(五)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的墓本概念
1．預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，由于混凝土的極限抗拉應(yīng)變較小(約為0．0001—0．00015)，在使用荷載的作用下，構(gòu)件均帶裂縫工作。對于使用亡要求不開裂的構(gòu)件，受拉鋼筋的應(yīng)力為20~30N／mm2，遠(yuǎn)小于其屈服強(qiáng)度；如果鋼筋應(yīng)力達(dá)到250N／mm2時(shí)，裂縫寬度已達(dá)0．2—0．3mm，不宜在高濕度及侵蝕性環(huán)境中使用?？傊?，普通混凝土構(gòu)件由于抗裂性能較差，控制裂縫開展的能力較弱，不易充分利用高強(qiáng)材料，而預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)則可以解決這些問題。
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，是在結(jié)構(gòu)承受外荷載之前，預(yù)先施加壓力，使其在外荷載作用時(shí)的受拉區(qū)混凝土內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，以抵消或減小外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力。這樣，構(gòu)件在正常使用情況下將不開裂或裂縫寬度較小。采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的原因主要有以下幾方面：
(1)滿足裂縫控制要求，以改善普通混凝土構(gòu)件的抗裂性能；
(2)充分利用高強(qiáng)度材料，因鋼筋預(yù)先受拉混凝土受壓，則在使用荷載的作用下，就能充分利用高強(qiáng)度的鋼筋；
(3)提高構(gòu)件的剛度，由于提高了構(gòu)件的抗裂度或減小了裂縫的寬度，使剛度不致因裂縫而降低太多。同時(shí)，由于預(yù)加壓力的偏心作用使構(gòu)件產(chǎn)生的反拱(反向撓曲)，還可以抵消或減小在使用荷載作用下的變形。
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可以分為全預(yù)應(yīng)力混凝土和部分預(yù)應(yīng)力混凝土。當(dāng)構(gòu)件是按使用荷
損失σl3，它可以采用兩次升溫的辦法以減小損失；
(4)鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失σl4，它可以采用超張拉的辦法以減小損失；
(5)混凝土收縮、徐變所引起的預(yù)應(yīng)力損失σl5，它可以參考減小混凝土收縮、徐變的辦法以減小損失；
(6)用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件，由于混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損 失σl6。
《混凝土規(guī)范》規(guī)定，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在各階段的預(yù)應(yīng)力損失值宜按表7-18進(jìn)行組合。
各階段的預(yù)應(yīng)力損失值 表7-18
預(yù)應(yīng)力損失值的組合 先張法構(gòu)件 后張法構(gòu)件
混凝土預(yù)壓前的損失σlІ σl1＋σl2＋σl3＋σl4 σl1＋σl2
混凝土預(yù)壓后的損失σlII σl5 σl4＋σl5＋σl6
如果求得的預(yù)應(yīng)力總損失值σl小于下列數(shù)值時(shí)，則按下列數(shù)值取用：
先張法：100N／mm2；
后張法：80N／mm2。
4．預(yù)應(yīng)力構(gòu)件和非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的比較
現(xiàn)對兩種構(gòu)件進(jìn)行比較。一種是普通鋼筋混凝上構(gòu)件．另一種是截面尺寸，材料及配 筋數(shù)量均與普通構(gòu)件相同的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。通過兩種構(gòu)件的比較，說明預(yù)應(yīng)力混凝土 構(gòu)件的受力特點(diǎn)如下：
（1）在非預(yù)庖力構(gòu)件中，在構(gòu)件開裂前鋼筋的應(yīng)力值很小，而在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力 鋼筋一直處于高拉應(yīng)力狀態(tài)，充分利用了鋼筋和混凝土兩種材料的特性。
(2)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件產(chǎn)生裂縫時(shí)的外荷載遠(yuǎn)比非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的大。即預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的抗裂度 比非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件大為提高，同時(shí)也提高了構(gòu)件的剛度。
(3)由于兩種構(gòu)件破壞時(shí)都是受拉鋼筋達(dá)到抗拉強(qiáng)度而受壓區(qū)混凝土被壓碎，故此兩 種構(gòu)件的承載能力相等。
1．預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，由于混凝土的極限抗拉應(yīng)變較小(約為0．0001—0．00015)，在使用荷載的作用下，構(gòu)件均帶裂縫工作。對于使用亡要求不開裂的構(gòu)件，受拉鋼筋的應(yīng)力為20~30N／mm2，遠(yuǎn)小于其屈服強(qiáng)度；如果鋼筋應(yīng)力達(dá)到250N／mm2時(shí)，裂縫寬度已達(dá)0．2—0．3mm，不宜在高濕度及侵蝕性環(huán)境中使用?？傊?，普通混凝土構(gòu)件由于抗裂性能較差，控制裂縫開展的能力較弱，不易充分利用高強(qiáng)材料，而預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)則可以解決這些問題。
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，是在結(jié)構(gòu)承受外荷載之前，預(yù)先施加壓力，使其在外荷載作用時(shí)的受拉區(qū)混凝土內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，以抵消或減小外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力。這樣，構(gòu)件在正常使用情況下將不開裂或裂縫寬度較小。采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的原因主要有以下幾方面：
(1)滿足裂縫控制要求，以改善普通混凝土構(gòu)件的抗裂性能；
(2)充分利用高強(qiáng)度材料，因鋼筋預(yù)先受拉混凝土受壓，則在使用荷載的作用下，就能充分利用高強(qiáng)度的鋼筋；
(3)提高構(gòu)件的剛度，由于提高了構(gòu)件的抗裂度或減小了裂縫的寬度，使剛度不致因裂縫而降低太多。同時(shí)，由于預(yù)加壓力的偏心作用使構(gòu)件產(chǎn)生的反拱(反向撓曲)，還可以抵消或減小在使用荷載作用下的變形。
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可以分為全預(yù)應(yīng)力混凝土和部分預(yù)應(yīng)力混凝土。當(dāng)構(gòu)件是按使用荷
損失σl3，它可以采用兩次升溫的辦法以減小損失；
(4)鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失σl4，它可以采用超張拉的辦法以減小損失；
(5)混凝土收縮、徐變所引起的預(yù)應(yīng)力損失σl5，它可以參考減小混凝土收縮、徐變的辦法以減小損失；
(6)用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件，由于混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損 失σl6。
《混凝土規(guī)范》規(guī)定，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在各階段的預(yù)應(yīng)力損失值宜按表7-18進(jìn)行組合。
各階段的預(yù)應(yīng)力損失值 表7-18
預(yù)應(yīng)力損失值的組合 先張法構(gòu)件 后張法構(gòu)件
混凝土預(yù)壓前的損失σlІ σl1＋σl2＋σl3＋σl4 σl1＋σl2
混凝土預(yù)壓后的損失σlII σl5 σl4＋σl5＋σl6
如果求得的預(yù)應(yīng)力總損失值σl小于下列數(shù)值時(shí)，則按下列數(shù)值取用：
先張法：100N／mm2；
后張法：80N／mm2。
4．預(yù)應(yīng)力構(gòu)件和非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的比較
現(xiàn)對兩種構(gòu)件進(jìn)行比較。一種是普通鋼筋混凝上構(gòu)件．另一種是截面尺寸，材料及配 筋數(shù)量均與普通構(gòu)件相同的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。通過兩種構(gòu)件的比較，說明預(yù)應(yīng)力混凝土 構(gòu)件的受力特點(diǎn)如下：
（1）在非預(yù)庖力構(gòu)件中，在構(gòu)件開裂前鋼筋的應(yīng)力值很小，而在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力 鋼筋一直處于高拉應(yīng)力狀態(tài)，充分利用了鋼筋和混凝土兩種材料的特性。
(2)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件產(chǎn)生裂縫時(shí)的外荷載遠(yuǎn)比非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的大。即預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的抗裂度 比非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件大為提高，同時(shí)也提高了構(gòu)件的剛度。
(3)由于兩種構(gòu)件破壞時(shí)都是受拉鋼筋達(dá)到抗拉強(qiáng)度而受壓區(qū)混凝土被壓碎，故此兩 種構(gòu)件的承載能力相等。