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发展至今,预应力技术特别是后张预应力技术在国民经济各个领域已有相当广泛的应用,预应力混凝土已成为最重要的一种结构工程材料。由于发展的阶段性,关于预应力混凝土结构的设计方法尚未完善。为了充分发挥预应力混凝土结构的优点,使其得到更加广泛、安全的应用,完善预应力混凝土结构的计算原理与设计方法显得十分重要。本文旨在通过对后张预应力混凝土的原理和设计进行比较全面的研究,并通过若干问题的分析与探讨,得到具有指导实际工程设计意义的结论,对后张预应力混凝土框架结构的有关理论及设计方法提出自己的看法。
首先,在深入理解后张预应力混凝土框架结构设计理论的基础上,运用VC++和0-Basic混合编程的方法,编制了后张预应力混凝土框架梁设计程序YYL,通过实例的计算,验证了程序的准确性和可靠性。程序YYL拥有九个子程序,依次可完成后张预应力混凝土框架结构的设计,包括有粘结预应力钢筋和无粘结预应力钢筋的设计。
从预加力的“等效转换”的概念入手,阐明预应力是如何作用于结构,并提出了预应力等效荷载的计算方法。
鉴于现今应用比较广泛的多跨连续预应力混凝土框架结构,一般采用多束曲线组成的预应力钢筋布置方式,本文自行推导了多段抛物线相接的束形几何计算公式。同时提出了基于强度要求求解非预应力钢筋用量的计算方法。
通过算例,对后张有粘结预应力钢筋与无粘结预应力钢筋孔道摩擦损失值进行了比较,发现二者在曲线布筋多跨时,损失值差别很大,这一特点在方案设计时应该考虑。
通过算例,对后张无粘结预应力与有粘结预应力混凝土在受弯承载力、变形等方面进行计算和比较,定性提出一些有益的结论,为结构设计方案选择提供了依据。
本文以等双跨预应力混凝土框架梁为例,进行了改变预应力钢筋合力点至截面受拉边缘的距离对次弯矩效应产生的影响分析,同时对单跨框架梁反弯点位置进行了探讨和分析,得到的结论对实际工程设计具有指导作用。
最后,本文提出了一种新的后张预应力混凝土框架结构整体分析与设计方法。使用本文自行开发的后张预应力混凝土框架梁设计程序YYL,估算预应力钢筋数量并计算等效荷载值,结合常规结构设计软件广厦建筑结构CAD,将等效荷载作为恒荷载加载到框架结构上,进行结构的整体分析,实现后张预应力混凝土框架结构设计。经过实例计算结果的比较与分析,证明了该方法是可行的与必要的。