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混凝土為什么要預加應力
2011-03-28 00:00

混凝土是抗壓強度高而抗拉強度低的一種結構材料。它的抗拉強度不僅很低,只有抗壓強度的1/15-1/10,而且很不可靠.它的抗拉變形能力也很小.如同玻瑞一樣是脆性的,破壞前沒有明顯預兆。因此素棍凝土只能用于柱墩、重力式擋土墻、地坪、路面等以受壓為主的場合,而不能用于梁、板等受彎構件和結構。

為彌補混凝土抗拉強度太低的缺點.人們首先想到的是對混凝土預期出現拉應力的部位用鋼筋來加強.即用鋼筋來代特混凝土承擔拉力.這種用混凝土受壓、用鋼筋受拉的棍凝土用途很廣、優點很多,但也存在著一個難以克服的本質上的缺陷—開裂。所有鋼筋混凝土受彎、受拉構件,不管配筋少還是配筋多,在使用狀態下幾乎無不開裂,以致影響它的應用范圍與發展前途.開裂帶來的問題主要反映在以下三個方面:

(1)不適用于有抗滲漏要求的結構.也不能用于有侵蝕性介質環境的結構。

(2)背離結構材料向高強輕質發展的大方向。由于混凝土裂縫的寬度和鋼筋的使用應力(應變)大體上是成正比的,1、2級螺紋鋼筋于正常使用狀態下的平均縫寬就已達到。0.2mm(應力大約為180MPa ).采用強度更高的鋼筋.裂縫將更寬,提高混凝土強度級別也無濟于事。因此難以發揮高強鋼材與高強混凝土的強度。

(3)結構自重太大,當用于樓蓋、屋蓋結構時.就顯得截面尺寸大,梁板自重荷載太大,往往占總荷載的一大半。因此不適用于大跨結構、高層建筑結構等現代化工程建設。

由于開裂以及隨之引起的缺陷,用常規結構技術是無能為力的.顯然有效的方法是預加應力,亦即對結構預期將出現拉應力的部位,預先人為地施加壓應力,用以抵消或減少混凝土預期承擔的拉應力。根據結構使用條件的需要.可調整預壓應力的大小來達到使混凝土不受拉、不開裂或約束裂縫寬度的目的。這樣就克服了混凝土抗拉強度太低和鋼筋混凝土容易開裂的缺陷。預加應力的方法雖多,但一般都是通過張拉高強預應力筋的方法實現的,張拉的意圖只是為了使混凝土受壓,因此,可以充分利用高強鋼材和混凝土的強度,從而達到減小混凝土截面、減輕結構自重以及擴大結構應用范圍的目的。由此可見,這種采用高強鋼材預加應力的混凝土是加筋混凝土系列的一個新品種.基本上克服了素混凝土與鋼筋棍凝土兩種結構材料的主要缺點,是鋼筋混凝土的優化、進步與發展.

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