预应力混凝土

第一章第一章 绪绪 论论 唐唐 兴兴 荣荣 工学博士、教工学博士、教 授授 苏州科技学院土木工程学院苏州科技学院土木工程学院 二二O一二年一月一二年一月 一、预应力混凝土结构发展一、预应力混凝土结构发展 18661866年，美国工程师杰克逊（年，美国工程师杰克逊（P.H.JacksonP.H.Jackson）首次提出预应力技术应用于混凝土首次提出预应力技术应用于混凝土 结构结构（但由于低强预应力筋中的有效预应力损失几乎殆尽，使最初尝试不成功）（但由于低强预应力筋中的有效预应力损失几乎殆尽，使最初尝试不成功） 预应力混凝土的现代发展预应力混凝土的现代发展归功于法国工程师弗莱西奈特（归功于法国工程师弗莱西奈特（E.FreyssinetE.Freyssinet），），19281928 年年E.FreyssinetE.Freyssinet提出：预应力混凝土必须采用高强度钢材和高强度混凝土。提出：预应力混凝土必须采用高强度钢材和高强度混凝土。 19381938年德国的霍友（年德国的霍友（E.HoyerE.Hoyer）研制成功依靠高强钢丝与混凝土间的粘结力传递研制成功依靠高强钢丝与混凝土间的粘结力传递 预应力预应力 先张法先张法 19391939年年弗莱西奈特研制成功弗莱西奈特研制成功弗氏锥形锚具弗氏锥形锚具； 1940 1940年比利时的麦尼尔（年比利时的麦尼尔（G.MagnelG.Magnel）研制成功了研制成功了麦式锲形锚具麦式锲形锚具 后张法后张法 第二次世界大战后，预应力结构在世界范围内得到蓬勃发展和广泛应用。第二次世界大战后，预应力结构在世界范围内得到蓬勃发展和广泛应用。 1950 1950年年8 8月成立了月成立了国际预应力协会（国际预应力协会（中国土木工程学会于中国土木工程学会于19801980年参加国际预应力年参加国际预应力 协会，成为会员组织协会，成为会员组织 ）（）（F Fdrationdration I Internationalenternationale de la de la P Prcontraintercontrainte，FIPFIP ）。 我国预应力结构是在我国预应力结构是在2020世纪世纪5050年代，年代，19541954年铁道部科学研究院首次进行了预应力年铁道部科学研究院首次进行了预应力 混凝土的试制混凝土的试制。 主要应用主要应用: :工业建筑、桥梁和轨枕、电杆、水池等结构、构件工业建筑、桥梁和轨枕、电杆、水池等结构、构件 现代预应力结构采用高效预应力混凝土（高强钢材和高强度混凝土）现代预应力结构采用高效预应力混凝土（高强钢材和高强度混凝土） （近二三十年）已渗透到土木工程的各个领域（近二三十年）已渗透到土木工程的各个领域 逐步扩大到居住建筑、大跨度和大空间公共建筑、高层建筑、高耸结构、地下结逐步扩大到居住建筑、大跨度和大空间公共建筑、高层建筑、高耸结构、地下结 构、海洋结构、压力容器、大吨位囤船结构及跑道路面结构等领域构、海洋结构、压力容器、大吨位囤船结构及跑道路面结构等领域 二、预应力混凝土结构的特点二、预应力混凝土结构的特点（与非预应力混凝土结构相比）（与非预应力混凝土结构相比） 改善使用阶段的性能改善使用阶段的性能（图）（图） （延缓受拉和受弯构件中出现裂缝并降低裂缝宽度；降低甚至消除使用（延缓受拉和受弯构件中出现裂缝并降低裂缝宽度；降低甚至消除使用 荷载下的挠度）荷载下的挠度） 提高受剪承载力提高受剪承载力 （纵向预应力可延缓混凝土构件中斜裂缝的形成，提高其受剪承载力；（纵向预应力可延缓混凝土构件中斜裂缝的形成，提高其受剪承载力； 曲线预应力筋承受剪力）曲线预应力筋承受剪力） 改善卸载后的恢复能力改善卸载后的恢复能力 （卸载后，预应力会使裂缝闭合，提高其弹性恢复力）（卸载后，预应力会使裂缝闭合，提高其弹性恢复力） 提高耐疲劳强度提高耐疲劳强度 （预应力作用降低钢筋中应力循环幅度）（预应力作用降低钢筋中应力循环幅度） 充分利用高强度钢材，减轻结构自重充分利用高强度钢材，减轻结构自重 可调整结构的内力可调整结构的内力 （利用预应力筋对混凝土结构的作用平衡全部或部分外荷载）（利用预应力筋对混凝土结构的作用平衡全部或部分外荷载） 具有良好的经济性具有良好的经济性 （比普通混凝土结构节约混凝土（比普通混凝土结构节约混凝土20%20%30%30%、钢材、钢材30%30%60%60%；比钢结构节省；比钢结构节省 一半以上的造价）一半以上的造价） 预应力结构所用材料单价较高，相应设计、施工等比较复杂，且预应力预应力结构所用材料单价较高，相应设计、施工等比较复杂，且预应力 结构的研究工作也有待进一步深入研究结构的研究工作也有待进一步深入研究 （a）预压力作用下预压力作用下 ；（；（b）外荷载作用下；（外荷载作用下；（c）预压力与外荷载共同作用下预压力与外荷载共同作用下 (a) ct (拉) p N p N (b) c (压) q c (压) (c) ct (拉) q （压或拉） p N p N ct - c (拉) 三、预应力结构基本形式三、预应力结构基本形式 1 1、房屋建筑、房屋建筑 预应力混凝土框架结构预应力混凝土框架结构 我国最早现浇预应力混凝土框架结构：我国最早现浇预应力混凝土框架结构：上海色织四厂六层双跨框架结构上海色织四厂六层双跨框架结构（跨（跨 度度2020m m，梁高梁高1.641.64m m） 珠海拱北海关大楼珠海拱北海关大楼：双向预应力混凝土框架结构（纵、横向均为：双向预应力混凝土框架结构（纵、横向均为1818m m，纵向，纵向7 7 跨，横向跨，横向5 5跨）跨） 深圳车港工程深圳车港工程为我国柱网尺寸最大的预应力框架结构，标准柱网为我国柱网尺寸最大的预应力框架结构，标准柱网1616m m 25m 25m， 标准层平面尺寸标准层平面尺寸159159m m 103.5m 103.5m，横向框架梁截面横向框架梁截面12001200mm mm 1200mm 1200mm，纵向框纵向框 架梁及次梁截面架梁及次梁截面10001000mmmm 1000mm1000mm） 预应力混凝土平板结构预应力混凝土平板结构（无粘结预应力筋）（无粘结预应力筋） 广州国际大厦主楼广州国际大厦主楼（筒中筒结构，（筒中筒结构，6363层，从层，从7 7层层6363层均为无粘结预应力混层均为无粘结预应力混 凝土平板结构，板厚凝土平板结构，板厚200200mmmm，内、外筒间跨度内、外筒间跨度7.07.0m m9.4m9.4m） 上海福源商厦上海福源商厦（7 7层，剪力墙层，剪力墙- -平板结构，所有楼层采用无粘结预应力混凝土平板结构，所有楼层采用无粘结预应力混凝土 平板，横向跨度平板，横向跨度10.010.0m+9.32m+6.78m+5.9m+7.2mm+9.32m+6.78m+5.9m+7.2m，纵向跨度纵向跨度11 11 8 8m m，板厚板厚 230230mmmm） 预应力混凝土门架结构（梁柱合一）预应力混凝土门架结构（梁柱合一） （P2P2、图图1-11-1） 珠海玻纤厂主厂房珠海玻纤厂主厂房（连续四跨预应力门架，跨度（连续四跨预应力门架，跨度31.531.5m+33m+31.5m+14mm+33m+31.5m+14m） 上海闵行影剧院工程上海闵行影剧院工程PCPC交叉梁板结构交叉梁板结构 预应力转换层结构（预应力转换层结构（Transfer Story StructureTransfer Story Structure） 高层建筑转换层结构设计与施工（唐兴荣编著）中第十四章高层建筑转换层结构设计与施工（唐兴荣编著）中第十四章 特殊与复杂高层建筑结构设计特殊与复杂高层建筑结构设计 （唐兴荣编著）（唐兴荣编著）中第十九章中第十九章 预应力混凝土梁式转换层预应力混凝土梁式转换层 （预应力混凝土转换梁、预应力钢骨混（预应力混凝土转换梁、预应力钢骨混 凝土转换梁凝土转换梁 、预应力混凝土曲线转换梁、预应力混凝土曲线转换梁 ） 1 1 剪力墙 1-1 弯束道 直束道 普通变形钢 焊接工字钢 箍筋 翼缘穿孔剪力墙 8000 预应力钢骨混凝土转换梁预应力钢骨混凝土转换梁 N荷载 N 预应力N 水平推力 自平衡 逐步增加的外荷载 N荷载 N 预应力N 预应力混凝土转换桁架设计预应力混凝土转换桁架设计 跨度跨度24.6m24.6m、高度、高度7.8m7.8m国内跨度最大的转换桁架国内跨度最大的转换桁架 承受集中荷载承受集中荷载17001700多吨多吨承受荷载巨大承受荷载巨大 裕年国际商务大厦预应力混凝土巨型转换桁架裕年国际商务大厦预应力混凝土巨型转换桁架 预应钢筋 2-U12.5 s s 487.5487.5650.0 3075 512.5512.5512.5512.5512.5512.5 1010 8 8 7 7 7 7 1 1 556655 11 11 2 2 3 3 4 8 8 4 7 7 9 9 M2 M3 M4 M2 M4 M3 M2M1M1M2 预应钢筋 2-U12.5 M4 M3 75.075.0 八字筋2 6 1 1：8 8静力试验模型静力试验模型 加载装置图加载装置图 NPPN N NN N 487.5487.5 650.0 75.075.0 512.5512.5512.5512.5512.5512.5 3075 p2 p1p1 p2 加载示意图加载示意图 上海裕年国际商务大厦上海裕年国际商务大厦1 1：2525振动台试验模型振动台试验模型上海裕年国际商务大厦效果图上海裕年国际商务大厦效果图 南南京京市市娄娄子子巷巷小小区区四四期期（高高层层住住宅宅07 7 D、08 7 D）工工程程，地地下下 1 层层， 地地上上 28 层层，有有 5 层层裙裙楼楼，裙裙楼楼为为现现浇浇混混凝凝土土芯芯筒筒框框架架结结构构，6 6 层层以以上上的的 2 2 幢幢塔塔楼楼 为为小小开开间间的的现现浇浇剪剪力力墙墙结结构构。 6 6 层层楼楼板板为为厚厚 2 2m m 的的预预应应力力混混凝凝土土转转换换板板， 每每块块板板为为 2 22 2. .4 4m m2 27 7. .4 4m m，混混凝凝土土强强度度等等级级 C C4 40 0，沿沿板板顶顶和和板板底底配配置置双双向向双双层层有有粘粘结结预预应应力力 钢钢绞绞线线，其其中中短短边边方方向向 4 40 0 束束，每每束束为为154 j ，全全部部为为直直线线束束，采采用用一一端端张张拉拉， 张张拉拉端端交交错错布布置置（图图） 。对对板板施施加加的的预预应应力力度度为为Mpa0 . 1。 100 2232 42012801820500500 1632 200 60 260 2000 3232 4004604605001200650650650650 251501832 上部4 15 下部4 j 15 j 3000 1200 2000 2500 420 800 3600 15001700 2300 2800 1800 1500 2800 500 3200 4000 7200 20001200 360030002400 30003000 2000 7200420 板顶第1批张拉 未注明为第2批张拉 板底第1批张拉 预预应应力力混混凝凝土土厚厚板板转转换换层层 预应力混凝土厚板转换层预应力混凝土厚板转换层 预应力钢桁架结构预应力钢桁架结构 北京西客站主站房（北京西客站主站房（图图）跨度）跨度4545m m，承载承载50005000t t的钢桁架采用预应的钢桁架采用预应 力技术，在该桁架上设计配置了三种预应力筋力技术，在该桁架上设计配置了三种预应力筋（1-1-下弦直线预应下弦直线预应 力筋、力筋、2-2-折线预应力筋和折线预应力筋和3-3-上弦端部预应力筋）上弦端部预应力筋） 北 京 西 客 站 主 站 房 45米 跨 预 应 力 钢 桁 架 结 构 示 意 图 北京西客站外景北京西客站外景 北京西客站主站房北京西客站主站房是是“国门国门”的象征，在其正中设有一大的象征，在其正中设有一大“门洞门洞”， “洞洞”高高52.352.3m m，跨度跨度4545m m，进深进深28.828.8m m。连体结构由连体结构由4 4榀高榀高8 8m m的预应的预应 力钢桁架和力钢桁架和3030榀高榀高8 8m m的次桁架组成的次桁架组成。整个钢结构重达整个钢结构重达5000050000kNkN以上，以上， 为巨型的大跨度钢结构工程。为巨型的大跨度钢结构工程。 预应力空间钢结构预应力空间钢结构 双曲悬索结构、传统空间结构（网架、网壳等）、吊挂式空间结构、整双曲悬索结构、传统空间结构（网架、网壳等）、吊挂式空间结构、整 体张拉式结构体张拉式结构 预应力钢预应力钢- -混凝土组合结构混凝土组合结构 对钢骨混凝土转换梁施加预应力具有下列优点：对钢骨混凝土转换梁施加预应力具有下列优点： 避免非结构裂缝的出现避免非结构裂缝的出现 增加长期使用的耐久性增加长期使用的耐久性 改善转换梁的受力性能改善转换梁的受力性能 钢骨混凝土梁有利于结构抗震钢骨混凝土梁有利于结构抗震 1 1 剪力墙 1-1 弯束道 直束道 普通变形钢 焊接工字钢 箍筋 翼缘穿孔剪力墙 8000 预预应应力力钢钢-混混凝凝土土组组合合结结构构 预应力砌体结构预应力砌体结构 提高砌体结构的抗弯和抗剪承载力，提高砌体结构的变形能力与延性，提高砌体结构的抗弯和抗剪承载力，提高砌体结构的变形能力与延性， 改善砌体结构的抗震性能。改善砌体结构的抗震性能。 2 2、桥梁工程、桥梁工程 预应力在桥梁结构中的应用较在建筑结构中的应用更为普及与深入预应力在桥梁结构中的应用较在建筑结构中的应用更为普及与深入 预应力在梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥等各类桥中均有广泛应用预应力在梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥等各类桥中均有广泛应用 纤维增强塑料（纤维增强塑料（Fiber-Reinforced-PolymersFiber-Reinforced-Polymers，简写简写FRPFRP）的应用的应用 纤维增强塑料（纤维增强塑料（FRPFRP）包括：包括： 碳纤维增强塑料（碳纤维增强塑料（CarbinCarbin-Fiber- Reinforced- Polymers, -Fiber- Reinforced- Polymers, 简写简写CFRPCFRP） 玻璃纤维增强塑料（玻璃纤维增强塑料（Glass-Fiber- Reinforced- Polymers, Glass-Fiber- Reinforced- Polymers, 简写简写GFRPGFRP） 纺纶纤维增强塑料（纺纶纤维增强塑料（A-Fiber- Reinforced- Polymers, A-Fiber- Reinforced- Polymers, 简写简写AFRPAFRP） 与普通钢筋和高强钢丝相比，与普通钢筋和高强钢丝相比，FRPFRP筋的主要特点筋的主要特点： 纵向抗拉强度高（与高强钢丝相当，且在到达纵向抗拉强度高（与高强钢丝相当，且在到达FRPFRP筋抗拉强度前，几乎没有筋抗拉强度前，几乎没有 塑性变形）塑性变形） 质量密度小（约为钢材密度的质量密度小（约为钢材密度的1/5 1/5 1/4 1/4） 耐腐蚀性能良好耐腐蚀性能良好 在桥梁及其他侵蚀性环境中用在桥梁及其他侵蚀性环境中用FRPFRP筋替代钢筋，也是筋替代钢筋，也是FRPFRP 筋最突出的优点筋最突出的优点 疲劳强度高于钢材；疲劳强度高于钢材； 弹性模量低；弹性模量低； 热膨胀系数与混凝土接近；热膨胀系数与混凝土接近； 非磁性非磁性 有很大的可设计性有很大的可设计性 抗剪与抗横向应力的强度低（通常不超过其抗拉强度的抗剪与抗横向应力的强度低（通常不超过其抗拉强度的10%10%） 成本较高，生产制作工艺复杂成本较高，生产制作工艺复杂 单位重量单位重量FRPFRP筋的价格约为普通钢筋的（筋的价格约为普通钢筋的（8-128-12）倍，但）倍，但FRPFRP筋的质量密度筋的质量密度 大致是普通钢筋的大致是普通钢筋的25%25%，这样，同面积，这样，同面积FRPFRP筋的价格约为普通钢筋的（筋的价格约为普通钢筋的（2-32-3） 倍，约为高强钢丝的（倍，约为高强钢丝的（1-1.51-1.5）倍。）倍。 3 3、特种结构、特种结构 预应力混凝土储液池、筒仓预应力混凝土储液池、筒仓 预应力筒仓预应力筒仓 预应力混凝土核安全壳预应力混凝土核安全壳 核安全壳尺寸内径核安全壳尺寸内径3535m-50mm-50m，高高4040m-50mm-50m，壁厚达壁厚达1 1m m，底板厚底板厚2.72.7m m，并要并要 求严格不裂。求严格不裂。 核安全壳的球形顶盖、圆筒形筒壁和圆形底板均施加预应力，且预应力核安全壳的球形顶盖、圆筒形筒壁和圆形底板均施加预应力，且预应力 筋有径向、环向以及曲线形等多种形式筋有径向、环向以及曲线形等多种形式 预应力核安全壳预应力核安全壳 预应力混凝土看台预应力混凝土看台 预应力混凝土高耸结构预应力混凝土高耸结构 高耸结构施加竖向预应力和环向预高耸结构施加竖向预应力和环向预 应力可有效地控制结构开裂，增强应力可有效地控制结构开裂，增强 结构的整体性和抗侧稳定性，从而结构的整体性和抗侧稳定性，从而 保证高耸结构具有良好的使用性能保证高耸结构具有良好的使用性能 与耐久性。与耐久性。 我国首座预应力混凝土高耸结构我国首座预应力混凝土高耸结构： 中央电视台电视塔中央电视台电视塔 天津电视塔、南京电视塔中也采用天津电视塔、南京电视塔中也采用 预应力混凝土技术预应力混凝土技术 南京电视塔（塔高南京电视塔（塔高318.5m ） 南京世纪塔南京世纪塔 斜塔与地面成斜塔与地面成7575度，高度，高7474m m；拱为抛物线，与地面成拱为抛物线，与地面成 1515度，拱长度，拱长6767m m，宽宽5858m m。斜塔与拱由斜塔与拱由2424对斜拉索保持结构平衡（图对斜拉索保持结构平衡（图8 8） 拉索长拉索长3030 9090m m，索体芯部由索体芯部由1919根的镀锌钢丝（低松弛高强钢丝，强根的镀锌钢丝（低松弛高强钢丝，强 度等级度等级16701670MpaMpa）平行扭绞而成，钢丝束外加绕包带，经绕包后的钢丝平行扭绞而成，钢丝束外加绕包带，经绕包后的钢丝 束外挤包黑色束外挤包黑色PE+PE+灰白色灰白色PEPE套管，制成后索体外径套管，制成后索体外径7575mmmm。 苏州工业园区独墅湖高教区主入口雕塑苏州工业园区独墅湖高教区主入口雕塑 该结构由大椭圆拱、索、小椭圆拱组合成一个整体，共同承受自重、地该结构由大椭圆拱、索、小椭圆拱组合成一个整体，共同承受自重、地 震、风及温度的作用。其中，大椭圆拱与地面成震、风及温度的作用。其中，大椭圆拱与地面成7373度，拱高度，拱高46.71346.713m m，拱拱 宽宽48.3548.35m m；小椭圆拱与地面成小椭圆拱与地面成4848度，拱高度，拱高23.25223.252m m，拱宽拱宽28.8528.85m m。大、小大、小 椭圆拱由椭圆拱由2525对斜拉索保持结构平衡（图）。大、小椭圆拱采用空间管桁对斜拉索保持结构平衡（图）。大、小椭圆拱采用空间管桁 架，相惯节点。架，相惯节点。 1 AB 21777 弦杆轴线 23.252 9750288509750 桁架拱正视图桁架拱侧视图 弦杆轴线 73度 48度 13345 46713 45718 43615 46.713 23.252 -3.500 0.000 苏州工业园区独墅湖高教区主入口雕塑工程苏州工业园区独墅湖高教区主入口雕塑工程拉索为特殊索，长度拉索为特殊索，长度22.853 22.853 m m 48.171m 48.171m，索力索力36.9336.93kNkN 50.85kN50.85kN，且不在同一平面内。索体芯部由且不在同一平面内。索体芯部由 1919根的镀锌钢丝（低松弛高强钢丝，强度等级根的镀锌钢丝（低松弛高强钢丝，强度等级16701670MpaMpa）平行扭绞而成，平行扭绞而成， 钢丝束外加绕包带，经绕包后的钢丝束外挤包黑色钢丝束外加绕包带，经绕包后的钢丝束外挤包黑色PE+PE+灰白色灰白色PEPE套管，套管， 制成后索体外径制成后索体外径7070mmmm。拉索系由中间索体和两端热铸锚具组成。拉索的拉索系由中间索体和两端热铸锚具组成。拉索的 上索头固定于大椭圆拱上的预埋拉板上，下索头穿入预埋于小椭圆拱中上索头固定于大椭圆拱上的预埋拉板上，下索头穿入预埋于小椭圆拱中 的钢套管，并作为张拉端。的钢套管，并作为张拉端。 苏州工业园区独墅湖高教区主入口雕塑苏州工业园区独墅湖高教区主入口雕塑 4 4、路面结构、路面结构 优点优点：预应力混凝土路面具有面板薄、接缝数量少、行车平稳、整体性好、：预应力混凝土路面具有面板薄、接缝数量少、行车平稳、整体性好、 使用性能优良、维修费用少、耐久性高等使用性能优良、维修费用少、耐久性高等 缺点缺点：施工复杂、工期较长、初期投资较大等：施工复杂、工期较长、初期投资较大等 世界上第一条预应力混凝土路面世界上第一条预应力混凝土路面：法国：法国LuzancyLuzancy的一座桥梁的引桥路面的一座桥梁的引桥路面 我国在我国在19971997年和年和19981998年分别在南京和徐州建成了两条预应力混凝土路面实年分别在南京和徐州建成了两条预应力混凝土路面实 验段（采用无粘结预应力连续配筋）验段（采用无粘结预应力连续配筋） 通长无粘结预应力筋 石灰石 二灰碎石 预应力混凝土路面 预应力混凝土路面 京沪高铁轨道箱形梁：长京沪高铁轨道箱形梁：长宽宽高：高：32.6m32.6m（24.6m24.6m）12m12m3.0m3.0m 5 5、加固工程、加固工程 预应力加固改造结构的作用预应力加固改造结构的作用 恢复或提高结构的承载力和刚度恢复或提高结构的承载力和刚度 托梁抽柱托梁抽柱 加层改造等加层改造等 原框架 加层改造 钢筋混凝土加固梁 钢筋混凝土加固柱 折线预应力加固柱 预应力混凝土加固柱 托梁抽柱 钢筋混凝土加固柱 预应力筋 四、现代预应力混凝土结构最新发展四、现代预应力混凝土结构最新发展 现代预应力混凝土结构已渗透到土木工程的各个领域，是建造现代预应力混凝土结构已渗透到土木工程的各个领域，是建造高高（高层建（高层建 筑、高耸结构）、筑、高耸结构）、大大（大跨度、大空间结构）、（大跨度、大空间结构）、重重（重载结构）、（重载结构）、特特（特（特 种结构及特殊结构）工程不可缺少的、最为重要的工程结构型式之一，我种结构及特殊结构）工程不可缺少的、最为重要的工程结构型式之一，我 国国“国民经济及社会发展十年规划国民经济及社会发展十年规划“以及以及”八五计划、八五计划、“九五计划九五计划”中都中都 把发展和推广高效预应力结构作为建筑业的基本国策之一把发展和推广高效预应力结构作为建筑业的基本国策之一 1 1、预应力结构型式、预应力结构型式 有粘结预应力混凝土结构（预应力混凝土结构中占主导地位）有粘结预应力混凝土结构（预应力混凝土结构中占主导地位） 无粘结预应力混凝土结构（平板结构、框架结构、路面结构等）无粘结预应力混凝土结构（平板结构、框架结构、路面结构等） 体外预应力混凝土结构体外预应力混凝土结构 ( ( 新型防腐填充物、环氧涂层预应力筋、纤维塑料预应力筋等防腐材料的出新型防腐填充物、环氧涂层预应力筋、纤维塑料预应力筋等防腐材料的出 现及实用化生产现及实用化生产 体外预应力结构的换索及检测方便、布置灵魂、施工快捷、施工质量易保体外预应力结构的换索及检测方便、布置灵魂、施工快捷、施工质量易保 证等优点（在结构加固和改造中广泛应用）证等优点（在结构加固和改造中广泛应用） 节段施工法的应用、斜拉桥和悬索桥发展也促进了体外预应力技术的发展节段施工法的应用、斜拉桥和悬索桥发展也促进了体外预应力技术的发展) ) 2 2、预应力结构体系、预应力结构体系 预应力混凝土框架结构、门架结构、预应力混凝土平板结构都朝更大跨预应力混凝土框架结构、门架结构、预应力混凝土平板结构都朝更大跨 度、更大柱网及标准化方向发展度、更大柱网及标准化方向发展 多功能单层建筑的柱网尺寸扩大到多功能单层建筑的柱网尺寸扩大到1818m m 18m 18m 30m 30m 30m 30m，多层建筑主多层建筑主 要采用要采用9 9m m 11m 11m 18m 18m 24m 24m。 7 7m m以上不同跨度的预应力混凝土平板结构、扁梁结构和密肋楼板结构及以上不同跨度的预应力混凝土平板结构、扁梁结构和密肋楼板结构及 轻型挂墙板将在各种高层建筑结构体系中应用轻型挂墙板将在各种高层建筑结构体系中应用 各种预应力混凝土转换层结构将在高层建筑中应用，提供大空间、大出各种预应力混凝土转换层结构将在高层建筑中应用，提供大空间、大出 入口入口 现代预应力技术拓展到钢结构（预应力钢桁架结构、预应力空间钢结构、现代预应力技术拓展到钢结构（预应力钢桁架结构、预应力空间钢结构、 预应力钢预应力钢混凝土组合结构等）混凝土组合结构等） 预应力砌体结构（小高层建筑、大跨度储液池和筒仓等）预应力砌体结构（小高层建筑、大跨度储液池和筒仓等） 3 3、各型预应力混凝土桥梁将在长江、黄河等大江大河上大桥中得到进一步发展各型预应力混凝土桥梁将在长江、黄河等大江大河上大桥中得到进一步发展 和应用，跨度超过和应用，跨度超过400400m m和和600600m m的斜拉桥和跨度超过千米的特大悬索桥将建成的斜拉桥和跨度超过千米的特大悬索桥将建成 4 4、特种结构工程中将越来越多地采用预应力混凝土结构。在今后二三十年内，特种结构工程中将越来越多地采用预应力混凝土结构。在今后二三十年内， 300300m m以上的预应力混凝土电视塔、直径为以上的预应力混凝土电视塔、直径为5050m m 80m 80m的料库和贮罐、直径为的料库和贮罐、直径为 2020m m 40m40m的压力容器和安全壳等结构工程将建成并投产的压力容器和安全壳等结构工程将建成并投产 5 5、预应力结构新材料预应力结构新材料 混凝土混凝土 高强高强：C50C50 C100C100级高强混凝土不再成为设计施工的警戒区级高强混凝土不再成为设计施工的警戒区 轻质轻质：高强度：高强度/ /自重比为混凝土材料发展的目标。自重比为混凝土材料发展的目标。轻骨料混凝土在工程结构中轻骨料混凝土在工程结构中 的应用的关键是如何配置出轻质、高强、弹性模量大，各种力学性能基本接近的应用的关键是如何配置出轻质、高强、弹性模量大，各种力学性能基本接近 于普通混凝土的轻骨料混凝土，并能够商品化，以利用施工。于普通混凝土的轻骨料混凝土，并能够商品化，以利用施工。 高性能高性能：高性能混凝土（新拌混凝土的高强度，硬化后混凝土的强度和耐久性：高性能混凝土（新拌混凝土的高强度，硬化后混凝土的强度和耐久性 等性能优异）将会得到广泛应用等性能优异）将会得到广泛应用 预应力筋预应力筋（高强度且有一定塑性性能）（高强度且有一定塑性性能） 耐腐蚀预应力筋：耐腐蚀预应力筋：环氧涂层钢筋、环氧涂层钢绞线环氧涂层钢筋、环氧涂层钢绞线 非金属预应力筋非金属预应力筋：纤维塑料筋或：纤维塑料筋或FRPFRP筋，包括：玻璃纤维塑料筋（筋，包括：玻璃纤维塑料筋（GFRPGFRP筋）、筋）、 芳纶纤维塑料筋（芳纶纤维塑料筋（AFRPAFRP筋）、筋）、碳纤维碳纤维塑料筋塑料筋（CFRPCFRP筋）等。筋）等。 特点：自重轻、强度高、抗疲劳性能好、减振性能好和工艺性能好等优点特点：自重轻、强度高、抗疲劳性能好、减振性能好和工艺性能好等优点 6 6、预应力技术将在海洋石油开采平台、海洋储罐和运输船等海洋能源开发设施、预应力技术将在海洋石油开采平台、海洋储罐和运输船等海洋能源开发设施 中应用，预应力混凝土结构将成为今后海洋工程的最大支柱。中应用，预应力混凝土结构将成为今后海洋工程的最大支柱。 7 7、预应力混凝土在今后水工建筑中将继续扩大应用。加固基岩和护坡工程中的、预应力混凝土在今后水工建筑中将继续扩大应用。加固基岩和护坡工程中的 预应力混凝土锚桩、大坝工程中的预应力混凝土闸墩等均将进一步发展。预应力混凝土锚桩、大坝工程中的预应力混凝土闸墩等均将进一步发展。 8 8、预应力混凝土进一步在工程的修复、加固、加层和改造，甚至拆除中发挥其、预应力混凝土进一步在工程的修复、加固、加层和改造，甚至拆除中发挥其 独特的作用独特的作用 9 9、预应力结构设计理论发展预应力结构设计理论发展 现代预应力混凝土结构设计方法已采用概率极限状态设计法和结构可靠度理论现代预应力混凝土结构设计方法已采用概率极限状态设计法和结构可靠度理论 （GB50010-2002GB50010-2002） 部分预应力混凝土和无粘结预应力混凝土结构的性能和计算进一步研究部分预应力混凝土和无粘结预应力混凝土结构的性能和计算进一步研究 预应力混凝土超静定结构的次弯矩、非线性性能、弯矩重分布与调幅以及承载力预应力混凝土超静定结构的次弯矩、非线性性能、弯矩重分布与调幅以及承载力 等进行了深入研究和理论分析等进行了深入研究和理论分析 预应力混凝土结构抗震设计预应力混凝土结构抗震设计 只要正确设计，合理控制预应力度和综合配筋指数，并处理好节点构造，即可具只要正确设计，合理控制预应力度和综合配筋指数，并处理好节点构造，即可具 有良好的延性和耗能能力，在地震区应用有良好的延性和耗能能力，在地震区应用 预应力混凝土结构抗震设计规程（预应力混凝土结构抗震设计规程（JGJ140-2004 J301-2004） 题一题一（要求图文并茂，字数不少于（要求图文并茂，字数不少于10001000字）字） 试简析现代预应力技术在现代土木工程结构中的应用和发展趋势。试简析现代预应力技术在现代土木工程结构中的应用和发展趋势。