第十章预应力混凝土构件
第十章 预应力混凝土构件
10.1概述 10.1.1预应力混凝土的概念 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
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
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 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
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。 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
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
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
h2 M 预应力混凝土结构受力示意图
2 h I N e A Np p p pc = + 2 h I M c = ) 2 ( 2 h I N e A h N I M p p p b c p c = − + = − 预应力混凝土结构受力示意图
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
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
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
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
10.1.3施加预应力的方法 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ln才能完成先张法预应力混凝 土构件,预应力是靠钢筋与混凝土之间的粘结力来传 递的。 先张法
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 l tr才能完成。 10.1.3 施加预应力的方法 先张法 先张法预应力混凝 构件，预应力是靠钢筋与混凝土之间的粘结力来传 递的。 土
Mp 传递长度l
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。 爱 后张法
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