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第1章 绪论1

1.1预应力结构在国内外的发展简史1

1.1.1国外的发展简史1

1.1.2国内的发展简史2

1.2预应力结构的发展现状3

1.3预应力结构的概念10

1.3.1预应力混凝土的定义11

1.3.2对预应力混凝土的四种理解12

1.4预应力结构的优越性及应用范围15

1.4.1预应力结构的优越性15

1.4.2预应力混凝土的使用范围17

参考文献17

第2章 次内力计算理论19

2.1国内外次内力计算方法19

2.1.1已有方法介绍19

2.1.2次剪力计算21

2.1.3约束次内力法25

2.1.4约束次内力法与现有方法的比较26

2.2设计中考虑次内力的必要性27

2.2.1两种极限状态的定义28

2.2.2各国历年规范有关次内力预应力效应的规定29

2.2.3现有计算方法的分析和公式推导33

参考文献36

第3章 全面考虑约束影响的设计方法37

3.1概述37

3.1.1现代预应力结构特点37

3.1.2已有的研究工作及其不足37

3.2约束作用对次内力的影响因素分析42

3.2.1现有的几种影响因素总结42

3.2.2有效预应力47

3.2.3线形分布52

3.2.4预应力结构中预应力筋偏移的影响56

3.2.5路效、时效问题62

3.2.6空间效应影响63

3.3全面考虑次内力的设计公式74

3.3.1荷载效应组合74

3.3.2现代预应力混凝土结构两阶段设计建议76

3.3.3小结81

参考文献81

第4章 体外预应力混凝土结构83

4.1概述83

4.2体外预应力混凝土受弯构件承载力计算84

4.2.1受弯构件正截面破坏形态及承载力计算的特点84

4.2.2体外预应力筋的应力增量计算研究87

4.2.3体外预应力受弯构件斜截面承载力计算方法研究93

4.3体外预应力受弯构件使用性能计算方法研究98

4.3.1基于等效折减系数的受弯构件短期挠度计算方法99

4.3.2基于等效折减系数的最大裂缝宽度验算方法104

4.3.3受弯构件长期使用性能分析方法105

4.4体外预应力梁动力性能研究116

4.4.1体外预应力梁的自由振动方程116

4.4.2体外索自由长度与预应力结构共振的预防121

4.5小结123

参考文献124

第5章 预应力型钢混凝土结构设计理论研究127

5.1概述127

5.2预应力型钢混凝土框架竖向静力试验129

5.2.1试验设计129

5.2.2试验现象与结果132

5.2.3总结与探讨139

5.3预应力型钢混凝土框架梁截面承载力计算141

5.3.1正截面抗弯承载力141

5.3.2斜截面抗弯承载力144

5.4预应力型钢混凝土框架梁使用性能计算146

5.4.1开裂弯矩146

5.4.2挠度146

5.4.3最大裂缝宽度148

5.5预应力型钢混凝土框架梁塑性设计方法150

5.5.1塑性设计方法150

5.5.2弯矩调幅156

参考文献160

第6章 缓粘结预应力混凝土结构162

6.1概述162

6.2缓粘结筋特点163

6.3预应力损失164

6.3.1测试设备及测试方法164

6.3.2张拉测试结果166

6.3.3实测结果分析170

6.3.4小结174

6.4缓粘结预应力混凝土梁对比试验175

6.4.1概述175

6.4.2试验加载制度175

6.4.3试验结果176

6.4.4缓粘结与有粘结的对比研究187

6.4.5小结189

6.5小结190

参考文献191

第7章 有粘、无粘预应力混合配筋结构192

7.1概述192

7.2有限元模拟方法193

7.2.1概述193

7.2.2有限元模型的建立193

7.2.3试验验证有限元方法的合理性197

7.3无粘结筋应力增量计算198

7.3.1参数分析199

7.3.2计算公式的建立216

7.4承载力及正常使用极限状态计算219

7.4.1抗弯承载力219

7.4.2短期刚度220

7.4.3最大裂缝宽度224

7.5小结225

参考文献227

第8章 后张预应力叠合结构理论及设计方法228

8.1概述228

8.2后张叠合结构受力特点228

8.3受力各阶段状态计算229

8.3.1先张法对预制梁施加预应力229

8.3.2预应力预制梁一次受力230

8.3.3后张法对叠合梁施加预应力237

8.3.4混合配预应力筋叠合梁二次受力243

8.3.5配筋界限249

8.4有限元模拟方法251

8.4.1叠合层的模拟251

8.4.2无粘结预应力筋模拟252

8.4.3模型中主要接触关系的选用252

8.4.4模拟实例253

8.5小结256

参考文献257

第9章 大跨预应力混凝土结构的抗震设计258

9.1概述258

9.2竖向低周反复荷载下预应力型钢混凝土框架试验研究259

9.2.1实验设计259

9.2.2试验现象及破坏形态263

9.2.3试验结果分析265

9.2.4小结277

9.3预应力井式梁框架的振动台模型试验278

9.3.1试验概况及目的278

9.3.2试验模型的设计制作280

9.3.3测试内容及测点布置289

9.3.4试验用地震波波形293

9.3.5加载阶段296

9.3.6模型的基本动力特性298

9.3.7模型的动力反应303

9.3.8小结308

9.4预应力井式梁框架的弹性地震反应分析309

9.4.1简介309

9.4.2振型组合方法和振型截断310

9.4.3竖向地震内力313

9.4.4小结321

9.5预应力井式梁框架地震反应的静力弹塑性分析方法321

9.5.1简介321

9.5.2结构抗震的静力弹塑性分析322

9.5.3能力谱方法的基本原理324

9.5.4预应力井式梁框架结构竖向地震反应的静力弹塑性分析方法328

9.5.5基于非弹性需求谱的能力谱法330

9.5.6小结331

9.5.7算例分析331

9.6混合配置预应力筋混凝土梁在竖向低周反复荷载下的抗震性能335

9.6.1概述335

9.6.2低周反复荷载下的有限元模型336

9.6.3试验验证340

9.6.4竖向低周反复荷载下梁的有限元分析341

9.6.5小结356

参考文献356

第10章 火灾下预应力混凝土结构计算理论及抗火设计方法358

10.1概述358

10.2高温下材料的热工及力学性能360

10.2.1混凝土360

10.2.2钢筋367

10.2.3预应力钢丝、钢绞线371

10.3高温下材料的蠕变模型及试验研究375

10.3.1蠕变的基本力学行为375

10.3.2蠕变行为的本构描述376

10.3.3高温下混凝土的非弹性变形模型377

10.3.4高温下钢筋的蠕变模型378

10.3.5预应力钢丝的高温蠕变试验研究379

10.3.6预应力钢筋高温蠕变引起预应力损失有限元分析381

10.4火灾下结构非线性温度场分析384

10.4.1概述384

10.4.2火灾下结构非线性温度场有限元理论384

10.4.3火灾下结构温度场非线性有限元程序PFIRE-T编制388

10.4.4PFIRE-T程序在仿真分析中的应用392

10.5火灾下预应力混凝土结构有限元计算理论与分析399

10.5.1结构分析的基本假定399

10.5.2温度场和应力场耦合的增量有限元格式400

10.5.3火灾下预应力混凝土结构非线性有限元程序PRC-FIRE编制406

10.5.4程序计算与试验结果比较412

10.5.5结构参数对抗火性能影响分析414

10.6预应力混凝土结构抗火设计方法416

10.6.1现有抗火设计方法评述416

10.6.2基于计算的预应力结构抗火设计思想419

10.6.3火灾荷载的确定及荷载组合420

10.6.4预应力混凝土结构抗火设计方法423

10.6.5预应力混凝土结构抗火设计实例431

10.6.6本节小结437

10.7小结437

参考文献438

第11章 预应力混凝土耐久性设计442

11.1概述442

11.2氯离子侵蚀钢绞线试验444

11.2.1研究背景444

11.2.2试验方案446

11.2.3试验数据分析459

11.3有限元模拟方法463

11.3.1坑蚀钢绞线模拟463

11.3.2锈蚀钢绞线预应力梁模拟473

11.4既有构件承载力计算484

11.4.1锈蚀普通钢筋混凝土梁承载力计算484

11.4.2预应力筋锈蚀的影响485

11.4.3基本假定及破坏模式486

11.4.4锈蚀预应力计算公式及应用487

11.5预应力筋锈蚀对刚度及变形的影响和修正492

11.5.1预应力梁刚度计算方法简介492

11.5.2规范中梁刚度计算方法493

11.5.3预应力筋锈蚀后对刚度的影响495

11.5.4变形计算496

11.6小结499

参考文献500

第12章 超长预应力混凝土结构设计方法503

12.1超长混凝土结构503

12.1.1超长与广义超长概念503

12.1.2“抗”、“放”与“防”在超长结构中的应用504

12.2超长预应力混凝土结构简化计算理论505

12.2.1（等效）温度作用及作用效应组合505

12.2.2预应力控制超长混凝土结构开裂的本质506

12.2.3超长混凝土结构的长度限值问题510

12.2.4规则平面多跨框架结构的约束系数与预应力作用511

12.2.5具有连续约束刚度结构的约束系数与预应力作用514

12.2.6基于临界约束系数的超长混凝土结构定义516

12.2.7考虑混凝土时随特性的约束系数修正517

12.3温度作用及基本理论517

12.3.1传热基本理论517

12.3.2混凝土结构中气温变化的影响范围519

12.3.3楼板的一维准稳态温度场521

12.3.4楼盖的二维温度场有限元分析521

12.3.5太阳辐射的影响524

12.3.6某超长结构温度应力初步分析525

12.4泵送混凝土收缩徐变试验531

12.4.1引言531

12.4.2混凝土收缩徐变532

12.4.3泵送混凝土收缩徐变预测模型532

12.4.4国家会展中心泵送混凝土收缩徐变试验研究534

12.4.5泵送混凝土收缩徐变效应有限元分析538

12.4.6小结542

参考文献542

第13章 超长预应力混凝土结构施工过程分析543

13.1研究意义543

13.2研究现状543

13.3超长预应力结构施工过程计算理论545

13.3.1结构的预应力施工过程545

13.3.2考虑施工过程的温差反应计算550

13.3.3超长结构施工过程中的时间效应、路径效应耦合551

13.4结构施工过程的有限元实现554

13.4.1结构构件的有限元模拟554

13.4.2结构体系建造过程模拟556

13.4.3预应力作用的有限元模拟558

13.4.4结构热应力计算561

13.4.5混凝土收缩徐变作用的有限元计算方法561

13.4.6非线性有限元方程的求解563

13.4.7施工临时支撑体系的处理563

13.5环形预应力混凝土超长结构施工模拟565

13.5.1结构温湿度与收缩徐变作用取值566

13.5.2有限元模型简化566

13.5.3模拟施工过程567

13.6结果分析569

13.6.1施工顺序对预应力效应的影响569

13.6.2施工顺序对温差效应的影响572

13.6.3综合作用下的结构反应573

13.6.4不同施工时间段对结构的影响576

13.7小结580

参考文献580

第14章 超长预应力混凝土结构的概率分析方法583

14.1结构概率计算方法简介583

14.2拉丁超立方抽样方法基本原理584

14.3样本点生成策略改进586

14.4超长预应力混凝土结构的概率分析实例589

14.4.1工程概况与有限元分析模型589

14.4.2分析中的不确定性因子592

14.4.3敏感性分析594

参考文献601

第15章 预应力结构分析与设计实例602

15.1非荷载作用下的复杂超长结构内力分析算例分析602

15.1.1水化放热引起的温降值计算602

15.1.2混凝土随龄期变化的应力松弛系数603

15.1.3混凝土随龄期变化的弹性模量604

15.1.4混凝土的收缩应变605

15.1.5超长混凝土结构非荷载应力的计算607

15.2复杂超长预应力混凝土结构的有限元分析610

15.2.1屋面有限元分析610

15.2.2地下室梁板有限元分析622

15.2.3地下室墙板有限元分析622

15.2.4地下室墙板施工过程分析638

15.3大体量超长预应力结构多点激励作用下的地震反应分析648

15.3.1工程概况648

15.3.2行波效应分析650

15.3.3分析结果654

参考文献673