发布时间 : 星期四 文章我国预应力混凝土结构当前面临的问题和对策更新完毕开始阅读048caa89a0116c175f0e485f
4 预应力混凝土要知识更新和技术改造
我国预应力混凝土的知识来源于50年代初期苏联的规范与教材，由于采用冷处理普通钢筋作为预应力筋，生产工艺设备简单，符合我国国情，有利于捉进我国预应力混凝土的迅速发展。另一方面，当时苏联的设计规范实际上是针对构件的截面核算，而很少涉及构件和结构的设计；教科书只是规范条文和公式的解释而不是从学科出发编写的，具体表现为公式多、符号多、规定多、计算繁杂，令人难以．形成概念，更得不到学科性、系统性的学识。我国编制的规范与编写的教科书虽经几次修改与提高，有所发展与前进，但从总体来讲，由于种种原因，没有跟上时代的步伐，没有能摆脱50年代原苏联预应力混凝土规范的实质。与国外采用高强钢材与弹性理论的现代预应力混凝土学识相比，差距较大，既不利于学习和掌握，也不能适应现代化工程建筑设计应用的需要。值此即将加入世贸组织（WTO）、国际建筑力量竞争日益加剧之际，对我国建筑结构技术水平应有一个清醒的评价。与国外先进技术相比，我国的差距是多方面，现仅举出几个方面的问题进行分析讨论，来说明知识更新的必要性。 4.1 弹性理论与设计计算方法
预加应力的目的主要在于提高使用荷载下构件的性状。现代预应力混凝土构件的截面设计（包括截面形状、尺寸和预应力筋），国际上一般都是按使用荷载下混凝土与钢材应力不超过容许应力限值确定的。这些应力限值是材料实际强度的某一百分率。由于在使用荷载了混凝土和钢材的应力都相对较低，可以假定两者都具有弹性性能，因此应力的计算采用材料力学弹性计算公式是合乎逻辑的。尽管截面是以容许应力为基础确定的，但也要枚核有足够的极限强度，以及校核使用荷载下的构件挠度与抗裂性。如极限强度不足，可以增加普通钢筋弥补。预应力筋的初始张拉应力可按使用荷载下要求的总预加力，通过永存预应力（一般选用0.55～0.6fpu）反算来确定，张拉应力值可造当调整以满足对摩擦损失和永存预应力的要求。50年代原苏联的规范与教材，热衷于推广破损阶段设计法而排斥、否定用弹性理论的容许应力设计法，这对预应力混凝土设计计算造成很大困难，形成既要避免采用许可应力法（称之为旧法）而事实上又不得不采用的尴尬局面。当时为什么要提出要用δan（即相当于混凝土应力为0时预应力筋中的预应力）这一抽象的概念？为什么用严格要求不出现裂缝和一般要求不出现裂缝来划分构件预加应力的程度而不直接用应力划分？原因可能就在这里。这就为设计计算带来很多麻烦。我国对预应力构件截面设计一般都是按极限强度确定的，然后再核算使用荷载下的抗裂性与挠度。对抗裂性的计算，则以张拉控制应力为基点，再求出永存预应力值与抗裂性。这样的计算过程往往要经过多次
反复才能获得满意结果，计算工作量大。 4.2 计算的繁琐与简化
如果对预应力混凝土的原理、生产工艺和生产过程以及各个阶段的预应力损失有所认识与理解，只需用几个基本公式就可以计算直到使用荷载各个阶段的应力与变形。国外教材对简支架预应力截面混凝土应力计算的示意图只配底面预应力筋以示计算公式的来源与应用，简单明了。因为对高强钢材而论，都用曲线或拆线筋，须面没有配预应力筋必要，普通钢筋的影响理论上该用换算截面，但实际上多忽略不计；至于混凝土收缩徐变对普钢的影响是 有的，但也忽略不计。这样做之后，大大简化了公式，对计算精度影响很小。因为高强钢材的配筋率比较小，非预应力普通钢筋配筋率也小，考虑不考虑，对截面特征值和所算的混凝土应力影响都不大，忽略后仍有足够的精度。 我国规范与教科书对简文梁截面应力计算的示意图，底面与项面都配有预应力筋与非预应力普通钢筋，加之要考虑混凝土收缩徐变对普通钢筋引起的压力，单单计算预应力的合力与偏心距就不胜其烦，计算公式之长，令人望而生畏！所谓精确与简化的计算差距，对低强钢材预应力筋的截面应力可能达百分之十几，但对采用高强钢材做预应力筋的截面应力一般仅百分之几而已。裂缝宽度的计算本来就不很精确，完全可以名义拉应力法来代替。其他计算公式也有类似情况，可见我国设计计算方法的简化潜力很大。 4.3 技术名词与本语
应该用国际通用的、正确的名词替代一些陈旧的、不确切、含义不清的名词与术语，例如：用“预应力混凝土”代替“预应力钢筋混凝土”、用“预应力筋（钢材）”代替“预应力钢筋”，因为钢丝、钢绞线并不是钢筋；用“瞬时损失”与“长期损失”代替“混凝土预压前（第一批）损失”与“混凝土预压后（第二批）损失”；“张拉控制应力”应改为“初始张拉力”或“千斤顶张拉力”，因为真正控制预应力混凝土性能和设计的是“永存预应力”或“最终预应力”；对严格要求不出现裂缝、一般要求不出现裂缝和容许出现裂缝是早期的构件分类法，应改为当前国际通用的“全”预应力混凝土“限值”预应力混凝土和“部分”预应力混凝土的分类。这是几个明显的例子，另外还有一些就不再提了。改用这些术语与词组概念明确，与国际接轨，有利于国内外交流。
上述分析，足以说明过去我国行之有效的材料。理论与技术已时过境迁，落后陈旧。为此，对过去围绕低强预应力钢材发展起来的预应力混凝土构件的设计理论、计算方法、计算公式、结构构造、生产工艺与施工技术都有必要知识更新、转变到以来用高强钢材的现代预应力混凝土的轨道上来。为此建设从知识更新、技术
改造出发，吸收国际最新理论与技术成就，编写新的教科书，阐述现代预应力混凝土系统理论和世界公认的设计方法与计算方法；设计规范也要同步进行修改，解决公式多、符号多、规定多、概念少、理论少，以及计算烦琐，逻辑混乱，难以学习和掌握的问题，揭开预应力混凝土的神秘面纱，为普及学科知识、培养大批预应力结构专业人才创造条件。 5 预应力技术要知识普及
我国推广预应力混凝土已有四十多年的历史，但普及程度不高，熟悉业务的专业人才不多，即使是一些甲级大设计院，迄今仍只有少数几个专业工程人员，与60年代相比，进展不大。为什么难普及？原因很多，但最主要的是预应力混凝土学科比较复杂，涉及领域有高强材料、生产工艺、机械设备、设计与施工等专业，而且这些技术交织在一起很难分开，要掌握完整的学科知识，难度的确较大。在实际生产实践中，国外多采用专业分工与合作的方式进行。例如预制预应力混凝土房屋的设计应与预制工厂合作；现浇后张预应力混凝土房屋的设计应与后张技术专业公司合作进行设计。因此预应力混凝土的大学教材，都比较简单，着重于学习预应力混凝土的原理、基本概念与简单的设计计算方法及结构应用，使读者能获得一个对专业的完整的基本知识。因之对设计理论与计算方法力求简单、通俗易懂，而不过分追求精确，等效荷载平衡法，名义拉应力法的广泛应用亦就是这个道理。为了专业知识的普及与推广，也有必要进行知识的更新换代。 由于房屋建筑的设计，建筑师是关键，因之知识的普及，对建筑师只要求了解这种结构的特殊性能、应用领域和经济价值，对结构的具体设计，由结构工程师进行。预应力混凝土知识一旦为建筑师所掌握，就有可能创造出建筑奇迹，以下举出两个世界顶尖级建筑物的实例。 一个是作为2000年奥运会的标志性建筑物——悉尼歌剧院，它是采用预制混凝土块体和后张预应力技术拼装的大悬臂曲面宽间拱壳结构，如果不用预应力技术，建造这样的结构是不可想象的。另一个是美籍华人贝聿明大师设计的、巴黎卢浮宫入口处雄伟壮观的“金字塔形玻璃建筑物”，就是用三维布置的预应力索以保证这一玻璃建筑的几个侧面都是真正的平面，要不是用荷载平衡原理，要做到纯平面几乎是不可能的。
生态承载力与崇明岛生态建设
1 崇明岛生态建设背景
崇明岛是我国第三大岛，也是世界上最大的河口冲积岛，位于长江流域和东部沿海地区 “T” 字形格局的交汇点， 是上海最具潜在战略意义的发展空间之一。 崇明的自然资源数量，特别是滩涂土地面积，风能、太阳能和大量生物能等绿色能源供给状况，以及绵长稳定的深水岸线在本区域都具有一定优势。此外，崇明岛也是目前长三角地区受人类活动，特别是工业化影响较小的地区，素以 “ 水清、土洁、气净 ” 而著称 [18] 。但是，由于崇明岛远离上海市中心，受交通条件的制约，人流，物流和信息流严重受阻，所受辐射影响较小，导致工业和第三产业的规模和经济效益等方面在长江三角洲地区明显缺乏竞争力 [41]，被称为上海的“ 西部 ”，已严重制约了上海市社会经济的全面腾飞。
因此，崇明的发展早已引起了有关方面的高度关注。 2002 年，上海市第八次党代会提出 “ 积极做好崇明开发准备 ”，并随后编制了《崇明岛域总体规划纲要》。 2004 年，国家主席胡锦涛对上海市提出把崇明岛建设成现代化综合性生态岛的规划给予了肯定，希望按照科学发展观的要求，切实规划好、建设好崇明岛。同年，国务院对崇明越江通道可行性给予批复。依照《崇明岛域总体发展规划》，根据崇明岛域自南向北的地带性规律，结合岛域东西两端的特色空间要求和道路布局特征，整个岛域总体布局将形成五大功能分区：崇东分区，以生态示范，休闲运动，国际教育为主体的门户景观区；崇中分区，以森林度假，办公总部，休闲居住为主体的中央森林区；崇北分区，以主题乐园和生态农业为主体的乐园旅游区；崇南分区，全岛人口和产业高度聚集的田园式中心城区；崇西分区，以国际会议，滨湖度假为主体的东方日内瓦式景湖度假区。到 2020 年，崇明将基本建设成为以优美的生态环境为品牌，以闻名的游乐度假为主导，以发达的清洁生产为支撑，环境优美、经济发达、文化繁荣、保障健全、城乡融合的上海世界级城市的生态岛区和最优美的 “ 海上花园 ” ，成为国内领先、国际一流的人类生态环境与 生态活动示范岛区 。科技兴岛 ，从 20 04 年 7 月起，上海市科委组织十几所高校、科研院所和企业的上百名专家，先后几十次上岛，实地调查，倾听建议。十易其稿，一份《崇明生态岛建设科技支撑实施方案 (2005-2007) 》日臻完善。目前，上海市崇明生态科技创新基地已初具规模，市科委布局的 包括“崇明岛生态承载力与生态安全预警系统研究”的一批科研项目正陆续展开，新成