三江通识大讲堂开办至今，始终秉承传播知识、开放包容的宗旨，汇集各领域名师大家，为大家带来了一场又一场饕餮盛宴。2022年，我们为大家邀请到关于人文社科、自然理工和艺术审美的一位又一位国内知名教授、学者来到我校，希望我们的学生们能够通过与专家的现场交流，能够形成独立思考的能力，能够养成全面分析的判断力，能够立足时代，能够把握未来！
11月1日晚，我校邀请东南大学孟少平教授作“预应力是土木工程创新发展的核心技术”的通识讲座。孟教授是东南大学结构工程与桥梁工程博士生导师，国家一级注册结构工程师，中国钢结构协会理事，预应力结构分会副理事长，中国工程建设标准化协会预应力工程专业委员会副主任委员，建设部标准设计专家委员会委员，江苏省土木建筑学会常务理事，预应力专业委员会主任委员，南京土木建筑学会副理事长。主要从事预应力混凝土结构基本理论和设计方法，混凝土结构及预制拼装预应力混凝土结构的抗震能力设计方法与评估，预应力技术在土木工程结构中的合理应用，间接作用下混凝土结构性能和FRP和ECC材料在混凝土结构中应用等方向研究。相应的研究成果分别获得1998年国家科技进步奖二等奖和2014年国家科技进步一等奖。
本次讲座采用腾讯会议与超星直播相结合的方式进行，2000余名学生线上观看并积极互动。讲座开始孟教授以通俗易懂的例子“手加的压力越大，书之间的摩擦力就越大”来告诉我们什么是预应力，从而导入今天的话题——预应力是土木工程创新发展的核心技术。然后具体就“什么是预应力”“建造国家战略的核心技术”“应用与发展”“预应力与混凝土结构”“预应力技术是混凝土结构建造工业化的关键技术”五个方面展开分享，精彩纷呈。
一、什么是预应力
孟老师从木桶和木锯原理入手，让我们更加有效理解预应力的原理。如图中预先张拉拧紧环向竹箍，给木桶板施加预先压力，封闭木板桶间缝隙，以防止渗水。再者看向典型的木锯，当锯条来回运动锯割木料时，使锯条的一部分受拉而另一部分受压。这种薄而狭长的锯条本身并没有什么抗压能力，但由于预先拧紧绳子而受到预拉应力，此时预拉应力超过锯木时引起的压应力，锯条始终处于受拉状态，就不致于发生弯屈失稳遭致破坏。从而我们可以很明显的发现，预应力是预先有目的的施加在结构上的主动作用。
【木桶和木锯的预应力实验】
二、建造国家战略的核心技术
预应力技术在节约资源与环境保护上起到了重要的作用。首先体现在节材方面。采用预应力技术不仅能节省钢材、混凝土20%至30%，还可以减少碳排放，新的形势逼迫形成预应力发展的第二次高峰。其次是延长建筑寿命。全寿命周期成本最小化也是节约资源和环境保护的重要手段之一，而长寿命是实现全寿命周期成本最小化最有效的方法。我国正处于由“大规模兴建”向“新建、检测与维修加固并重”转变的过渡期，基础设施维护成本随之越来越高，社会压力也越来越大。实现可持续发展应尽量延长使用寿命，预应力技术是全寿命周期，成本最小化，是结构功能提升、加固改造的有效手段。最后是降低运营能耗。高层建筑中采用预应力平板可降低层高约10%，截面高度可降低20%~30%。
【预应力技术用于结构改造】
三、应用与发展
中国预应力混凝土技术从1950年代的引进学习到1980年代的推广应用，再到现在技术的创新超越，不能忘记徐百川、杜拱辰、吕志涛和杨宗放教授等先辈作出的重要贡献，正是他们毕生努力，积极引导，预应力混凝土技术得到土木工程技术人员的青睐，预应力混凝土技术的应用处于良性态势，在土木工程结构中占据着重要的作用。
随着预应力混凝土结构的推广应用，通过高校、科研院所、设计与施工单位等相关技术人员的共同努力，预应力混凝土工程结构设计和施工中涉及的技术问题逐步得到了解决，国家相应的结构设计和施工规范、规程和标准制定和修订使预应力混凝土结构在土木工程结构的应用更加规范。
当前，中国在预应力混凝土技术开发应用方面已经走到世界的前列。在面对工程中的关键问题如大跨梁桥、超长结构、高层建筑、重载结构、特种结构时，现代预应力是解决以上瓶颈问题的核心技术。面对重大工程的需求以及课题研究，高校、科研院所、施工单位等着力研发，实现了创新突破，产生了新的理论体系、新的设计方法、新材料与装备、新施工工艺。
四、预应力与混凝土结构
中国土木工程、科研、设计、材料和施工技术人员通过近20年的探索和技术创新，形成了多种适合工业化建造的混凝土结构体系，以适量的机械成本增加获得大幅的人工、材料成本降低。预应力技术是这类混凝土结构工业化建造的关键技术。
杭州湾跨海大桥是一个典型的代表，位于世界三大强潮海湾之一，环境恶劣，使用寿命100年，通过实验研究和理论分析采用混凝土结构耐久性多层次综合防护体系，从提高混凝土本质出发，提高混凝土抗氯离子扩散系数，设置合理的保护层。预应力混凝土结构的应用，确保了混凝土结构的耐久性。
【杭州湾跨海大桥】
五、预应力技术是混凝土结构建造工业化的关键技术
（一）工业化建造的目的
1、降低综合造价，提升结构性能，保证工程质量；
2、综合技术的应用才是工业化建造合适的技术路线；
3、结构构件预制装配是工业化建造的手段之一；
4、工业化建造不等于预制装配化。
（二）混凝土结构工业化建造的核心是机械化和信息化
1、结构混凝土仍然是土木工程结构的主要材料。
2、现浇结构用工多、损耗最大的传统模板和脚手架。
3、高耐久的成型模具采用机械化作业是必然趋势。
（三）降低混凝土结构工程综合造价的方法
1、以适当的机械成本增加获得大幅的人工、材料成本降低。
2、预应力技术是这类混凝土结构工业化建造的关键技术。
六、预应力是提升预制拼装混凝土结构抗震能力的关键技术
针对等同现浇装配式混凝士结构体系已有较为成熟的结构设计理论，且在相关规范中有所体现。我国装配式混疑士结构规范规定节点的设计和施工性能要求以等同现浇为目标，但是等同现浇装配式混疑十结构体系在强震区连接复杂，难以施工；同时也面临与现浇混疑土结构相同的难题。
开发新型装配式结构体系，具有重要意义。东南大学新型自复位框架体系以预应力自复位结合阻尼器耗能为特征，可广泛运用于混凝土结构体系，钢结构体系和木结构体系，美国 PRESSS 项目、美国里海大学、新西兰坎特伯雷大学相关研究表明自复位装配体系可以充分发挥装配特性，实现结构的可控设计，是强震区推广有效途径之一。
三江通识大讲堂开办至今，名师荟萃、百家争鸣、涉足广泛、包罗万象；各行专家博古通今、字字珠玑、引人入胜、韵味无穷，这些都将成为我们人生旅程中最宝贵的记忆。
（通讯：曹吉蓉）
