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1、浅谈预应力混凝土l预应力混凝土，为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象，在构件使用（加载）以前，预先给混凝土一个预压力，即在混凝土的受拉区内，用人工加力的方法，将钢筋进行张拉，利用钢筋的回缩力，使混凝土受拉区预先受压力。这种储存下来的预加压力，当构件承受由外荷载产生拉力时，首先抵消受拉区混凝土中的预压力，然后随荷载增加，才使混凝土受拉，这就限制了混凝土的伸长，延缓或不使裂缝出现，这就叫做预应力混凝土。 l【目的】预压应力用来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而将结构构件的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态,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。 预应力混凝土的分类预应力
2、混凝土的分类 l 1、 先张法与后张法 先张法是制作预应力混凝土构件时，先张拉预应力钢筋后浇混凝土的一种方法； 后张法是先浇灌混凝土，待混凝土达到规定强度后再张拉预应力钢筋的一种预加应力方法。 l 2、 全预应力和部分预应力 全预应力是在使用荷载作用下，构件截面混凝土不出现拉应力，即为全截面受压。部分预应力是在使用荷载作用下，构件截面混凝土允许出现拉 应力或开裂，即只有部分截面受压。部分预应力又分为A、B两类：A类指在使用荷载作用下，构件预压区混凝土正截面的拉应力不超过规定的容许值；B类则指在使用荷载作用下，构件预压区混凝土正截面的拉应力允许超过规定的限值，但当裂缝出现时其宽度不超过容许值。可
3、见，以上是按照构件中预加应力大小的程度划分的。 l 3、有粘结预应力与无粘结预应力 有粘结预应力，是指沿预应力筋全长其周围均与混凝土粘结、握裹在一起的预应力。先张预应力结构及预留孔道穿筋压浆的后张预应力结构均属此类。 无粘结预应力，指预应力筋伸缩、滑动自由，不与周围混凝土粘结的预应力。这种结构的预应力筋表面涂有防锈材料，外套防老化的塑料管，防止与混凝土粘结。无粘结预应力混凝土结构通常与后张预应力工艺相结合。无粘结预应力混凝土具有结构自重轻、施工简便、速度快、抗腐蚀能力强、使用性能好、防火性能满足要求、抗震性能好、应用广泛等特点。 预应力混凝土的特点预应力混凝土的特点 l 1）提高了构件的抗裂能
4、力。因为承受外荷载之前预应力混凝土构件的受拉区已有预压应力存在，所以在外荷载作用下，只有当混凝土的预应力被全部抵消转而受拉且拉应变超过混凝土的极限拉应变时，构件才会开裂。 2）增大了构件的刚度。因为预应力混凝土构件正常使用时，在荷载效应标准组合下可能不开裂或只有很小的裂缝，混凝土基本上处于弹性阶段工作，因而构件的刚度比普通钢筋混凝土构件有所增大。 3）充分利用了高强度材料。如前所述，普通钢筋混凝土构件不能充分利用高强度材料。而预应力混凝土构件中，预应力钢筋先被预拉，而后在外荷载作用下钢筋拉应力进一步增大，应而始终处于高拉应力状态，即能够有效利用高强度钢筋；而且钢筋的强度高，可以减小需要的截面面
5、积。与此同时，应该尽可能采用高强度等级的混凝土，以便与高强度钢筋相配合，获得较经济的构件截面尺寸。 4）扩大了构件的应用范围。由于预应力混凝土改善了构件的抗裂性能，因而可用于有防水、抗渗透及抗腐蚀要求的环境；采用高强度材料，结构轻巧，刚度大，变形小，可用于大跨度、重荷载及承受反复荷载的结构。 预应力混凝土的优缺点预应力混凝土的优缺点l优点l1、抗裂性好，刚度大。由于对构件施加预应力，大大推迟了裂缝的出现，在使用荷载作用下，构件可不出现裂缝，或使裂缝推迟出现，所以提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性。l2、节省材料，减小自重。其结构由于必须采用高强度材料，因此可减少钢筋用量和构件截面尺寸，节省钢
6、材和混凝土，降低结构自重，对大跨度和重荷载结构有着明显的优越性。l3、可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。预应力梁混凝土梁的曲线钢筋（束）可以使梁中支座附近的竖向剪力减小；又由于混凝土截面上预应力的存在，使荷载作用下的主拉应力也就减小。这利于减小梁的腹板厚度，使预应力混凝土梁的自重可以进一步减小。l4、提高受压构件的稳定性。当受压构件长细比较大时，在受到一定的压力后便容易被压弯，以致丧失稳定而破坏。如果对钢筋混凝土柱施加预应力，使纵向受力钢筋张拉得很紧，不但预应力钢筋本身不容易压弯，而且可以帮助周围的混凝土提高抵抗压弯的能力。l5、提高构件的耐疲劳性能。因为具有强大预应力的钢筋，在使用阶段因
7、加荷或卸荷所引起的应力变化幅度相对较小，故此可提高抗疲劳强度，这对承受动荷载的结构来说是很有利的。l6、预应力可以作为结构构件连接的手段，促进大跨结构新体系与施工方法的发展l缺点l1、工艺较复杂，对质量要求高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。l2、需要有一定的专门设备，如张拉机具、灌浆设备等。先张法需要有张拉台座；后张法还要耗用数量较多、质量可靠的锚具等。l3、预应力混凝土结构的开工费用较大，对构件数量少的工程成本较高。l4、预应力反拱度不易控制。它随混凝土徐变的增加而增大，造成桥面不平顺。预应力混凝土的材料预应力混凝土的材料 l 1.对预应力钢筋的一些要求： （1）强度要高。预应力钢筋
8、的张拉应力在构件的整个制作和使用过程中会出现各种应力损失。这些损失的总和有时可达到200N/mm以上，如果所用的钢筋强度不高，那么张力时所建立应力甚至会损失殆尽。 （2）与混凝土要有较好的粘结力。特别在先张法中，预应力钢筋与混凝土之间必须有较高的粘结自锚强度。对一些高强度的光面钢丝就要经过“刻痕”、“压波”或“扭结”，使它形成刻痕钢丝、波形钢丝及扭结钢丝，增加粘结力。 （3）要有足够的塑性和良好的加工性能。钢材强度越高，其塑性越低。钢筋塑性太低时，特别当处于低温和冲击荷载条件下，就有可能发生脆性断裂。良好的加工性能是指焊接性能好，以及采用镦头锚板时，钢筋头部镦粗后不影响原有的力学性能等。 我国
9、常用的预应力钢筋有冷拉III级钢筋、冷拉IV级钢筋、冷扎带肋钢筋、热处理钢筋、高强钢丝等。 l2.对预应力混凝土中混凝土的一些要求： （1）强度要高，以与高强度钢筋相适应，保证钢筋充分发挥作用，并能有效地减小构件截面尺寸和减轻自重。 （2）收缩、徐变要小，以减小预应力损失。 （3）快硬、早强，使能尽早施加预应力，加快施工进度，提高设备利用率。 预应力混凝土的经济性预应力混凝土的经济性 l预应力混凝土与普通钢筋混凝土相比较时可以用较少的混凝土和减少1/51/3的钢筋用量；但是钢材单价的差别并不是和重量的差别成比例的。预应力钢筋和预应力混凝土要求高强度和高质量，因而每种材料的单价都比钢筋混凝土所需要的材料的单价高。临时支架和模板可能更贵些，而且必须考虑预应力操作本身的附加费用。这些间接的节约包括减少维修工作或者完全避免维修，而且由于结构有更好的耐久性（由于没有永久性开裂而增加耐久性），以致延长了使用寿命；减少支承结构和基础承担的静重；可以达到较大的跨径和减少支承；减低结构的高度（或者有相同高度的较大跨径）。
