混凝土结构基本原理-第十章预应力混凝土结构构件计算

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1、第十章预应力混凝土结构构件计算钢筋混凝土受拉与受弯等构件，由于混凝土抗拉强度及极限拉应变值都很低，所以在使用荷载作用下，通常是带裂缝工作的。因而对使用上不允许开裂的构件，不能充分利用受拉钢筋的强度。为了要满足变形和裂缝控制的要求，则需增大构件的截面尺寸和用钢量，这将导致自重过大，使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。10.1概述10.1.1预应力混凝土的概念第十章预应力混凝土结构构件计算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

2、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。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；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。第十章预应力混凝土结构构件计算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

3、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。第十章预应力混凝土结构构件计算预应力混凝土结构受力示意图第十章预应力混凝土结构构件计算10.1.2预应力混凝土的分类按照使用荷载下对截面拉应力控制要求的不同，预应力混凝土结构构件可分为三种：①全预应力混凝土全预应力混全凝土是指在各种荷载组合下构件截面上均不允许出现拉应力的预应力混凝土构件。大致相当于裂缝控制等级为一级的构件。②有限预应力混凝土有限预应力混凝土是按在短期荷载作用下，容许混凝土承受

4、某一规定拉应力值，但在长期荷载作用下，混凝土不得受拉的要求设计。相当于裂缝控制等级为二级的构件。第十章预应力混凝土结构构件计算③部分预应力混凝土部分预应力混凝土是按在使用荷载作用下，容许出现裂缝，但最大裂宽不超过允许值的要求设计。相当于裂缝控制等级为三级的构件。全预应力混凝土构件具有抗裂性和抗疲劳性好、刚度大等优点，但也存在构件反拱值过大，延性差，预应力钢筋配筋量大，施加预应力工艺复杂、费用高等主要缺点。因此适当降低预应力，做成有限或部分预应力混凝土构件，即克服了上述全预应力的缺点，同时又可以用预应力改善钢筋混凝土构件的受力性能。有限或

5、部分预应力混凝土介于全预应力混凝土和钢筋混凝土之间，有很大的选择范围，设计者可根据结构的功能要求和环境条件，选用不同的预应力值以控制构件在使用条件下的变形和裂缝，并在破坏前具有必要的延性，因而是当前预应力混凝土结构的一个主要发展趋势。第十章预应力混凝土结构构件计算①先张法：先张法就是张拉钢筋先于混凝土构件浇筑成型的方法。先张法构件中，预应力是靠钢筋和混凝土之间的黏结力传递。但是这种力的传递：过程，需要经过一段传递长度ltr才能完成。10.2预应力的施加方法先张法先张法预应力混凝土构件，预应力是靠钢筋与混凝土之间的粘结力来传递的。第十章预

6、应力混凝土结构构件计算第十章预应力混凝土结构构件计算②后张法：后张法就是在构件浇筑成型后再张拉钢筋的施工方法。后张法构件中，预应力主要靠钢筋端部的锚具来传递。后张法第十章预应力混凝土结构构件计算10.3预应力混凝的土材料（1）预应力混凝土结构对混凝土的要求①强度高预应力混凝土只有采用较高强度的混凝土，才能建立起较高的预压应力，并可减少构件截面尺寸，减轻结构自重。对先张法构件，采用较高强度的混凝土可以提高黏结强度，对后张法构件，则可承受构件端部强大的预压力；②收缩、徐变小这样可以减少由于收缩、徐变引起的预应力损失；（2）预应力混凝土结构对

7、钢筋的要求第十章预应力混凝土结构构件计算①高强度预应力混凝土构件在制作和使用过程中，由于种种原因，会出现各种预应力损失，为了在扣除预应力损失后，仍然能使混凝土建立起较高的预应力值，需采用较高的张拉应力，因此预应力钢筋必须采用高强钢筋（丝）；②具有一定的塑性为防止发生脆性破坏，要求预应方钢筋在拉断时，具有一定的伸长率；③良好的加工性能即要求钢筋有良好的可焊性，以及钢筋“镦粗”后并不影响原来的物理性能；④与混凝土之间有较好的黏结强度、先张法构件的预应力传递是靠钢筋和混凝土之间的黏结力完成的，因此需要有足够的黏结强度。第十章预应力混凝土结构构

8、件计算③快硬、早强这样可以尽早施加预应力，加快台座、锚具、夹具的周转率，以利加快施工进度，降低间接费用。10.4.1张拉控制应力σcon张拉控制应力是指张拉预应力钢筋时所控制的最大应力值，其值为张拉设备所控