi)部所產(chǎn)生的壓應(yīng)力，這樣就在結(jié)構(gòu)內(nèi)部
形成了?個(gè)相對(duì)平和穩(wěn)定的系統(tǒng)，使結(jié)構(gòu)抗裂能力提升，并能夠
使用高強(qiáng)度鋼筋以及控制撓度等。所以預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)得到
了，“泛應(yīng)用，本文主要介紹預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中安全性分
析。
1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟主要包括：選擇線型(線型要
根據(jù)外載情況進(jìn)行選擇)，根據(jù)裂縫控制等級(jí)估算預(yù)應(yīng)力筋根
數(shù)，預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算，等效荷載內(nèi)力，計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋，評(píng)估截面抗
裂性以及計(jì)算撓度等。
在混凝土結(jié)構(gòu)中，安全性問(wèn)題是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，正是
由于普通混凝土結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)較低，設(shè)計(jì)過(guò)程中缺乏安全性
能考慮，所以相對(duì)安全性能更高的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)誕生，并得
到廣泛應(yīng)用?；炷两Y(jié)構(gòu)的安全性就是混凝土結(jié)構(gòu)抗破壞能力、
抗裂能力以及抗坍塌能力等，相對(duì)而言，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗
破壞能力、抗裂能力以及抗坍塌能力較強(qiáng)，施工以及使用過(guò)程
中，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的安全性能更好。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需
要對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土的安全性進(jìn)行分析，以確保結(jié)構(gòu)的耐久性、抗
裂性、抗破壞坍塌能力等。
2與預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的安全性問(wèn)題
混凝土結(jié)構(gòu)存在的安全性問(wèn)題主要包括缺乏安全管理機(jī)制、
設(shè)計(jì)方案問(wèn)題引發(fā)的安全系數(shù)較低，設(shè)計(jì)或施工錯(cuò)誤，自然災(zāi)害
以及爆炸或者火災(zāi)事故等?；炷两Y(jié)構(gòu)的安全性能也可以理解
為混凝土結(jié)構(gòu)的各種與安全有關(guān)的性能的組合，混凝土安全性
能是保證施工人員以及設(shè)備等不受到損害的重要前提，如果混
凝土結(jié)構(gòu)具有良好的安全性能，就能夠有效地減少或者防止混
凝土結(jié)構(gòu)安全事故的發(fā)生。相對(duì)普通混凝土結(jié)構(gòu)而言，預(yù)應(yīng)力混
+-—-卜一+-—卜-+一4-一+一+一+一+一+一+-+-+一+-+-+-+一十-一+．-+一+-+一+-+-+--4--+-+-+一+-+·+-+-+-+
治理水污染、空氣污染和土地污染，就會(huì)造成綠化和水面不足，
進(jìn)而會(huì)使空氣更加污濁，氣溫不斷升高，更加劇了對(duì)能源的消耗
量。環(huán)境不斷惡化，不僅僅是指環(huán)境本身遭受的污染，也對(duì)建筑
內(nèi)外系統(tǒng)的能量循環(huán)的轉(zhuǎn)換和利用進(jìn)行破壞，對(duì)原本的良性環(huán)
境造成破壞。所以，綠色建筑設(shè)計(jì)要充分利用自然環(huán)境中的各種
資源，對(duì)再生能源減少消耗，促進(jìn)入與環(huán)境、建筑的和諧統(tǒng)一，共
同發(fā)展。
5總結(jié)
新世紀(jì)的到來(lái)使人們對(duì)現(xiàn)代化越來(lái)越向往，在建筑業(yè)方面，
人們也是越來(lái)越看重綠色節(jié)能建筑，充分發(fā)掘綠色建筑的潛力
也是現(xiàn)代設(shè)計(jì)師們的重要任務(wù)。以可持續(xù)發(fā)展作為綠色建筑設(shè)
計(jì)的指導(dǎo)理念，更多的融入人文理念和科技知識(shí)，為人類(lèi)生存發(fā)
展提供更宜人的生活環(huán)境，讓綠色節(jié)能建筑在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的
-+一+-+-+·+-+-+
發(fā)展中作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
『11仇保興．我國(guó)綠色建筑發(fā)展和建筑節(jié)能的形勢(shì)與任務(wù)——第八屆國(guó)際
綠色建筑與建筑節(jié)能大會(huì)主題報(bào)告【J】．建設(shè)科技．2012(IO)．
【2】柯曉靈．綠色建筑設(shè)計(jì)中涉及到的節(jié)能問(wèn)題分析【J】．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)．2012
(20)．
【3】陳軍立．淺談綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)【J】．科技創(chuàng)新與應(yīng)用．2012(16)，
【4]呂銳鋒．讓保障性住房成為綠色建筑的典范【J】．建設(shè)科技．2012(10)
【51牛娜，王首，郭曉英．探析住宅建筑的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)【J】。門(mén)窗．2012
(04)
【6】肖磊，劉袁園．淺析綠色節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的主要方法【J】．經(jīng)營(yíng)管理者．201l
(05)
．23·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
規(guī)劃與設(shè)計(jì)■睫目蓑瞄2013年3月
凝土結(jié)構(gòu)的安全性能較高。
在上述安全問(wèn)題中，與預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的部分主
要包括設(shè)計(jì)方案引發(fā)的安全系數(shù)問(wèn)題。我國(guó)目前的混凝土結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定混凝土設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該使用可靠度的設(shè)計(jì)方法。
可靠度是指載荷強(qiáng)度保證率，即動(dòng)載荷安全系數(shù)。動(dòng)載荷安全系
數(shù)反映在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，表現(xiàn)為等效荷載內(nèi)力。同時(shí)
影響預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)安全性的指標(biāo)還包括：預(yù)應(yīng)力損失、截面
抗裂性以及撓度等。
3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性分析
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是一種重要的新型現(xiàn)代化建筑工程技術(shù)
以及橋梁工程技術(shù)，其作用是提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用功能、安全
性能以及節(jié)省鋼材等。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性分析的內(nèi)
容包括：等效荷載、預(yù)應(yīng)力損失、截面抗裂性以及撓度等。
3．1等效荷載
在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，等效荷載主要是指代替預(yù)應(yīng)力
鋼筋對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行負(fù)載作用的一組荷載。它是預(yù)應(yīng)力混凝
土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的安全性參數(shù)。等效載荷主要是由兩
部分組成，一部分是在結(jié)構(gòu)錨固區(qū)引起的彎矩和壓力；第二部分
是受到預(yù)應(yīng)力鋼筋曲率影響產(chǎn)生的垂直束中心線橫向分布力或
者由于預(yù)應(yīng)力鋼筋折轉(zhuǎn)影響產(chǎn)生的集中力。不過(guò)在一般情況下，
我們不僅要等效荷載，還需要計(jì)算等效荷載的內(nèi)力。
計(jì)算等效荷載及其內(nèi)力的步驟主要包括：首先根據(jù)相應(yīng)的裂
縫控制等級(jí)計(jì)算出預(yù)應(yīng)力鋼筋根數(shù)，然后根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋根數(shù)
以及非預(yù)應(yīng)力面積等計(jì)算出個(gè)跨支座和跨中截面的預(yù)應(yīng)力損
失，接著計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失平均值，然后根據(jù)各跨的預(yù)應(yīng)力損失平
均值計(jì)算出有效預(yù)加應(yīng)力，接著根據(jù)有效預(yù)加應(yīng)力和線性計(jì)算
出等效荷載，然后再進(jìn)行等效荷載作用下內(nèi)力分析，接著根據(jù)線
型計(jì)算出各截面的主彎矩，最后根據(jù)綜合彎矩和主彎矩計(jì)算出
次彎矩。
3．2預(yù)應(yīng)力損失
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，引起預(yù)應(yīng)力損失的原因主要包括六
種：①由于預(yù)應(yīng)力鋼筋環(huán)受到混凝土擠壓直徑變小引發(fā)的預(yù)應(yīng)
力損失；②由于孔道與預(yù)應(yīng)力鋼筋之間的溫差引發(fā)預(yù)應(yīng)力損失；
③由于預(yù)應(yīng)力鋼筋發(fā)生松弛現(xiàn)象引發(fā)的預(yù)應(yīng)力損失，預(yù)應(yīng)力鋼
筋松弛主要表現(xiàn)為鋼筋長(zhǎng)度不變、預(yù)應(yīng)力變??；④由于孔道壁與
預(yù)應(yīng)力鋼筋之間產(chǎn)生摩擦引發(fā)預(yù)應(yīng)力損失；⑤由于預(yù)應(yīng)力鋼筋
內(nèi)縮以及錨具變形引發(fā)預(yù)應(yīng)力損失；⑥由于混凝土的徐變、收縮
等原因引發(fā)的預(yù)應(yīng)力損失，混凝土徐變指的是混凝土發(fā)生形態(tài)
變化但是應(yīng)力不變。
由于預(yù)應(yīng)力損失是分批發(fā)生的，在預(yù)壓前發(fā)生一批預(yù)應(yīng)力損
失，在預(yù)壓后發(fā)生一批預(yù)應(yīng)力損失，所以在計(jì)算過(guò)程中，應(yīng)該分
批計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力的次內(nèi)力包括主彎矩、綜合彎矩、次
彎矩、次剪力以及次軸力。
3．3截面抗裂性
截面抗裂性的計(jì)算應(yīng)該根據(jù)不同級(jí)別的結(jié)構(gòu)分別計(jì)算。預(yù)應(yīng)
力混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫等級(jí)共分為三級(jí)：三級(jí)結(jié)構(gòu)是指允許出現(xiàn)
裂縫的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，二級(jí)結(jié)構(gòu)是指一般情況下要求不出
-24·
現(xiàn)裂縫的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，一級(jí)結(jié)構(gòu)是指嚴(yán)格要求不能出現(xiàn)
裂縫的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)截面抗裂性的規(guī)定分為標(biāo)
準(zhǔn)組合以及準(zhǔn)永久組合兩種。在截面抗裂性計(jì)算的最后，還要進(jìn)
行軸心受拉結(jié)構(gòu)和受彎結(jié)構(gòu)的裂縫寬度驗(yàn)算。
3．4撓度以及其他安全性指標(biāo)
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的撓度分為兩部分，一部分是由荷載產(chǎn)
生，部分是由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生。其他安全性指標(biāo)包括抗震能力、斜截
面受剪力、最小配筋率等。抗震能力也是分為三級(jí)，但是三個(gè)等
級(jí)的抗震能力均不能小于1．0，斜截面受剪力包括斜截面要求和
配箍要求，最小配筋率分為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋、無(wú)粘結(jié)單向預(yù)應(yīng)
力和無(wú)粘結(jié)雙向預(yù)應(yīng)力。
4結(jié)論
混凝土結(jié)構(gòu)安全事故的發(fā)生嚴(yán)重影響著施工人員的正常生
活、社會(huì)安定以及施工現(xiàn)場(chǎng)的秩序成本施工進(jìn)度等，為了增加混
凝土結(jié)構(gòu)的安全性能，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)始被廣泛應(yīng)用。同
時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全性分析被廣泛重視。本文首
先介紹了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其步驟主要包括：選擇線型
(線型要根據(jù)外載情況進(jìn)行選擇)，根據(jù)裂縫控制等級(jí)估算預(yù)應(yīng)
力筋根數(shù)，預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算，等效荷載內(nèi)力，計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋，評(píng)估
截面抗裂性以及計(jì)算撓度等。然后介紹了與預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)相關(guān)的安全性參數(shù)，主要包括：等效荷載、預(yù)應(yīng)力損失、截面
抗裂性以及撓度等。最后從等效荷載、預(yù)應(yīng)力損失、截面抗裂性
以及撓度等四個(gè)方面重點(diǎn)了分析了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全
性。
參考文獻(xiàn)
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【2】張海軍．預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之我見(jiàn)叨．中華民居，201l，7：785．
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眾(科學(xué)教育)，2010，9：155．

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