預(yù)應(yīng)力混凝土的定義

1、 預(yù)應(yīng)力混凝土的定義：根據(jù)需要人為地引入某一數(shù)值與分布的內(nèi)應(yīng)力，用以部分或全部抵消外荷載應(yīng)力的一種加筋混凝土。為了更好的了解的這一概念，而后改為：根據(jù)需要人為地引入某一數(shù)值反向荷載，用以部分或全部抵消使用荷載的一種加筋混凝土。預(yù)應(yīng)力混凝土的提出： 由于混凝土的抗拉性能很差,使鋼筋混凝土存在兩個(gè)無(wú)法解決的問(wèn)題:一是在使用荷載作用下,鋼筋混凝土受拉,受彎等構(gòu)件通常是帶裂縫工作的.二是從保證結(jié)構(gòu)耐久性出發(fā),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(gòu)件的截面尺寸和用鋼量,這將導(dǎo)致自重過(guò)大,使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用于大跨度或承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)成為不可能或很不經(jīng)濟(jì). 理論上講,提高材

2、料強(qiáng)度可以提高構(gòu)件的承載力,從而達(dá)到節(jié)省材料和減輕構(gòu)件自重的目的.但在普通鋼筋混凝土構(gòu)件中,提高鋼筋強(qiáng)度卻難以收到預(yù)期的效果.這是因?yàn)?對(duì)配置高強(qiáng)度鋼筋的鋼筋混凝土構(gòu)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(gòu)件的撓度.當(dāng)鋼筋應(yīng)力達(dá)到 5001000N/mm2時(shí),裂縫寬度將很大,無(wú)法滿足使用要求.因而,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中采用高強(qiáng)度鋼筋是不能充分發(fā)揮其作用的.而提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)提高構(gòu)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(qiáng)度及極限拉應(yīng)變值都很低.其抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/101/18,極限拉應(yīng)變僅為0.00010.00015,即每米只能拉長(zhǎng) 0.10

3、.15mm,超過(guò)后就會(huì)出現(xiàn)裂縫.而鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)的應(yīng)變卻要大得多,約為0.00050.0015,如HPB235級(jí)鋼筋就達(dá)1×10 -3.對(duì)使用上不允許開(kāi)裂的構(gòu)件,受拉鋼筋的應(yīng)力只能用到2030N/mm2,不能充分利用其強(qiáng)度.對(duì)于允許開(kāi)裂的構(gòu)件,當(dāng)受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到 250N/mm2時(shí),裂縫寬度已達(dá)0.20.3mm.預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理 ：為了避免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫過(guò)早出現(xiàn),充分利用高強(qiáng)度鋼筋及高強(qiáng)度混凝土,可以設(shè)法在結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受使用荷載前,預(yù)先對(duì)受拉區(qū)的混凝土施加壓力,使它產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力來(lái)減小或抵消荷載所引起的混凝土拉應(yīng)力,從而將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拉應(yīng)力控制在較小范圍,甚至處于受壓狀態(tài),

4、以推遲混凝土裂縫的出現(xiàn)和開(kāi)展,從而提高構(gòu)件的抗裂性能和剛度預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)：  (1) 對(duì)混凝土構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力可以提高構(gòu)件的抗裂性。因?yàn)槭┘恿祟A(yù)應(yīng)力后，使得構(gòu)件在使用荷載下，產(chǎn)生拉應(yīng)力的混凝土首先要抵消該預(yù)應(yīng)力，使得構(gòu)件的拉應(yīng)力減小，從而提高了構(gòu)件的抗裂性和耐久性。(2) 改善和提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能。由于預(yù)應(yīng)力的存在，控制了構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)及裂縫開(kāi)展寬度，提高了構(gòu)件的剛度，從而減小了受力構(gòu)件承受荷載后彎曲的程度。(3) 提高構(gòu)件的抗剪能力，由于縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋具有錨栓作用，阻礙著構(gòu)件斜裂縫的出現(xiàn)與開(kāi)展，又由于預(yù)應(yīng)力混凝土梁的曲線鋼筋合力的豎向分力將部分地抵消剪力，因而提高了構(gòu)件的抗

5、剪能力。(4) 提高構(gòu)件的抗疲勞強(qiáng)度，有利于結(jié)構(gòu)承受動(dòng)荷載。(5) 提高構(gòu)件的受壓穩(wěn)定性。當(dāng)受壓構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比很大時(shí)，在其受到一定的壓力后，便容易被壓彎，以致喪失穩(wěn)定而破壞。如果對(duì)鋼筋混凝土柱施加預(yù)應(yīng)力，使縱向受力鋼筋張拉得很緊，不但預(yù)應(yīng)力鋼筋本身不易壓彎，而且可以幫助周?chē)幕炷撂岣呖箟簭澞芰Γ瑥亩岣邩?gòu)件的穩(wěn)定性。(6) 可以充分利用高強(qiáng)材料節(jié)約鋼材、減輕結(jié)構(gòu)自重，克服了鋼筋混凝土的重要缺點(diǎn)。(7) 在使用荷載作用下，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件基本上處于彈性工作階段。但預(yù)應(yīng)力混凝土同時(shí)也存在著一些缺點(diǎn)：如生產(chǎn)工藝較復(fù)雜、對(duì)施工質(zhì)量要求高、施工周期長(zhǎng)、需要有如張拉機(jī)具、灌漿設(shè)備和錨固裝置等專(zhuān)用設(shè)備、預(yù)應(yīng)力

6、混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)工費(fèi)用較大，對(duì)于構(gòu)件數(shù)量較少的工程成本較高，且不能提高構(gòu)件的承載力。混凝土的優(yōu)點(diǎn)：1、使用方便，支護(hù)模板和鋼筋的配合使用，使其有良好的可可塑性。2、價(jià)格較低，原材料豐富，大中城市已經(jīng)商品化。3、高強(qiáng)耐久，具有良好的耐久性，對(duì)比磚混結(jié)構(gòu)，框架混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抗震性能好，房屋分隔自有多變。4、性能易調(diào)，方便滿足各種結(jié)構(gòu)工程的需要。5環(huán)保，混凝土可以利用礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢料。缺點(diǎn)：1、自重太大。2、容易產(chǎn)生裂縫。3、養(yǎng)護(hù)期長(zhǎng)。4、寒冷地區(qū)工期長(zhǎng)。5、欠發(fā)達(dá)地區(qū)還未普及耐久性凝預(yù)應(yīng)力混土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：1）提高構(gòu)件的抗裂度，改善了構(gòu)件的受力性能。因此適用于對(duì)裂縫要求嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)；2）由于采用

7、了高強(qiáng)度混凝土和鋼筋，從而節(jié)省材料和減輕結(jié)構(gòu)自重，因此適用于跨度大或承受重型荷載的構(gòu)件；3）提高了構(gòu)件的剛度，減少構(gòu)件的變型，因此適用于對(duì)構(gòu)件的剛度和變形控制較高的結(jié)構(gòu)構(gòu)件；4）提高了結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐久性、耐疲勞性和抗震能力。缺點(diǎn)：需要增設(shè)施加預(yù)應(yīng)力的設(shè)備，制作技術(shù)要求高和需要需要專(zhuān)門(mén)的團(tuán)隊(duì)，施工周期較長(zhǎng)，開(kāi)工費(fèi)昂貴預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的三種概念1. 預(yù)加應(yīng)力的目的，是將混凝土變成彈性材料。預(yù)加應(yīng)力的目的，只是為了改變混凝土的性能，變脆性材料為彈性材料2. 預(yù)加應(yīng)力的目的，是使高強(qiáng)度鋼筋和混凝土能夠共同工作3. 預(yù)加應(yīng)力的目的，是實(shí)現(xiàn)荷載平衡預(yù)應(yīng)力損失：鋼筋的張拉控制應(yīng)力，從開(kāi)始張拉至構(gòu)件使用，由于

8、張拉工藝和材料特性等原因?qū)⒉粩嘟档停@種預(yù)應(yīng)力降低的現(xiàn)象稱(chēng)為預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力損失包括以下六項(xiàng)：1）錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失l1 ；2）預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失l2 ；3）混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間溫差引起的損失l3 ；4）鋼筋應(yīng)力松弛的引起的預(yù)應(yīng)力損失l4 ；5）混凝土的收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失l5 ；6）環(huán)形構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼筋擠壓混凝土引起的預(yù)應(yīng)力損失l6減少各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力的損失值的措施：1減少墊板數(shù)量，選擇變形和鋼筋內(nèi)縮小的夾具或錨具2，可以采用一端張拉另一端補(bǔ)拉，兩端張拉或超張拉3，可采用兩階段升溫養(yǎng)護(hù)來(lái)減少溫差損失4，可采用超張拉，選擇低松弛的鋼材5，所有能夠減少混凝土的收縮和徐變的措施，如選擇級(jí)配較好的骨料，強(qiáng)度較高的混凝土，高標(biāo)號(hào)水泥，降低水泥用量，減少水灰比，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，減少混凝土的收縮預(yù)應(yīng)力損失值預(yù)應(yīng)力損失值的組合先張法后張法第一批損失ll1+l2+l3+l4l1 +l2第二批損失 ll5l4+l5+l6上述6種預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生情況比較復(fù)雜，在施工時(shí)要逐個(gè)分析逐個(gè)計(jì)算。為確保安全,規(guī)范要求預(yù)應(yīng)力的總損失計(jì)算值不得小于下列數(shù)值：先張法構(gòu)件100MPa;后張法構(gòu)件80MPa施加預(yù)應(yīng)力的方法1，先張法：在澆筑混凝土之前張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的方法稱(chēng)為先