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