文档介绍：第10章 预应力混凝土结构构件
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教学提示:预应力混凝土结构是由配置受力的预应力钢筋通过张拉
或其他方法建立预应力的混凝土制成的结构。它从本质上改善了钢筋混
凝土结构受力性能,具有技术革命的意义。本章难点在混凝土构件中预
应力钢筋的应力将出现损失。引起预应力损失的因素较多,各种预应力
出现的时刻和延续的时间各不相同,先张法构件和后张法构件在同一应
力阶段上发生的预应力损失也不尽相同,因而增强了计算的复杂性。本
章在预应力混凝土基本原理学****基础上,介绍预应力轴心受拉构件和预
应力混凝土受弯构件设计理论。
教学要求:要求学生熟练掌握预应力混凝土结构的基本概念、各项
预应力损失值的意义和计算方法、预应力损失值的组合。熟练掌握预应
力轴心受拉构件各阶段的应力状态、设计计算方法和主要构造要求。掌
握预应力混凝土受弯构件各阶段的应力状态、设计计算方法和主要构造
要求。
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● 预应力混凝土结构的基本原理与计算规定
● 预应力混凝土轴心受拉构件
● 预应力混凝土受弯构件
● 预应力混凝土的构造要求
● 思考题<br****题
本章内容
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预应力混凝土结构的基本原理与计算规定
预应力混凝土的概念
普通钢筋混凝土结构充分利用了钢筋和混凝土两种材料受力特点,具有诸
多优点,但也存在着缺点:
混凝土抗拉强度和极限拉应变很低,导致裂缝过早地出现。混凝土极限拉
应变约为(~)10-3,钢筋HPB235、HRB335、HRB400和RRB400
屈服时,其应变约为(~)10-3。由此可以看出,混凝土开裂时钢
筋的设计强度只发挥了1/11左右。
普通钢筋混凝土不可能充分利用高强度材料。提高混凝土强度等级对提高
其极限拉应变值很小(不能使用高强混凝土),对构件承载力提高极限值不大。
采用高强度钢筋,导致构件变形和裂缝的扩展,使fmax ≤flim, ≤
不成立(不能使用高强钢筋),使构件不能满足正常使用极限状态要求。
在很多情况下,普通钢筋混凝土结构不能适应大跨度、大开间工程结构的
需要。采用普通钢筋混凝土建造大跨度、大开间结构,由于无法利用高强度材
料,必将导致结构的截面尺寸和自重过大,以致无法建造。为了避免混凝土结
构中出现裂缝或推迟裂缝的出现,充分利用高强度材料以及适应大跨度、大开
间工程结构的需要,目前最好的办法是在结构构件受外荷作用前,预先对外荷
产生拉应力部位的混凝土施加压力造***为的压应力状态(注意: 施工阶段与
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预应力混凝土结构的基本原理与计算规定
使用阶段应力状态的区别)。它所产生的预压应力可以抵消外荷载所引起的大部分或全部拉应力,从而使结构构件在使用时的拉应力不大甚至处于受压状态,这样,结构构件在外荷载作用下,裂缝不致产生;即使产生,裂缝开展宽度也不致过大。这种在构件受荷前预先对混凝土受拉区施加压应力的结构称为预应力混凝土结构。
现以预应力简支梁的受力情况,说明预应力的基本原理()。在外荷载作用前,预先在梁的受拉区施加一对大小相等、方向相反的偏心预压应力N,使得梁截面下边缘混凝土产生预压应力((a)所示)。当外荷q作用时,截面下边缘将产生拉应力((b)所示)。在二者共同作用下,梁的应力分布为上述两种情况的叠加;梁的下边缘应力可能是数值很小的拉应力((c)所示),也可能是压应力。也就是说,由于预压力的作用可部分抵消或全部抵消外荷载所引起的拉应力,因而延缓了混凝土构件的开裂。
预应力混凝土与普通混凝土相比,具有以下特点:
(1) 构件的抗裂度和刚度提高。由于预应力钢筋混凝土中预应力的作用,当构件在使用阶段外荷载作用下产生拉应力时,首先要抵消预压应力。这就推迟了混凝土裂缝的出现并限制了裂缝的发展,从而提高了混凝土构件的抗裂度和
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预应力混凝土结构的基本原理与计算规定
刚度。
(2) 构件的耐久性增加。预应力混凝土能避免或延缓构件出现裂缝,而且能限制裂缝的扩大,构件内的预应力筋不容易锈蚀,延长了