一個(gè)關(guān)注工程人情懷的

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有勵(lì)度

以下是正文，來(lái)源：建筑結(jié)構(gòu)

預(yù)應(yīng)力是指在構(gòu)件尚未作用外荷載前，預(yù)先對(duì)結(jié)構(gòu)施加的應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力一般與荷載引起的應(yīng)力相反。日常生活中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力的例子很多。

木盆 (木 桶)

用環(huán)箍對(duì)木片施加預(yù)壓應(yīng)力，以抵消水產(chǎn)生的拉應(yīng)力。

搬    書

    用手施加預(yù)壓應(yīng)力，以抵消書自重產(chǎn)生的彎曲拉應(yīng)力。

 預(yù)應(yīng)力混凝土梁

   在荷載作用下產(chǎn)生拉應(yīng)力的地方，預(yù)先用預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)它施加壓應(yīng)力，來(lái)部分或全部抵消荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力。

施加預(yù)應(yīng)力

?可提高混凝土構(gòu)件的抗裂性；

?利用預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的反拱抵消恒載引起的撓度；

?更充分地利用高強(qiáng)鋼材的抗拉性能和高強(qiáng)混凝土的抗壓性能；

?可減小截面尺寸，減輕結(jié)構(gòu)自重，以便應(yīng)用到大跨和高層中。

目前這種預(yù)彎型鋼組合簡(jiǎn)支梁的跨度已達(dá)40m。若應(yīng)用二次澆筑，形成預(yù)彎型鋼組合連續(xù)梁，更能充分發(fā)揮這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，最大跨度可達(dá)80m。

這種新型預(yù)應(yīng)力組合結(jié)構(gòu)自重輕、承載力高、撓度小、結(jié)構(gòu)高度小，又易于施工，在城市立交橋中有很好的應(yīng)用前景。

設(shè)想在兩山之間要建一座無(wú)筋混凝土橋：

?搭臨時(shí)支架，鋪預(yù)制混凝土塊；

?用一排千斤頂對(duì)預(yù)制混凝土塊施加預(yù)應(yīng)力；

?在千斤頂之間澆筑混凝土；

?達(dá)到必要的強(qiáng)度后卸下千斤頂；

?在原千斤頂所占位置再補(bǔ)澆混凝土；

?拆下臨時(shí)支架，一座不用預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力橋梁就建成了。(這和用手搬書的道理是一樣的)

對(duì)一塊薄板施加預(yù)應(yīng)力會(huì)不會(huì)使薄板失穩(wěn)呢?

        當(dāng)壓桿有偶然偏心或偶然側(cè)向力作用而彎曲后，附加的力矩可能使構(gòu)件越來(lái)越彎曲，甚至導(dǎo)致破壞，這就是失穩(wěn)。軸向力作用下的薄板或長(zhǎng)細(xì)桿件有可能發(fā)生失穩(wěn)。        

        預(yù)應(yīng)力是一個(gè)內(nèi)力，當(dāng)一塊預(yù)應(yīng)力薄板發(fā)生偶然彎曲后，預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的附加力矩以及彎曲后的預(yù)應(yīng)力筋對(duì)混凝土板的側(cè)壓力與偶然彎曲方向相反，將使構(gòu)件變直?？梢?，預(yù)應(yīng)力不但不會(huì)使壓桿失穩(wěn)，而且會(huì)使壓桿更加穩(wěn)定。這就不難理解為什么有時(shí)我們會(huì)對(duì)預(yù)制長(zhǎng)柱、長(zhǎng)樁施加預(yù)應(yīng)力了。

        預(yù)應(yīng)力的概念還有更普遍的意義。上面提到預(yù)應(yīng)力可使不能受拉的木盆拼縫“受拉”，同樣也可使抗拉強(qiáng)度很低的混凝土變得似乎可以承受很大的“拉應(yīng)力”。事實(shí)上，預(yù)應(yīng)力只是把受拉的過程轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)壓應(yīng)力減少的過程。

   根據(jù)同樣的原理，也可施加預(yù)拉應(yīng)力，使不能受壓的材料變得似乎可以受壓。氣球薄膜本不能受壓，若充氣打壓先使薄膜承受拉應(yīng)力，只要預(yù)拉應(yīng)力足夠大，超過荷載作用下薄膜的壓應(yīng)力，則此結(jié)構(gòu)就可以承受荷載。

應(yīng)用此原理可以建造各式充氣結(jié)構(gòu)。

充氣結(jié)構(gòu)(Balloon Structure )

氣承式充氣結(jié)構(gòu)，氣壓較低。取出頂部1m2的屋面來(lái)分析，薄膜材料一般自重不會(huì)超過q=100N/m2，只要內(nèi)部氣壓p＞q，就可將薄膜托起。大家知道，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)約10m水柱壓力，即100000N/m2，可見只要室內(nèi)氣壓比室外氣壓高出約1/1 000，就可把薄膜托起。這樣的壓差只用一個(gè)普通的鼓風(fēng)機(jī)就能實(shí)現(xiàn)。通常，這種氣承式充氣結(jié)構(gòu)只要在入口處采用密閉旋轉(zhuǎn)門，并用風(fēng)機(jī)不斷補(bǔ)氣，保持150～300N/m 2的氣壓差，就足以承受覆蓋層的重力,并使薄膜中保持一定的預(yù)應(yīng)力，以保證這種氣承式充氣結(jié)構(gòu)的整體剛度，室內(nèi)外壓差只有1.5/1000～3/1000，這一點(diǎn)誤差人們是感覺不到的。

氣管式充氣結(jié)構(gòu)，又稱氣壓式充氣結(jié)構(gòu)，氣管內(nèi)的氣壓約為1.5～2.0 kN/m2。這種氣管有一定的剛度和抗彎、抗壓能力，可用來(lái)作為拱圈組合成屋蓋。氣管式充氣結(jié)構(gòu)管內(nèi)壓力比氣承式結(jié)構(gòu)大得多，但也只有汽車內(nèi)胎壓力(約為2 000 kN/m2)的1/1 000左右，很容易達(dá)到。

氣管（囊）式充氣結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)隔熱性能好，但工作壓力稍大，對(duì)材料的強(qiáng)度、氣密性等質(zhì)量要求也較高，造價(jià)也比氣承式充氣結(jié)構(gòu)高。

充氣結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)混合使用，效果也很好。

充氣結(jié)構(gòu)自重輕, 造價(jià)低，便于裝拆，特別適合跨度大的市場(chǎng)、展覽、臨時(shí)性的演出場(chǎng)地、比賽場(chǎng)館等。

張拉膜

近年在旅游景點(diǎn)出現(xiàn)的張拉膜結(jié)構(gòu)也是預(yù)應(yīng)力概念的應(yīng)用實(shí)例之一：

預(yù)應(yīng)力錨桿

黃河小浪底工程

預(yù)防山體滑坡的預(yù)應(yīng)力錨桿

關(guān)于預(yù)應(yīng)力的概念（小結(jié)）

?預(yù)應(yīng)力是加荷前預(yù)先施加給構(gòu)件的應(yīng)力；

?預(yù)應(yīng)力僅僅只是一個(gè)力(不一定要預(yù)應(yīng)力鋼筋) ，例如, 用手搬書時(shí)就沒有預(yù)應(yīng)力鋼筋；

?預(yù)應(yīng)力充分利用了材料的抗壓強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度，可提高混凝土的抗裂性，但不會(huì)提高構(gòu)件的承載力；

?預(yù)應(yīng)力引起的構(gòu)件反拱可以抵消恒載的撓度，但對(duì)可變荷載引起的變形，幾乎沒有影響；

?預(yù)應(yīng)力在構(gòu)件中是一個(gè)內(nèi)力，它不會(huì)使構(gòu)件失穩(wěn)，反而可提高構(gòu)件的穩(wěn)定性。例如，可對(duì)預(yù)制樁施加預(yù)應(yīng)力 ，以提高運(yùn)輸和打樁時(shí)樁的穩(wěn)定性；

?預(yù)應(yīng)力的概念具有普遍意義，例如，懸索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)、充氣結(jié)構(gòu)等。