现代新型预应力结构设计理论研究——考虑次内力影响的后张预应力超静定结构极限状态设计方法研究.pdf

第四届全国预应力结构理论与工程应用学术会议论文集·综述 现代新型预应力结构设计理论研究木 ——考虑次内力影响的后张预应力超静定结构极限状态设计方法 熊学玉“2 (1同济大学预应力研究所，上海200092； 2先进土木工程材料教育部重点实验室(同济大学)，上海200092) 提要本文简要介绍了上海市《预应力混凝土结构设计规程》修订的主要改进之处，包括材料、考虑次内 力影响的结构设计方法、结构使用性能设计规定、超长结构的预应力设计、体外预应力混凝土结构 的设计与构造等。具体阐述了《规程》中考虑次内力影响的结构在正常使用极限状态下的裂缝控制 计算方法和承载能力极限状态下正截面受弯、受拉、受压的计算方}击。 关键词预应力混凝土结构；设计规程；次内力：正常使用极限状态；承载能力极限状态 一引言 上海市标准《预应力混凝土结构设计规程》(DBJ08．69．97)(以下简称原规程)自1998 年7月施行以来，为在上海市推广应用预应力技术，指导预应力混凝土结构的设计与施工， 发挥了重要作用。时至今日，预应力在大跨度、大空间建筑结构、超长结构、高层建筑、地 下结构中的应用日益广泛，在桥梁结构及特种结构的设计中，更是主要的结构形式之一。随 着工程实践的不断开展．上海市在预应力材料与设备、新型结构体系应用、结构与构件性能 的科学研究、结构设计理论和施工经验与能力等方面均取得了较大的进步。为适应预应力混 凝土结构发展，在上海地区更好地发展预应力混凝土结构，达到技术先进、经济合理、安全 适用、确保质量，并同国家新颁布相关结构规范、规程相协调，需要对原规程进行全面修订。 本次《预应力混凝土结构设计规程》修订中主要改进的内容包括： 1材料。规程中增加了强度标准值1960MPa的预应力钢绞线和环氧涂层填充型钢绞线。 在预应力混凝土结构中采用更高强度的预应力线材，可以更好的发挥预应力结构的既有优势， 同时在一定程度上解决了结构设计与施工中力筋布置困难的问题。环氧涂层填充型钢绞线是 具有高抗腐蚀性能的预应力线材，其优点有：防腐性能优于普通钢绞线和镀锌钢绞线：抗冲 击性能良好，解决了运输安装过程中因碰撞、刮蹭而产生的腐蚀问题；机械性能与普通钢绞 线一致，不会产生镀锌钢绞线力学性能降低的问题；柔韧性好，便于／mT$ll作等。本规程力 图借助规范在工程设计中所起的指导性作用与地位，推动高强度线材和高防腐性能线材在上 海地区乃至全国的应用。 2原规程是国内首部融合了预应力混凝土建筑结构、桥梁、特种结构设计方法的规范， 在本次修订中该项特色得到了继承与发扬。规程中统一采用了以概率理论为基础的极限状态 设计方法，增加或修订了预应力城市道路桥、公路桥、城市轨道交通桥梁和特种结构(主要 是圆形水池)的设计方法。 3规程中规定了后张预应力超静定结构中考虑约束影响的设计方法。在超静定预应力混 凝土结构中，除连续梁等少数形式外，绝大多数结构为有约束的预应力混凝土结构。此类结 构中预应力对结构的作用不同于外荷载产生的内力。按现行常规设计即基于预应力混凝土连 续梁的工作原理为基础建立的方法具有不足之处，不能满足结构计算要求。对于约束较小的 ’本课题属上海市《预应力混凝土结构设计规程》(修订)研究项目，受上海市建设技术发展基金(日。?04j) 资助。 1—62 第四届全国预应力结构理论与工程应用学术会议论文集·综述 结构，不考虑约束对有效预压力的影响引起的误差可以忽略；而对约束较大的结构，其影响 不可忽略。规程中通过在现有计算公式中添加次轴力Ⅳ2相关项以考虑约束影响。 4改进预应力泥凝土构件裂缝控制等级的划分。考虑到《混凝土结构设计规范》裂缝控 制等级的划分较严．且从二级(一般要求不出现裂缝)到j级(允许出现裂缝0．2mm)跨越 梯度较大，将二级分为二级I类和二级Il类。二级I类为一般要求不出现裂缝的构件，按荷载 效应标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土轴心抗拉强度标准值；按 荷载效应准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝土不宜产生拉应力。二级Ⅱ类为一般允许出 现裂缝的构件，按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度∞d。 不应超过O．1mm：按荷载效应准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝 土轴