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1、 第十二章第十二章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料预应力混凝土结构的基本概念及其材料 本章主要内容：本章主要内容： 预应力混凝土结构的概念、特点、分类；预应力混凝土结构的概念、特点、分类； 预应力度、消压弯矩、全预应力混凝土结构、部分预应力度、消压弯矩、全预应力混凝土结构、部分预应力混凝土结构的基本概念；预应力混凝土结构的基本概念； 预应力混凝土结构的基本工作原理；预应力混凝土结构的基本工作原理； 先张法和后张法的施工工艺、相同和不同点；先张法和后张法的施工工艺、相同和不同点； 预应力混凝土结构对混凝土、预应力钢筋的要求；预应力混凝土结构对混凝土、预应力钢筋的要求； 锚具的分类及其受力原理
2、；锚具的分类及其受力原理； 预应力混凝土结构的三种概念的内涵。预应力混凝土结构的三种概念的内涵。 一、钢筋砼结构的缺点一、钢筋砼结构的缺点 需要带裂缝工作需要带裂缝工作( (使构件刚度下降，不能应用于不使构件刚度下降，不能应用于不 允许开裂的结构中允许开裂的结构中) )无法充分发挥高强度钢筋及高标号混凝土的作用；无法充分发挥高强度钢筋及高标号混凝土的作用；自重大，构件跨径受到限制自重大，构件跨径受到限制。二、预应力混凝土的基本概念二、预应力混凝土的基本概念 预应力混凝土结构，就是事先预应力混凝土结构，就是事先人为地在混凝土或钢筋人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力混凝土中引入内部应力，且其
3、数值和分布恰好能将使用荷，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的内力抵销到一个合适程度的混凝土。这种预先给载产生的内力抵销到一个合适程度的混凝土。这种预先给混凝土引入内部应力的结构，就称为预应力混凝土结构。混凝土引入内部应力的结构，就称为预应力混凝土结构。 以下图所示简支梁为例。以下图所示简支梁为例。12.1 12.1 概述概述以图以图10-110-1所示简支梁为例。所示简支梁为例。 例如，对混凝土或钢筋混凝土的受拉区预先施例如，对混凝土或钢筋混凝土的受拉区预先施加压应力，使之建立一种人为的应力状态，这种应加压应力，使之建立一种人为的应力状态，这种应力的大小和分布规律，能有利于抵消使用荷载作用力
4、的大小和分布规律，能有利于抵消使用荷载作用下产生的应力，因而使混凝土构件在使用荷载下允下产生的应力，因而使混凝土构件在使用荷载下允许出现拉应力而不致开裂，或推迟开裂，或者限制许出现拉应力而不致开裂，或推迟开裂，或者限制裂缝宽度大小。裂缝宽度大小。 设有一矩形简支梁，计算跨径为设有一矩形简支梁，计算跨径为L L，截面为截面为b bh h，承受均布荷载承受均布荷载q q（含自重在含自重在内）内）, ,如图所示。如图所示。 下面以简支梁为例，进一步说明预应力下面以简支梁为例，进一步说明预应力混凝土的基本概念。混凝土的基本概念。q q 该矩形简支梁由均布荷载产生的跨该矩形简支梁由均布荷载产生的跨中最大
5、弯矩为中最大弯矩为M=qLM=qL2 2/8/8，跨中截面应力为跨中截面应力为上上缘：缘：= =（压（压应力）应力）下缘：下缘：（拉应力）拉应力） 为了使截面下缘不出现拉应力，采用为了使截面下缘不出现拉应力，采用预加应力的方法来抵消下缘拉应力。预加应力的方法来抵消下缘拉应力。 一种方法是：先在截面重心处施加预一种方法是：先在截面重心处施加预压力，压力，令令N Ny y=6M/h.=6M/h.NyNyNyNy产生的截面应力为：产生的截面应力为： 在在预预加力加力N Ny y和和均布荷载均布荷载q q共同作用下，共同作用下，将该预加应力与均布荷载应力叠加，求得截面上、将该预加应力与均布荷载应力叠加
6、，求得截面上、下缘的总应力为：下缘的总应力为：上上缘：缘：下缘：下缘：= =（压（压应力）应力）= =M MNyNy+ += =NyNyM M2 22 26 66 6bhbhM MbhbhM M+ += = 另一种方法是：在距截面下缘另一种方法是：在距截面下缘h/3h/3处处（即偏心距（即偏心距e=h/6)e=h/6)处，施加预应力，令处，施加预应力，令NyNy=3M/h=3M/h。产生的截面上、下缘应力为：产生的截面上、下缘应力为：NyNyNyNy上上缘：缘：下缘下缘：（压（压应力）应力）= = 在在预预加力加力N Ny y和和均布荷载均布荷载q q共同作用下，共同作用下，将该预加应力与均布
7、荷载应力叠加，求得截面上、将该预加应力与均布荷载应力叠加，求得截面上、下缘的下缘的总应力为：总应力为：上上缘：缘：下缘：下缘：= =（压（压应力）应力）= =M M+ += =NyNyM MNyNy 上面的算例说明了两个重要的问题：上面的算例说明了两个重要的问题： 、由于预先给混凝土梁施加了预压力，使混凝土梁在、由于预先给混凝土梁施加了预压力，使混凝土梁在均布荷载作用下，下缘产生的拉应力完全或部分被预压应力均布荷载作用下，下缘产生的拉应力完全或部分被预压应力所抵消，因而可以所抵消，因而可以避免混凝土出现裂缝或推迟裂缝出避免混凝土出现裂缝或推迟裂缝出。 、必须针对荷载作用下可能产生的应力状态来施
8、加预应力。、必须针对荷载作用下可能产生的应力状态来施加预应力。所需施加的预压应力所需施加的预压应力y y，不仅与荷载（或者说弯矩，不仅与荷载（或者说弯矩）值的值的大小有关，而且也与大小有关，而且也与y y的作用位置（即偏心距的作用位置（即偏心距 的大小）有的大小）有关。关。加筋混凝土结构的分类：加筋混凝土结构的分类： 全预应力混凝土全预应力混凝土 部分预应力混凝土部分预应力混凝土 普通钢筋混凝土（非预应力混凝土普通钢筋混凝土（非预应力混凝土 ) ) 按预应力度分类按预应力度分类（1 1）预应力度：）预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩由预加应力大小确定的消压弯矩M M0 0与外与外 荷载产生
9、的弯矩荷载产生的弯矩MsMs的比值。的比值。M M0 0：消压弯矩，消压弯矩，也就是构件抗裂边缘预压应力抵消到也就是构件抗裂边缘预压应力抵消到0 0时的时的 弯矩；弯矩； MsMs：按作用（或荷载）：按作用（或荷载）短期效应组合短期效应组合计算的弯矩。计算的弯矩。 全预应力砼构件：全预应力砼构件：1 1 部分预应力砼构件：部分预应力砼构件：1 1 0 0（分为（分为A A类和类和B B类）类）A A类：拉而有限类：拉而有限B B类：裂而有限类：裂而有限钢筋砼构件：不施加预应力的砼构件，即钢筋砼构件：不施加预应力的砼构件，即0 0（2 2）分类：）分类：三、预应力混凝土结构优缺点三、预应力混凝土
10、结构优缺点 1 1、优点：、优点： （）提高了构件的抗裂度和刚度。（）提高了构件的抗裂度和刚度。 （）节约材料，降低造价。（）节约材料，降低造价。 （）结构质量安全可靠。（）结构质量安全可靠。 （）增强结构耐久性（）增强结构耐久性（durabilitydurability）。 （）能促进桥梁新体系的发展。（）能促进桥梁新体系的发展。 2 2、缺点：、缺点： （）工艺较复杂，对质量要求高。（）工艺较复杂，对质量要求高。 （）需要有一定的专门设备。（）需要有一定的专门设备。 （）预应力反拱不易控制。（）预应力反拱不易控制。 （）设计要求高。（）设计要求高。 四、预应力原理在日常生活中的应用四、预应
11、力原理在日常生活中的应用 木桶是用环向竹箍对桶壁预先施加环向压应力。当桶中盛水后，木桶是用环向竹箍对桶壁预先施加环向压应力。当桶中盛水后，水压引起的拉应力小于预压应力时，桶就不会漏水。水压引起的拉应力小于预压应力时，桶就不会漏水。 从书架上取下一叠书，由于受到双手施加的压力，这一叠从书架上取下一叠书，由于受到双手施加的压力，这一叠 书就如同一横梁，可以承担全部书的重量。书就如同一横梁，可以承担全部书的重量。 木锯是利用预拉力来抵抗压力预先拧紧另一侧的绳子木锯是利用预拉力来抵抗压力预先拧紧另一侧的绳子使锯条预先受拉，如预加拉力大于锯木时产生的压力，使锯条预先受拉，如预加拉力大于锯木时产生的压力，
12、锯条就始终处于受拉状态，不会产生压曲失稳。锯条就始终处于受拉状态，不会产生压曲失稳。一、先张法一、先张法 1 1、定义、定义 先张法是先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。先张法所先张法是先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。先张法所用的预应力钢筋，一般可用高强钢丝、直径较小的用的预应力钢筋，一般可用高强钢丝、直径较小的钢铰线钢铰线和小直和小直径的径的冷拉钢冷拉钢筋。筋。 2 2、特点、特点 靠钢筋和混凝土之间的靠钢筋和混凝土之间的粘结力粘结力来传递和保持预应力。来传递和保持预应力。 12.2 12.2 预加应力的方法与设备预加应力的方法与设备 3 3、先张法工艺流程图、先张法工艺流程图4 4、优
13、点：、优点： 先张法生产工艺简单、工序少，效率高、质量容易保证，先张法生产工艺简单、工序少，效率高、质量容易保证，适宜工厂化大批量生产。适宜工厂化大批量生产。5 5、缺点：、缺点： 需要专门的张拉台座，基建投资较大。先张法一般宜于生需要专门的张拉台座，基建投资较大。先张法一般宜于生产直线配筋的中小型构件。产直线配筋的中小型构件。 二、后张法二、后张法1 1、定义、定义 先浇筑混凝土后张拉钢筋的方法。张拉钢筋的同时，构先浇筑混凝土后张拉钢筋的方法。张拉钢筋的同时，构件混凝土受到预压。件混凝土受到预压。2 2、特点、特点 后张法主要是后张法主要是靠锚具传递和保持预加应力的。靠锚具传递和保持预加应力
14、的。 3 3、后张法工艺流程图、后张法工艺流程图4 4、优点：、优点： 后张法不用加力台座，张拉设备简单，便于现场后张法不用加力台座，张拉设备简单，便于现场施工，是生产大型预应力混凝土构件的主要方法。预施工，是生产大型预应力混凝土构件的主要方法。预应力钢筋可按照需要布置成合理的曲线形。应力钢筋可按照需要布置成合理的曲线形。 三、锚具三、锚具 1 1、概念、概念 锚具是在制作预应力混凝土构件时锚固预应力筋锚具是在制作预应力混凝土构件时锚固预应力筋的一种装置。的一种装置。 2 2、对锚具要求：、对锚具要求： （）锚具受力安全可靠；（）锚具受力安全可靠； （）预应力损失小；（）预应力损失小； （）构
15、造简单，制作方便，用钢量少，价格便宜；（）构造简单，制作方便，用钢量少，价格便宜； （）施工设备简便，张拉锚固方便迅速。（）施工设备简便，张拉锚固方便迅速。 3 3、锚具的分类、锚具的分类（1 1）依靠摩阻力锚固的锚具；如锥形锚、夹片式群锚、）依靠摩阻力锚固的锚具；如锥形锚、夹片式群锚、JMJM锚锚 （2 2）依靠承压锚固的锚具；如镦头锚、钢筋螺纹锚）依靠承压锚固的锚具；如镦头锚、钢筋螺纹锚 （3 3）依靠粘结力锚固的锚具；如先张法的筋束锚固、后张法固定）依靠粘结力锚固的锚具；如先张法的筋束锚固、后张法固定 端的钢绞线压花锚具端的钢绞线压花锚具 4 4、几种常用的锚具、几种常用的锚具锥塞式锚具
16、锥塞式锚具 镦头锚具镦头锚具 夹片式锚具夹片式锚具 l 锥形锚锥形锚 其工作原理是通过张拉钢束时顶压锚塞，将预应力钢丝卡在锚圈与其工作原理是通过张拉钢束时顶压锚塞，将预应力钢丝卡在锚圈与锚塞间，当张拉千斤顶放松预应力钢丝后，钢丝向梁内回缩时带动锚塞锚塞间，当张拉千斤顶放松预应力钢丝后，钢丝向梁内回缩时带动锚塞向锚圈内楔紧，这样预应力钢丝通过摩阻力将预应力传到锚圈，然后由向锚圈内楔紧，这样预应力钢丝通过摩阻力将预应力传到锚圈，然后由锚圈承压，将预加力传到混凝土构件上。锚圈承压，将预加力传到混凝土构件上。l镦头锚镦头锚 其工作原理：先将钢丝逐一穿其工作原理：先将钢丝逐一穿过锚杯的蜂窝眼，然后用专门
17、过锚杯的蜂窝眼，然后用专门的镦头机将钢丝端头镦粗，借的镦头机将钢丝端头镦粗，借镦粗头直接承压将钢丝固定于镦粗头直接承压将钢丝固定于锚杯上。锚杯的外圆车有螺纹，锚杯上。锚杯的外圆车有螺纹，穿束后，在固定端将锚圈（螺穿束后，在固定端将锚圈（螺帽）拧上，即可将钢束锚固于帽）拧上，即可将钢束锚固于梁端。在张拉端，则先将与千梁端。在张拉端，则先将与千斤顶连接的拉杆旋入锚杯内进斤顶连接的拉杆旋入锚杯内进行张拉，待锚杯带动钢筋或钢行张拉，待锚杯带动钢筋或钢丝伸长到设计需要时，将锚圈丝伸长到设计需要时，将锚圈沿锚杯外的螺纹旋紧顶在构件沿锚杯外的螺纹旋紧顶在构件表面，再慢慢放松千斤顶，退表面，再慢慢放松千斤顶，
18、退出拉杆，于是钢丝束的回缩力出拉杆，于是钢丝束的回缩力就通过锚圈、垫板，传到梁体就通过锚圈、垫板，传到梁体混凝土上而获得锚固。混凝土上而获得锚固。 四、预应力张拉机具系列四、预应力张拉机具系列 五、工程橡胶支座及伸缩缝系列五、工程橡胶支座及伸缩缝系列 (2).锚具的形式：锚具的形式：锚具的型式繁多，按其传力锚固受力原理，可分锚具的型式繁多，按其传力锚固受力原理，可分为三类：为三类：依靠摩擦力锚固的锚具。依靠摩擦力锚固的锚具。依靠承压锚固的锚具。依靠承压锚固的锚具。依靠粘结力锚固的锚具。依靠粘结力锚固的锚具。如楔形锚、锥形锚和用如楔形锚、锥形锚和用于锚固钢绞线的于锚固钢绞线的JM锚与锚与夹片式群
19、锚等。夹片式群锚等。如墩头锚、钢筋螺纹锚等。如墩头锚、钢筋螺纹锚等。如先张法的筋束锚固，如先张法的筋束锚固，以及后张法固定端的钢以及后张法固定端的钢绞线压花锚具等。绞线压花锚具等。其它设备：其它设备：4.预加应力的其它设备预加应力的其它设备千斤顶千斤顶制孔器制孔器抽拔抽拔橡胶管橡胶管螺旋金属波纹管螺旋金属波纹管穿索机穿索机压浆机压浆机张拉台座（先张法）张拉台座（先张法）一、混凝土材料一、混凝土材料 2 2、混凝土的收缩与徐变、混凝土的收缩与徐变 混凝土的收缩和徐变，使预应力混凝土构件缩混凝土的收缩和徐变，使预应力混凝土构件缩短，因而引起预应力钢筋预应力下降，通常称此为短，因而引起预应力钢筋预应
20、力下降，通常称此为预应力损失预应力损失、预应力混凝土结构中常用混凝土强度等级、预应力混凝土结构中常用混凝土强度等级 公路桥规公路桥规规定：预应力混凝土构件的混凝规定：预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于土强度等级不应低于C40C40。12.3 12.3 预应力混凝土结构的材料预应力混凝土结构的材料（）混凝土的收缩（）混凝土的收缩 混凝土的收缩包括两部分：混凝土的收缩包括两部分：一部分为凝缩，一部分为凝缩，系由水泥凝结硬化时所产系由水泥凝结硬化时所产生的收缩变形；生的收缩变形；另一部分为干缩，另一部分为干缩，它是由于混凝土干硬出水后产生的收缩它是由于混凝土干硬出水后产生的收缩变形。变形。 影
21、响徐变的主要因素是影响徐变的主要因素是: :应力的大小和应力的大小和受荷时混凝土的龄期。受荷时混凝土的龄期。 应力小于应力小于0.50.50.55R0.55R时，徐变与应力成正比，为线时，徐变与应力成正比，为线性徐变；性徐变； 应力大于应力大于0.55R0.55R时，徐变与时，徐变与应力不成正比，为非线性徐变。应力不成正比，为非线性徐变。 （）混凝土的徐变（）混凝土的徐变 混凝土在受力后立即产生的变形称混凝土在受力后立即产生的变形称为为急变急变（包括弹性变形和一部分塑性变（包括弹性变形和一部分塑性变形。形。在应力不变的情况下，随时间增长在应力不变的情况下，随时间增长的塑性变形称为徐变。的塑性变
22、形称为徐变。 二、预应力钢筋二、预应力钢筋 2 2、预应力钢筋的类型、预应力钢筋的类型 高强度钢丝；钢绞线；精轧螺纹钢筋。高强度钢丝；钢绞线；精轧螺纹钢筋。 普通钢筋类型：光圆钢筋普通钢筋类型：光圆钢筋R235R235，带肋钢筋，带肋钢筋HRB335HRB335、 HRB400HRB400和和KL400 KL400 3 3、对混凝土的要求、对混凝土的要求 高强度高强度快硬、早强快硬、早强 收缩、徐变小收缩、徐变小 1 1、对预应力钢筋的要求、对预应力钢筋的要求 高强度高强度 有较好的塑性和可焊性；有较好的塑性和可焊性； 与混凝土的粘着力强与混凝土的粘着力强 应力松弛损失小应力松弛损失小三、钢筋
23、的冷加工三、钢筋的冷加工目的：提高强度，节约钢材，降低造价目的：提高强度，节约钢材，降低造价1 1、冷拉、冷拉 指在常温下，将热轧钢筋拉伸，使其应力超过屈指在常温下，将热轧钢筋拉伸，使其应力超过屈服强度但小于极限强度的方法称冷拉，然后卸载，经服强度但小于极限强度的方法称冷拉，然后卸载，经过一段时间再拉伸，则获得比原来的屈服强度更高的过一段时间再拉伸，则获得比原来的屈服强度更高的新的屈服强度限值，这种随时间延续而逐渐硬化的现新的屈服强度限值，这种随时间延续而逐渐硬化的现象称冷拉时效（或时效硬化）。象称冷拉时效（或时效硬化）。 经冷拉时效后，强度提高，伸长率减小经冷拉时效后，强度提高，伸长率减小
24、冷拉只提高抗拉屈服强度，不提高抗压屈服强度，冷拉只提高抗拉屈服强度，不提高抗压屈服强度，不宜用作受压钢筋。不宜用作受压钢筋。 双控：冷拉操作时，同时控制冷拉应力和伸长率双控：冷拉操作时，同时控制冷拉应力和伸长率 单控：冷拉操作时，只控制伸长率单控：冷拉操作时，只控制伸长率 冷拔可提高抗拉、抗压强度，冷拔后的钢筋没有冷拔可提高抗拉、抗压强度，冷拔后的钢筋没有明显的屈服点和流幅。明显的屈服点和流幅。2 2、冷拔、冷拔 指在常温下，将小直径的圆盘钢筋强行拉伸通过比指在常温下，将小直径的圆盘钢筋强行拉伸通过比原直径还小的硬质合金拔丝模孔，变成直径较原来小的原直径还小的硬质合金拔丝模孔，变成直径较原来小
25、的钢丝的方法。钢丝的方法。 一、预应力混凝土结构的分类：一、预应力混凝土结构的分类： 按照钢筋与砼之间的粘结情况分：按照钢筋与砼之间的粘结情况分： 有粘结预应力结构和无粘结预应力结构。有粘结预应力结构和无粘结预应力结构。 按照钢筋是否布置在砼截面内分：按照钢筋是否布置在砼截面内分： 体内预应力砼结构和体外预应力砼结构。体内预应力砼结构和体外预应力砼结构。 v 12.4 12.4 预应力混凝土结构的三种概念预应力混凝土结构的三种概念二、体内有粘结预应力砼结构的三种基本概念二、体内有粘结预应力砼结构的三种基本概念1 1、预加应力的目的是将砼变成弹性材料：、预加应力的目的是将砼变成弹性材料：预加应力
26、的目的只是为了改变混凝土的性能，预加应力的目的只是为了改变混凝土的性能，变脆性材料为变脆性材料为弹性材料。弹性材料。这种概念认为预应力混凝土与普通钢筋混凝土是两这种概念认为预应力混凝土与普通钢筋混凝土是两种完全不同的材料，预应力钢筋的作用不是配筋而是施加预压种完全不同的材料，预应力钢筋的作用不是配筋而是施加预压应力以改变混凝土性能的一种手段。如果预压应力大于荷载产应力以改变混凝土性能的一种手段。如果预压应力大于荷载产生的拉应力，则混凝土就不承受拉应力。生的拉应力，则混凝土就不承受拉应力。 这种概念要求将无应这种概念要求将无应力或零应力作为预应力砼设计准则。这样可以用材料力学公式力或零应力作为预
27、应力砼设计准则。这样可以用材料力学公式计算砼的应力、应变和挠度、上拱，并在需要时可采用叠加原计算砼的应力、应变和挠度、上拱，并在需要时可采用叠加原理，计算十分方便。理，计算十分方便。 1 1）预压力）预压力F F作用在预应力钢筋的重心处，作用线通作用在预应力钢筋的重心处，作用线通过截面的重心过截面的重心。图图12-15 12-15 同轴预应力混凝土截面的应力分布同轴预应力混凝土截面的应力分布 a)a)受预加力及外荷载作用的梁受预加力及外荷载作用的梁 b)b)预压力预压力F F作用的应力作用的应力 c)c)外弯矩外弯矩M M作用的应力作用的应力 d)Fd)F及及M M共同作用的应力共同作用的应力
28、 由于预压力由于预压力F F的作用，在面积为的作用，在面积为A A的截面上将产生一均的截面上将产生一均匀压应力为匀压应力为 如果如果M M为梁上荷载及自重在某一截面处所引起的外弯矩，为梁上荷载及自重在某一截面处所引起的外弯矩，则该截面任意一点处由则该截面任意一点处由M M 引起的应力为引起的应力为 叠加后的应力分布表示为叠加后的应力分布表示为 2 2）如果预应力钢筋偏离混凝土截面重心布置）如果预应力钢筋偏离混凝土截面重心布置图图12-16 12-16 偏心预应力混凝土截面的应力分布偏心预应力混凝土截面的应力分布 a a）偏心预应力及加外荷载的梁）偏心预应力及加外荷载的梁 b b）预压力）预压力
29、F F轴压作用下的应力轴压作用下的应力 c c）预压力偏心矩作用下的应力）预压力偏心矩作用下的应力 d d）外弯矩）外弯矩M M作用下的应力作用下的应力 e e）偏心预压力及外弯矩共同作用下的应力）偏心预压力及外弯矩共同作用下的应力 预压力产生的弯矩预压力产生的弯矩FeFe在混凝土截面上任意一点处引在混凝土截面上任意一点处引起的应力为起的应力为 而叠加后的应力表示为而叠加后的应力表示为 3 3）预应力钢筋是弯曲的或弯折的图）预应力钢筋是弯曲的或弯折的图12-1712-17a a）。）。图图12-17 12-17 常高度预应力简直梁常高度预应力简直梁 图图12-18 12-18 不等高度预应力混
30、凝土简支梁不等高度预应力混凝土简支梁 a a）预应力梁）预应力梁 b b）隔离体）隔离体 a a）预应力梁）预应力梁 b b）隔离体）隔离体 偏心力偏心力F F在混凝土内引起的应力为在混凝土内引起的应力为 所以，所以，预应力在任一截面处引起的混凝土应力仅预应力在任一截面处引起的混凝土应力仅取决于取决于F F在该截面处的大小和位置，而与预应力钢筋沿在该截面处的大小和位置，而与预应力钢筋沿梁在其他纵断面上的位置无关。梁在其他纵断面上的位置无关。 作用：有助于预计开裂的程度作用：有助于预计开裂的程度 2 2、施加预应力的目的是使高强度钢筋和砼能够共同工作、施加预应力的目的是使高强度钢筋和砼能够共同工
31、作 将预应力砼看作是高强钢筋与砼两种材料组成的一种将预应力砼看作是高强钢筋与砼两种材料组成的一种特特殊的钢筋砼殊的钢筋砼。预先将预应力钢筋张拉到一定的应力状态，。预先将预应力钢筋张拉到一定的应力状态，在使用阶段预应力钢筋的应力（应变）增加的幅度较小，在使用阶段预应力钢筋的应力（应变）增加的幅度较小，砼不开裂或裂缝较细，这样高强钢筋就可以与砼一起正常砼不开裂或裂缝较细，这样高强钢筋就可以与砼一起正常工作。工作。 图图12-19 12-19 预应力混凝土梁和钢筋混凝土梁的内部抵抗力矩预应力混凝土梁和钢筋混凝土梁的内部抵抗力矩 a a）钢筋混凝土梁的隔离体）钢筋混凝土梁的隔离体 b b）预应力混凝土
32、梁的隔离体）预应力混凝土梁的隔离体图图12-20 12-20 采用高强度钢筋的混凝土梁采用高强度钢筋的混凝土梁 a a）普通钢筋的）普通钢筋的 裂缝及过度的挠度裂缝及过度的挠度 b b）预应力的）预应力的 无裂缝及很小的挠度无裂缝及很小的挠度v根据这种观点，可以得出预应力混凝土根据这种观点，可以得出预应力混凝土和钢筋混凝土之间的基本相似性。这样，就和钢筋混凝土之间的基本相似性。这样，就可以大大简化预应力结构的设计和计算。同可以大大简化预应力结构的设计和计算。同时，根据两者的相似性，可以将预应力钢筋时，根据两者的相似性，可以将预应力钢筋与普通钢筋作等强代换，减少用钢量，这在与普通钢筋作等强代换，
33、减少用钢量，这在很多情况下是经济可行的。很多情况下是经济可行的。 v v v 作用：主要是评定抵抗破坏的安全性。作用：主要是评定抵抗破坏的安全性。 3 3、预加应力的目的是实现荷载平衡、预加应力的目的是实现荷载平衡 预加应力可认为是对混凝土构件预先施加与使用荷载相反的荷预加应力可认为是对混凝土构件预先施加与使用荷载相反的荷载以抵消部分或全部工作荷载，使受弯构件（如板、梁及主梁）在载以抵消部分或全部工作荷载，使受弯构件（如板、梁及主梁）在给定的荷载条件下不受挠曲应力。这就能把一挠曲构件转换成一受给定的荷载条件下不受挠曲应力。这就能把一挠曲构件转换成一受轴向力的构件，大大简化结构的设计和计算。轴向
34、力的构件，大大简化结构的设计和计算。 用荷载平衡的概念调整预应力与外荷载的关系，概念清晰，用荷载平衡的概念调整预应力与外荷载的关系，概念清晰，计算简单。应用这个概念，要求以混凝土为分离体并且用一些力来计算简单。应用这个概念，要求以混凝土为分离体并且用一些力来代替预应力钢筋沿跨度的作用。代替预应力钢筋沿跨度的作用。 作用：常常是计算挠度的最佳方法。作用：常常是计算挠度的最佳方法。例如，一采用抛物线形预应力钢筋的简支梁例如，一采用抛物线形预应力钢筋的简支梁 图图12-21 12-21 具有抛物线力筋的预应力梁具有抛物线力筋的预应力梁 a a）配抛物线形预应力钢筋的预应力梁）配抛物线形预应力钢筋的预
35、应力梁 b b）把混凝土看作分离体）把混凝土看作分离体图图12-22 12-22 具有抛物线力筋的预应力梁具有抛物线力筋的预应力梁 配弯折形预应力钢筋的预应力梁配弯折形预应力钢筋的预应力梁 b b）把混凝土看作分离体，用力来代替预应力钢筋作用）把混凝土看作分离体，用力来代替预应力钢筋作用a a） 上述三种概念表达了理解预应力混凝上述三种概念表达了理解预应力混凝土结构的三种观点，它们在分析和设计预土结构的三种观点，它们在分析和设计预应力混凝土时都是有用的。第一种概念有应力混凝土时都是有用的。第一种概念有助于预计开裂的程度；第二种概念主要是助于预计开裂的程度；第二种概念主要是评定抵抗破坏的安全性；第三种概念常常评定抵抗破坏的安全性；第三种概念常常是计算挠度的最佳方法。是计算挠度的最佳方法。小小 结结 深刻认识预应力混凝土结构的概念、工作原理深刻认识预应力混凝土结构的概念、工作原理 与实施；与实施； 深刻认识预应力混凝土结构设计、施工中的一些深刻认识预应力混凝土结构设计、施工中的一些 关键问题、难点内容，注意事项；关键问题、难点内容，注意事项； 熟悉预应力混凝土结构所用材料的要求与实施；熟悉预应力混凝土结构所用材料的要求与实施； 掌握预应力混凝土结构预加力的方法。掌握预应力混凝土结构预加力的方法。 v
