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情景七 预应力混凝土构件 7.1 预应力混凝土的基本概念 一、 概述 普通钢筋混凝土结构或构件，由于混凝土的抗拉强度及极限拉应 变很小，所以在使用荷载作用下，一般均带裂缝工作。由于混凝土的 过早开裂，使钢筋混凝土构件存在难以克服的缺点： 一是裂缝的开展使高强度材料无法充分利用。从结构耐久性出发 必须限制裂缝开展宽度，这就使高强度钢筋无法发挥作用，相应地也 不可能充分发挥高级别混凝土的作用。 二是过早开裂导致构件刚度降低，为了满足变形控制的要求， 需加大构件截面尺寸。这样做既不经济又增加了构件自重，特别是随 着跨度的增大，自重所占的比例也增大，使钢筋混凝土结构的应用范 围受到很多限制。 二、 预应力混凝土的基本原理 1 、预应力混凝土的定义 为了避免普通钢筋混凝土结构过早出现裂缝，并充分利用高强 度材料，在结构构件受外荷载作用之前，可通过一定方法预先对由外荷载 引起的混凝土受拉区施加压力，用由此产生的预压应力来减小或抵消将来 外荷载所引起的混凝土拉应力。这样在外荷载施加之后，裂缝就可延缓或 不发生，即使发生了，裂缝也不会开展过宽，可满足适用要求。 这种构件受外荷载以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。 2 、预应力混凝土的基本原理 下面就以图 7-1 所示简支梁为例来说明预应力混凝土的基本原理。 (a)预加压力作用 (b)使用荷载作用 (c)预加压力和使用荷载共同作用 图 7-1 预应力混凝土简支梁的受力分析 3 、预应力混凝土的优点 与普通混凝土相比，预应力混凝土具有以下优点： （1 ）提高了构件的抗裂性能，使构件不出现裂缝或减小了裂缝 宽度，扩大了钢筋混凝土构件的应用范围。 （2 ）增加了构件的刚度，延迟了裂缝的出现和开展，减少了构 件的变形。 （3 ）提高了构件的耐久性，由于预应力能使构件不出现裂缝或 减小了裂缝，减少了外界环境对钢筋的侵蚀，从而可以满足构件使用 年限的要求。 （4 ）能充分发挥高强钢筋和高强混凝土的性能，可以减少钢筋 用量和构件的截面尺寸，减轻构件自重，节约材料，降低造价。 三、 预应力混凝土的应用 预应力混凝土由于具有许多优点，目前在国内外应用非常 广泛，特别是在大跨度或承受动力荷载的结构，以及不允许开裂的结 构中得到了广泛的应用。 在房屋建筑工程中，预应力混凝土不仅用于屋架、吊车梁 、空心板以及檩条等预制构件，而且在大跨度、高层房屋的现浇结构 中也得到应用。 预应力混凝土结构还广泛地应用于公路、铁路桥梁、立交 桥、飞机跑道、蓄液池、压力管道、预应力混凝土船体结构，以及原 子能反应堆容器和海洋工程结构等方面。 7.2 施加预应力的方法和锚夹具 一、 施加预应力的方法 构件中预应力的建立，都是依靠张拉钢筋来实现 的。根据张拉钢筋与浇筑混凝土的先后次序，常用的施加预 应力的方法有以下两种：先张法和后张法 1 、先张法 如图7-2 所示，先张法是先在台座上或钢 内张拉预应力钢 筋，并作临时锚固，然后浇灌混凝土，混凝土达到规定强度后切断预应 力钢筋，预应力钢筋回缩时挤压混凝土，使混凝土获得预压力。先张法 构件的预应力是靠预应力钢筋与混凝土之间的粘结力来传递的。 （a ）张拉钢筋