建筑结构 上册 —混凝土结构部分 张玉敏第10章 预应力混凝土构件.ppt

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1、第十章预应力混凝土构件建筑结构（上册）-混凝土结构部分10.1.1预应力混凝土基本概念在普通钢筋混凝土结构或构件中，由于混凝土的抗拉强度及极限拉应变值都很低（其极限拉应变值约为1.0×10-4~1.5×10-4），对使用上不允许开裂的构件，受拉钢筋的应力只能用到20~30N/mm2，不能充分利用其强度。对于允许开裂的构件，当裂缝宽度为0.2~0.3mm时，受拉的钢筋应力也只能用到250N/mm2左右。若采用高强度钢筋，在使用阶段其应力可达到500~1000N/mm2，即在结构中钢筋的强度得到了充分利用，但其裂缝宽度已经很大，以致无法满足裂缝和变形

2、控制的要求。因此，在普通钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋是不能充分发挥其作用的，这就使普通钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。另外，在普通钢筋混凝土结构中，提高混凝土强度等级对增加其极限拉应变的作用是极其有限的，即采用高强度混凝土也是不合理的。10.1.1预应力混凝土基本概念1.预应力混凝土的基本原理在普通钢筋混凝土结构或构件中，由于混凝土的抗拉强度及极限拉应变值都很低（其极限拉应变值约为1.0×10-4~1.5×10-4），对使用上不允许开裂的构件，受拉钢筋的应力只能用到20~30N/mm2，不能充分利用其强度。对于

3、允许开裂的构件，当裂缝宽度为0.2~0.3mm时，受拉的钢筋应力也只能用到250N/mm2左右。若采用高强度钢筋，在使用阶段其应力可达到500~1000N/mm2，即在结构中钢筋的强度得到了充分利用，但其裂缝宽度已经很大，以致无法满足裂缝和变形控制的要求。因此，在普通钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋是不能充分发挥其作用的，这就使普通钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。另外，在普通钢筋混凝土结构中，提高混凝土强度等级对增加其极限拉应变的作用是极其有限的，即采用高强度混凝土也是不合理的。10.1.1预应力混凝土基本概念1.

4、预应力混凝土的基本原理预应力的原理在日常生活中也是常见的，如图所示。一个盛水用的木桶是由一块块木板由竹箍或铁箍箍成的，如图（a）所示，当用力套紧竹箍时，竹箍由于伸长产生拉应力，使木板与木板之间产生预压应力。当木桶盛水后，水压使木桶产生的环向拉应力只能抵消木板板缝之间的一部分预压应力，而木板与木板之间能始终保持受压的紧密状态，木桶就不会开裂和漏水。又如图（b）所示，当从书架上取下一叠书时，由于受到双手施加的压力，这一叠书就如同一横梁，可以承担全部书的重量。这就是预应力的简单原理。10.1.1预应力混凝土基本概念1.预应力混凝土的基本原理下面以如图所

5、示混凝土简支梁为例，说明预应力混凝土的基本概念。在外荷载的作用之前，预先在梁的受拉区施加一对大小相等，方向相反的偏心预压力N，使梁截面下边缘混凝土产生预压应力σc，上边缘产生预拉应力σct，使梁产生反拱，如图（a）所示。在外荷载q（包括梁自重）作用下，梁截面的下边缘将产生拉应力σct，上边缘将产生压应力σc，如图（b）所示；这样梁截面上的最后应力应是上述两种情况下截面应力的叠加，其截面下边缘的拉应力将减至σct－σc，梁上边缘应力一般为压应力，也可能为拉应力，如（c）所示。10.1.1预应力混凝土基本概念1.预应力混凝土的基本原理由于预压力N的大

6、小可控制，这样就可通过对预压力N的控制来达到抗裂控制等级的要求。对抗裂控制等级为一级的构件（严格要求不出现受力裂缝的构件），可使预压力N作用下截面下边缘（使用荷载作用下的受拉侧）的压应力σc大于使用荷载产生的拉应力σct，截面受拉边缘混凝土就不会出现拉应力；对于允许出现裂缝的构件，同样可以通过施加预应力来延缓混凝土的开裂，提高构件的抗裂度和刚度，节约材料，减轻结构的自重，从根本上克服了普通钢筋混凝土抗裂性差的主要缺点，并为采用高强度钢筋和高强度混凝土创造了条件。10.1.1预应力混凝土基本概念1.预应力混凝土的基本原理预应力混凝土实际上就是预先储

7、存了一定压应力的混凝土。对混凝土施加压力的高强度钢筋（称预应力钢筋）既是施加预应力的钢筋，同时也是构件的受力钢筋。由于混凝土的徐变、收缩和其他一些原因会产生较大的预应力损失，所以预应力混凝土构件应采用高强度钢筋，同时应采用高强度混凝土。10.1.1预应力混凝土基本概念2.预应力混凝土结构的主要优点与普通混凝土相比，预应力混凝土具有下列优点：（1）抗裂性好，刚度大由于对构件施加预应力，延缓了裂缝的出现和开展，提高了构件的抗裂度和刚度，增加了结构的耐久性，因此扩大了构件的适用范围，并提高了构件抵抗外部不良环境影响的能力。（2）节约材料，减轻自重能充分

8、发挥高强度钢筋和高强度等级混凝土的性能，减少了钢筋用量和构件截面尺寸，减轻构件的自重，节约材料，降低造价。10.1.1预应力混凝土基本概