预应力混凝土结构的基本原理与计算原则

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1、第十章预应力混凝土结构的基本原理与计算原则10.1.1预应力混凝土的概念§10.1预应力混凝土的基本原理跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸为200×450mm2，作用均布活荷载标准值qk=10kN/m，均布恒荷载gk=5kN/m。一、普通钢筋混凝土的不足★产生上述问题原因主要是因为混凝土的抗拉强度太低，导致受拉区混凝土过早开裂，截面抗弯刚度显著降低。★钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，如为增加刚度而加大截面尺寸，会导致自重进一步增大，形成恶性循环。★如增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，造成浪费。★采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯刚度基本与配

2、筋面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。★裂缝宽度与钢筋应力基本成正比。因而，钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋是不能发挥其作用的。而提高混凝土强度等级对提高构件的抗裂性能和控制裂缝宽度的作用也不大。预应力混凝土结构就是构件在承受外荷载之前，人为地预先通过张拉钢筋对结构使用阶段产生拉应力的混凝土区域施加压力，构件承受外荷载后，此项预压应力将抵消一部分或全部由外荷载所引起的拉应力；从而推迟裂缝的出现和限制裂缝的开展。二、预应力的基本原理由于预加应力spc较大，受拉边缘仍处于受压状态，不会出现开裂；受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混凝土的抗拉强度，一般不会出现开裂；受拉边缘应

3、力超过混凝土的抗拉强度，虽然会产生裂缝，但比钢筋混凝土构件（Np=0）的开裂明显推迟，裂缝宽度也显著减小。三、预应力混凝土的特点预应力混凝土结构与普通混凝土结构相比,其主要优点是：①提高构件的抗裂度，改善了构件的受力性能。因此适用于对裂缝要求严格的结构；②由于采用了高强度混凝土和钢筋，从而节省材料和减轻结构自重，因此适用于跨度大或承受重型荷载的构件；③提高了构件的刚度，减少构件的变形，因此适用于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件；④提高了结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能力。预应力混凝土结构的缺点是需要增设施加预应力的设备，制作技术要求较高，施工周期较长。预应力混凝土

4、结构的发展1.力学与实践；生活中预应力；2.预应力混凝土的发展应用；初期阶段：1886年前后，加利福尼亚旧金山工程师申请了在混凝土拱内张紧钢拉杆作楼板的专利，1888年，德国，在混凝土楼板受荷前用施加拉力的钢筋来加强混凝土的专利，1908年，美国的学者提出了二次张拉的建议1925年内布拉斯加州试用无粘结的做法工程实用阶段法国的弗莱西奈E.Freyssinet在1928年考虑混凝土收缩和徐变产生的损失，提出预应力混凝土必须采用高强钢材和高强混凝土，这是预应力混凝土在理论上关键的突破直到1939年，E.Freyssinet发明了短部锚固用的锥形契等，在工艺上提供了切实可行的方

5、法，使预应力结构得到工程应用的真正推广40年代，弗莱西奈E.Freyssinet设计跨越法国马恩河，孔径为55m的大桥，人们才接受预应力损失可以控制和计算的见解世界普及阶段美国：大规模的预应力混凝土的推广，是第二次世界大战结束后，由于西欧对工业、交通、城市建设急待恢复和重建，钢材供应十分紧张的情况下，原先钢结构的工程纷纷改为预应力混凝土结构，应用范围，也从桥梁、工厂扩大到土木、建筑工程的各个领域。我国预应力的发展50、60年代：预制构件，3-6米的楼板，吊车梁，大型屋面板，12–18米的大梁，36米以内的屋架等－提倡工业化施工70年代，北京和江、浙一带建了少量的预应力框架

6、结构80年代：由于无粘结预应力混凝土的推广，多、高层大开间的预应力平板体系，大量地采用预应力混凝土结构桥梁，特种结构等大量采用预应力混凝土结构90年代：高层房屋的楼板跨度大；采用预应力梁减少。大跨度结构（大跨度桥梁）；特种结构（防漏、防渗和压力容器）；对构件的刚度和变形控制要求较高的结构构件。四、预应力混凝土的应用10.2预应力混凝土的分类1、按施加预应力的方法分：先张法预应力混凝土后张法预应力混凝土2、按施加预应力的程度分：3、按预应力钢筋与混凝土的黏结状况分：全预应力混凝土部分预应力混凝土有黏结预应力混凝土无黏结预应力混凝土1、先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土1

7、）先张法预应力混凝土工序：钢筋就位张拉预应力钢筋临时锚固钢筋，浇注混凝土放松预应力筋，混凝土受压。特点：依靠钢筋与混凝土间的黏结力先张法2）后张法预应力混凝土工序：制作构件，预留孔道穿筋张拉预应力钢筋锚固钢筋，孔道灌浆特点：依靠构件两端的锚固装置后张法(Pretension)后张法Post-tension2、全预应力混凝土和部分预应力混凝土国际预应力混凝土协会和欧洲混凝土委员会建议将配筋混凝土分为4个等级：即Ⅰ级（全预应力混凝土）、Ⅱ级（有限预应力混凝土）、Ⅲ级（部分预应力混凝土）、Ⅳ级（普通钢筋混凝土）。①全预应力混凝土全预