PC后張法軸心受拉構件手算與電算對比分析研究

黃瑞新　岳喜妍　郭亞楠　劉幸迪　王明章　諸葛緒巖

摘 要：為了提高土木工程專業PC后張法軸心受拉構件手算的可靠性，引發土木工程專業大學生對PC后張法軸心受拉構件以及預應力混凝土構件和結構的興趣；本文采用MATLAB語言編制了PC后張法軸心受拉構件手算校核系統Post_PC，通過計算機程序Post_PC與手算的計算結果進行比較，可以對手算計算結果的進行驗證，大大提高PC后張法軸心受拉構件手算的準確性和效率。

關鍵詞：PC；后張法；軸心受拉構件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.224

預應力混凝土軸心受拉構件是混凝土結構中一種典型的受力構件，文章介紹了預應力混凝土不同于一般混凝土構件的計算方法[1]。基于預應力度原理建立的各類預應力混凝土受彎構件截面設計的理論設計計算法，具有概念清楚，使用簡便靈活，能迅速對構件截面尺寸和配筋作出合理選擇的特點。本文將之推廣應用到軸心受拉、偏心受拉、偏心受壓等構件的各類預應力混凝土截面設計中也是可行的，仍保留了其特點[2]。

多年來，作者的教學實踐證明， PC后張法軸心受拉構件設計具有如下缺點：首先，這是土木工程專業大學生第一次接觸到的預應力的概念，學生普遍感覺比較難。其次，在計算過程中，對基本方法、基本構造、施工方法不是很熟悉。最后，在計算過程中經常有錯誤和筆誤。針對學生的這些缺點，本文采用MATLAB語言編制了PC后張法軸心受拉構件手算校核系統Post_PC。通過該軟件，可以引發學生對PC后張法軸心受拉構件手算的興趣。

1 Post_PC軟件介紹

作者用MATLAB語言來開發PC后張法軸心受拉構件手算校核系統，簡稱Post_PC軟件，軟件界面如下圖1所示，可以運用可視化的圖形用戶界面GUI，使學生比較直觀的計算結果，并以Excel表格的形式存儲起來。本軟件，主要研究了PC后張法軸心受拉構件的內力計算、配筋設計、施工階段和使用階段的驗算，操作分三步：讀取數據、界面設計、生成Excel表格。該軟件，可以幫助學生熟練掌握PC后張法軸心受拉構件設計的基本內容，還可以對手算計算結果的進行驗證。

2 PC后張法軸心受拉構件的實例

2.1 教學實例簡介

某24m預應力混凝土屋架下弦桿的計算；試對該下弦桿進行使用階段承載力計算、抗裂驗算，施工階段驗算及端部受壓承載力計算[3]。

2.2 計算結果

計算結果如下表1：

從表1中可以得出Post_PC軟件計算結果和手算計算結果的最大誤差為 ，可以忽略不計。

3 結論

本文通過PC后張法軸心受拉構件的手算和計算機計算，并對計算結果進行了對比分析，得出了如下結論：

（1）PC后張法軸心受拉構件的設計是土木工程專業大學生必備的基本知識，也是該專業大學生了解預應力混凝土的基本內容和施工方法的基本手段；手算的誤差在允許范圍內，可以接受。

（2）利用Post_PC軟件，可以對手算計算結果的進行驗證，大大提高PC后張法軸心受拉構件手算的準確性和效率。 Post_PC軟件的計算結果，可以Excel表格的形式存儲起來，為以后備查提供了很大的方便。

參考文獻：

[1]方立權，劉長榮，彭彥濤.預應力混凝土軸心受拉構件的計算[J].黑龍江水利科技，2006，34（06）：129-130.

[2]黃金華，鄒亞軍.預應力混凝土軸心受拉、偏心受拉、偏心受壓構件截面設計的理論設計計算法 [J].煤炭工程，2002（01）：26-35.

[3]東南大學，同濟大學，天津大學.《混凝土結構》（上、中冊） [M]. 北京：中國建筑工業出版社，2010 .

項目資助：青島農業大學博士創新基金項目，項目編號663-1114321；2015年青島農業大學大學生科技創新項目。