预应力混凝土构件计算混凝土结构设计原

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1、10.1预应力混凝土结构的概念一、钢筋混凝土结构的缺欠跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸为200×450mm2，作用均布活荷载标准值qk=10kN/m，均布恒荷载gk=5kN/m。第十章预应力混凝土结构10.1预应力混凝土的概念第十章预应力混凝土结构PrestressedConcreteStructure1第十章预应力混凝土结构10.1预应力混凝土的概念2★产生上述问题原因主要是因为混凝土的抗拉强度太低，导致受拉区混凝土过早开裂，截面抗弯刚度显著降低。★钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，如为增加刚度而加大截面尺寸，会导致自重进一步增大，形成恶性循环

2、。★如增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，造成浪费。★采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯刚度基本与配筋面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。★裂缝宽度与钢筋应力基本成正比，一般Ms=(0.6~0.8)My，如配筋按正截面承载力计算，Ms下sss=(0.5~0.7)fy。对于Ⅱ级钢筋，fy=300MPa，sss=150~210MPa，裂缝宽度已达(0.15~0.25)mm。如采用Ⅵ级高强钢筋，fy=580MPa，则sss=290~406MPa，裂缝宽度已远远超过容许限值。第十章预应力混凝土结构10.1预应力混凝土的

3、概念3二、预应力的基本概念第十章预应力混凝土结构10.1预应力混凝土的概念4由于预加应力spc较大，受拉边缘仍处于受压状态，不会出现开裂；受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混凝土的抗拉强度，一般不会出现开裂；受拉边缘应力超过混凝土的抗拉强度，虽然会产生裂缝，但比钢筋混凝土构件（Np=0）的开裂明显推迟，裂缝宽度也显著减小。第十章预应力混凝土结构10.1预应力混凝土的概念5第十章预应力混凝土结构10.1预应力混凝土的概念预应力混凝土的分类预应力度λ：有效预压应力与使用荷载产生的应力之比：λ＝σpc/σsc(λ=M0/Mλ=N0/N)全预应力混凝土

4、（λ≥1）：当使用荷载作用下，不允许载面上混凝土出现拉应力的构件。相当于裂缝控制等级为一级的构件。限值预应力混凝土（1＞λ≥1－γftk/σsc）：当使用荷载作用下根据荷载效应组合情况，不同程度地保证混凝土不开裂的构件。相当于裂缝控制等级为二级的构件。部分预应力混凝土（1－γftk/σsc＞λ＞0）：当使用荷载作用下，允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过允许值的构件。相当于裂缝控制等级为三级，即允许出现裂缝的构件。钢筋混凝土（λ＝0）6第十章预应力混凝土结构◆在预应力混凝土发展的早期，大多按全预应力混凝土来设计。其抗裂性高、抗疲劳性能好、刚度大、

5、设计计算简单。适用于对抗裂有很高要求的结构，如有防渗漏要求的压力容器（核反应堆压力容器和安全壳）、储液罐和在严重腐蚀环境下需防止钢材锈蚀的结构，以及承受高频反复荷载易产生疲劳破坏的结构。◆但全预应力混凝土也存在着以下的缺点：⑴对抗裂要求过高，导致预应力筋配筋量往往由抗裂要求控制，而不是由承载力条件确定；⑵反拱过大，特别是在恒载小、活荷载大的情况下，混凝土处于长期高预压应力状态，引起徐变和反拱不断增长，以致影响结构的正常使用；⑶从开裂到破坏的过程很短，且破坏后延性小；⑷施加预应力大，对张拉设备、锚具等要求较高，制作费用高。10.1预应力混凝土的概

6、念7第十章预应力混凝土结构10.1预应力混凝土的概念◆事实上，结构产生的裂缝不仅仅是荷载的原因，温度、收缩徐变以及其他因素产生的变形受到约束时（如沉降、水化热等），都可能使全预应力混凝土构件产生裂缝，有的还比较严重。此外全预应力混凝土构件中，由于局部高压应力会产生横向拉应力、剪力和扭转的产生斜拉应力等也会产生裂缝。因此，要完全靠预应力来保证结构中不出现裂缝，不仅技术很难做到，而且在经济上也是不合理的。◆另一方面，近年来对裂缝控制的研究表明，细微裂缝宽度对结构耐久性并无影响。而且施加预应力的构件，即使出现裂缝，当活荷载移去后，裂缝还可以闭合，裂缝

7、的开展是短暂的。因此，从满足结构功能要求的角度，很多情况不必采用全预应力混凝土。适当降低预压应力，容许混凝土出现拉应力或开裂，作成有限预应力或部分预应力混凝土，可以使设计更加合理和经济。◆采用有限预应力或部分预应力混凝土可以节约预应力钢材、有效地控制反拱、提高延性，部分的开裂产生的刚度降低，也有助于结构内力的调整，以减小由于约束变形（如温差、不均匀沉降等）而产生的内力。8第十章预应力混凝土结构10.1预应力混凝土的概念预应力混凝土结构的优缺点：优点：预应力混凝土构件可延缓混凝土构件的开裂，提高构件抗裂度和刚度，并取得节约钢筋，减轻自重的效果，克

8、服了钢筋混凝土的主要缺点。此外，结构自重轻，耐久性好，抗剪能力强，疲劳性能好缺点：构造、施工和计算较钢筋砼构件复杂，且延性也差些。宜优先采用预应力混凝