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淺談預應力如何作用在混凝土中
2011-01-28 00:00

1.為什么使用預應力混凝土
  因為鋼筋混凝土的抗拉性能很差所以存在兩個無法解決的問題:一各是在使用荷載作用下,鋼筋混凝土受拉,受彎等構件通常是帶裂縫工作的.二是從保證結構耐久性出發,必須限制裂縫寬度.為了要滿足變形和裂縫控制的要求,則需增大構件的截面尺寸和用鋼量,這將導致自重過大,使鋼筋混凝土結構用于大跨度或承受動力荷載的結構成為不可能或很不經濟.
理論上講,提高材料強度可以提高構件的承載力,從而達到節省材料和減輕構件自重的目的.但在普通鋼筋混凝土構件中,提高鋼筋強度卻難以收到預期的效果.這是因為,對配置高強度鋼筋的鋼筋混凝土構件而言,承載力可能已不是控制條件,起控制作用的因素可能是裂縫寬度或構件的撓度.當鋼筋應力達到 500~1000N/mm2時,裂縫寬度將很大,無法滿足使用要求.因而,鋼筋混凝土結構中采用高強度鋼筋是不能充分發揮其作用的.而提高混凝土強度等級對提高構件的抗裂性能和控制裂縫寬度的作用也極其有限.
混凝土抗拉強度及極限拉應變值都很低.其抗拉強度只有抗壓強度的1/10~1/18,極限拉應變僅為0.0001~0.00015,即每米只能拉長 0.1~0.15mm,超過后就會出現裂縫.而鋼筋達到屈服強度時的應變卻要大得多,約為0.0005~0.0015,如HPB235級鋼筋就達1×10 -3.對使用上不允許開裂的構件,受拉鋼筋的應力只能用到20~30N/mm2,不能充分利用其強度.對于允許開裂的構件,當受拉鋼筋應力達到 250N/mm2時,裂縫寬度已達0.2~0.3mm..

2. 預應力混凝土的基本原理

為了避免鋼筋混凝土結構的裂縫過早出現,充分利用高強度鋼筋及高強度混凝土,可以設法在結構構件承受使用荷載前,預先對受拉區的混凝土施加壓力,使它產生預壓應力來減小或抵消荷載所引起的混凝土拉應力,從而將結構構件的拉應力控制在較小范圍,甚至處于受壓狀態,以推遲混凝土裂縫的出現和開展,從而提高構件的抗裂性能和剛度.
二、預應力混凝土的分類

根據預加應力值大小對構件截面裂縫控制程度的不同分類

1.全預應力混凝土
在使用荷載作用下,不允許截面上混凝土出現拉應力的構件.屬嚴格要求不出現裂縫的構件.
2.部份預應力混凝土
允許出現裂縫,但最大裂縫寬度不超過允許值的構件.屬允許出現裂縫的構件.
3.無粘結預應力鋼筋
將預應力鋼筋的外表面涂以瀝清,油脂或其他潤滑防銹材料,以減小摩擦力并防銹蝕,并用塑料套管或以紙帶,塑料帶包裹,以防止施工中碰壞涂層,并使之與周圍混凝土隔離,而在張拉機具時可沿縱向發生相對滑移的后張預應力鋼筋.
特點:不需要預留孔道,也不必灌漿,施工簡便,快速,造價較低,易于推廣應用.
三、預應力混凝土的特點

與鋼筋混凝土相比,預應力混凝土具有以下特點:
1.構件的抗裂性能較好.
2.構件的剛度較大.由于預應力混凝土能延遲裂縫的出現和開展,并且受彎構件要產生反拱,因而可以減小受彎構件在荷載作用下的撓度.
3.構件的耐久性較好.由于預應力混凝土能使構件不出現裂縫或減小裂縫寬度,因而可以減少大氣或侵蝕性介質對鋼筋的侵蝕,從而延長構件的使用期限.
4.施工要求高.工序較多,施工較復雜,且需要張拉設備錨具等設施.
注意:預應力混凝土不能提高構件的承載能力.也就是說,當截面和材料相同時,預應力混凝土與普通鋼筋混凝土受彎構件的承載能力相同,與受拉區鋼筋是否施加預應力無關.


 

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