1)混凝土预应力混凝土结构构件所用的混凝土，需满足下列要求：①强度高。因此，《混凝土结构设计规范》规定，预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C30。为了避免预应力混凝土构件发生脆性破坏，要求预应力钢筋在拉断前，具有一定的伸长率。我国目前用于预应力混凝土构件中的预应力钢材主要有钢绞线、钢丝、热处理钢筋三大类。钢绞线的极限抗拉强度标准值可达1860 N/mm2，在后张法预应力混凝土中采用较多。......
2023-09-19
预应力混凝土结构设计原理
【摘要】：为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，可以设法在结构构件受荷载前，用预压的办法来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，甚至使其处于受压状态。现以图8.2所示预应力混凝土简支梁为例，说明预应力混凝土结构的基本原理。图8.2预应力混凝土简支梁在荷载作用之前，预先在梁的受拉区施加偏心压力N，使梁下边缘混凝土产生预压应力为σc，梁上边缘产生预拉应力σct，如图8.2所示。
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，其极限拉应变为(0.1～0.15)×10-3，即每米只能拉长0.1～0.15 mm，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，受拉钢筋的应力只能用到(20～30)N/mm2，此时的裂缝宽已达到0.2～0.3 mm，构件耐久性有所降低，故不宜用于高湿度或侵蚀性环境中。为了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。如果采用高强度钢筋，在使用荷载作用下，其应力可达(500～1 000)N/mm2，此时的裂缝宽度将很大，无法满足使用要求。因此，钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋不能充分发挥其作用。
为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，可以设法在结构构件受荷载前，用预压的办法来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，甚至使其处于受压状态。在构件承受荷载以前预先对混凝土施加压应力的方法有多种，有配置预应力钢筋，再通过张拉或其他方法建立预加应力的；也有在离心制管中采用膨胀混凝土生产的自应力混凝土等。本章所讨论的预应力混凝土构件是指常用的张拉预应力钢筋的预应力混凝土构件。
现以图8.2所示预应力混凝土简支梁为例，说明预应力混凝土结构的基本原理。
图8.2 预应力混凝土简支梁
在荷载作用之前，预先在梁的受拉区施加偏心压力N，使梁下边缘混凝土产生预压应力为σc，梁上边缘产生预拉应力σct，如图8.2(a)所示。当荷载q(包括梁自重)作用时，如果梁跨中截面下边缘产生拉应力σct，梁上边缘产生压应力σc，如图8.2(b)所示。这样，在预压力N和荷载q共同作用下，梁的下边缘拉应力将减至σct-σc。梁上边缘应力一般为压应力，但也有可能为拉应力，如图8.2(c)所示。如果增大预压力N，则在荷载作用下梁的下边缘的拉应力还可减小，甚至变成压应力。
由此可见，预应力混凝土构件可延缓混凝土构件的开裂，提高构件的抗裂度和刚度，还能节约钢筋，减轻自重，克服钢筋混凝土的主要缺点。
预应力混凝土具有很多优点，其缺点是构造、施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂，且延性也差些。
下列结构物宜优先采用预应力混凝土：
①要求裂缝控制等级较高的结构；
②大跨度或受力很大的构件；
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