1、李李 珂珂预应力混凝土原理Page Page 2 2 Page Page 3 31.n混凝土作为一种建筑材料，主要缺点之一就是抗拉混凝土作为一种建筑材料，主要缺点之一就是抗拉能力很低，因此钢筋混凝土存在着两个无法解决的能力很低，因此钢筋混凝土存在着两个无法解决的问题：问题：n1 1）使用荷载作用下，钢筋混凝土受拉、受弯等构使用荷载作用下，钢筋混凝土受拉、受弯等构件通常是带裂缝工作的件通常是带裂缝工作的n2 2）从保证结构耐久性出发，必须限制裂缝宽度）从保证结构耐久性出发，必须限制裂缝宽度Page Page 4 4n 为了要满足变形和裂缝控制的要求，则需为了要满足变形和裂缝控制的要求，则需增大构
2、件的截面增大构件的截面尺寸和用钢量尺寸和用钢量，这将导致自重过大，使钢筋混凝土结构用，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。于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。n 理论上讲，理论上讲，提高材料强度提高材料强度可以提高构件的承载力，从而达可以提高构件的承载力，从而达到节省材料和减轻构件自重的目的。到节省材料和减轻构件自重的目的。Page Page 5 5n 提高钢筋强度提高钢筋强度n 但在普通钢筋混凝土构件中，提高钢筋强度却难以收到预但在普通钢筋混凝土构件中，提高钢筋强度却难以收到预期的效果。这是因为，混凝土的极限抗拉应变一般只有期的
3、效果。这是因为，混凝土的极限抗拉应变一般只有0.00010.00015左右，当混凝土受拉开裂时，钢筋中的应左右，当混凝土受拉开裂时，钢筋中的应力只有力只有2030MPa，强度远未充分利用。，强度远未充分利用。n 即便对于允许开裂的构件，规范规定一般的裂缝宽度不得即便对于允许开裂的构件，规范规定一般的裂缝宽度不得大于大于0.20.3mm，与此相应的钢筋拉应力约为，与此相应的钢筋拉应力约为200300MPa左右，这意味着钢筋的应力无法再提高，使高强钢筋无法左右，这意味着钢筋的应力无法再提高，使高强钢筋无法发挥作用发挥作用。Page Page 6 6n 提高混凝土强度等级提高混凝土强度等级n 混凝土
4、的强度提高后，极限拉应变没有太大的变化，弹性混凝土的强度提高后，极限拉应变没有太大的变化，弹性模量的提高也很有限，仍然只能靠加大截面尺寸的方法来模量的提高也很有限，仍然只能靠加大截面尺寸的方法来保证构件的抗裂能力和刚度，既不能节省材料，反而由于保证构件的抗裂能力和刚度，既不能节省材料，反而由于采用高强混凝土而提高了造价。采用高强混凝土而提高了造价。Page Page 7 7n 为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强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，可以设法在荷载作用下的受拉区度钢筋及高强度混凝土，可以设法在荷载作用下的受拉区混凝土，预先施加一定
5、的压应力，使其能够部分或全部抵混凝土，预先施加一定的压应力，使其能够部分或全部抵消由荷载产生的拉应力，以推迟混凝土裂缝的出现和开展消由荷载产生的拉应力，以推迟混凝土裂缝的出现和开展，从而提高构件的抗裂性能和刚度。，从而提高构件的抗裂性能和刚度。Page Page 8 8n 对于普通钢筋混凝土简支梁，在荷载作用下，在梁跨中下对于普通钢筋混凝土简支梁，在荷载作用下，在梁跨中下边缘产生拉应力，混凝土梁很早开裂，且裂缝迅速发展。边缘产生拉应力，混凝土梁很早开裂，且裂缝迅速发展。受 压 区 砼受 拉 区 钢 筋Page Page 9 9n 将拉区受力钢筋事先施加一定预拉应力，然后用螺栓锚紧将拉区受力钢筋
6、事先施加一定预拉应力，然后用螺栓锚紧，这样实际给混凝土施加了一个压应力，形成反，这样实际给混凝土施加了一个压应力，形成反拱拱f1 预压区预压区预拉区预拉区f1f1预拉区预拉区预压区预压区Page Page 1010n 当荷载作用在预应力混凝土上时，混凝土的当荷载作用在预应力混凝土上时，混凝土的预压应力减小预压应力减小或抵消了荷载所引起的混凝土拉应力，或抵消了荷载所引起的混凝土拉应力，从而推迟混凝土裂从而推迟混凝土裂缝的出现和开展，提高构件的抗裂性能和刚度。缝的出现和开展，提高构件的抗裂性能和刚度。f2-f1受 压 区 砼受 拉 区 钢 筋Page Page 1111与钢筋混凝土相比，预应力混凝
7、土具有以下特点：与钢筋混凝土相比，预应力混凝土具有以下特点：1.1.构件的抗裂性能较好。构件的抗裂性能较好。2.2.构件的刚度较大。构件的刚度较大。由于预应力混凝土能延迟裂缝的出现由于预应力混凝土能延迟裂缝的出现和开展，并且受弯构件要产生反拱，因而可以减小受弯构和开展，并且受弯构件要产生反拱，因而可以减小受弯构件在荷载作用下的挠度。件在荷载作用下的挠度。3.3.构件的耐久性较好。构件的耐久性较好。由于预应力混凝土能使构件不出现由于预应力混凝土能使构件不出现裂缝或减小裂缝宽度，因而可以减少大气或侵蚀性介质对裂缝或减小裂缝宽度，因而可以减少大气或侵蚀性介质对钢筋的侵蚀，从而延长构件的使用期限。钢筋
8、的侵蚀，从而延长构件的使用期限。Page Page 1212 4.4.工序较多，施工较复杂，且需要张拉设备和锚具等设工序较多，施工较复杂，且需要张拉设备和锚具等设施。施。因此将预应力混凝土用于不适用的场合，会提高综因此将预应力混凝土用于不适用的场合，会提高综合造价，反而不如普通钢筋混凝土。合造价，反而不如普通钢筋混凝土。注意：注意：预应力混凝土不能提高构件的承载能力。也就预应力混凝土不能提高构件的承载能力。也就是说，当截面和材料相同时，预应力混凝土与普通钢筋是说，当截面和材料相同时，预应力混凝土与普通钢筋混凝土受弯构件的承载能力相同，与受拉区钢筋是否施混凝土受弯构件的承载能力相同，与受拉区钢筋是否施加预应力无关。加预应力无关。Page Page 13134.思考题思考题n 1 1、为什么要采用预应力混凝土？、为什么要采用预应力混凝土？n 2 2、预应力混凝土有哪些特点？、预应力混凝土有哪些特点？n 3 3、对构件施加预应力能否提高构件的承载能力？、对构件施加预应力能否提高构件的承载能力？谢 谢
