預應力

科學知識 9547 1687 2014-11-24

預應力,從字面意思理解,「預」是提前的意思,「應力」是鋼索截面單位面積受到的力。預應力就是在構件中提前加力來應對鋼結構本身所受到的荷載,包括屋面自身重量的荷載、風荷載、雪荷載、地震荷載作用等等。

預應力鋼結構就是通過分析計算,預測外荷載到來時力的大小和方向,在此之前給鋼結構施加與外荷載效應方向相反的力,將外荷載效應全部或部分抵消掉,從而提高承載能力。我們知道,屋頂如果承受不住外荷載的壓力,就會坍塌;反之,如果它能承受的荷載越大,就越安全越堅固。鋼筋混凝土、鋼構件堆砌的建築確實堅固,但那是建立在大量材料消耗的基礎上,且難以構建大跨度結構。而預應力鋼結構不需要把構件的截面加大,不用增加鋼材、消耗材料,而是通過鋼索施加預應力來調整鋼結構的受力狀態,使受拉構件「柔」,受壓構件「剛」,從而達到節省鋼材、體系輕巧的效果,頗有四兩撥千斤的意味。

在結構承受外荷載之前,預先對去在外荷載作用下的受拉區施加壓應力,以改善結構使用的性能的結構型式稱之為預應力結構。

如木桶,在還沒裝水之前採用鐵箍或竹箍套緊桶壁,邊對木桶壁產生一個環向的壓應力,若施加的壓應力超過水壓力引起的拉應力,木桶就不會開裂漏水。在圓形水池上作用預應力就像木桶加箍一樣。同樣,在受彎構件的荷載加上去之前給構件施加預應力就會產生一個和與荷載作用產生的變形相反的變形,荷載要構件沿他作用方向發生變形之前必須最先把這個與荷載相反的變形抵消,才能繼續使構件沿荷載方向發生變形。這樣,預應力就像給構件多施加了一道防護一樣。

預應力就要在機械、建築中用的多。



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