工程图学(清华大学)第1章.ppt

预应力混凝土结构
Prestressed Concrete Structure
第十章预应力混凝土的原理及计算规定
预应力混凝土的概念(Concept of PRC)
一、钢筋混凝土的缺欠
,截面尺寸为200×450mm2,作用均布活荷载标准值qk=10kN/m,均布恒荷载gk=5kN/m。
★产生上述问题原因主要是因为混凝土的抗拉强度太低,导致受拉区混凝土过早开裂,截面抗弯刚度显著降低。
★钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时,如为增加刚度而加大截面尺寸,会导致自重进一步增大,形成恶性循环。
★如增加钢筋来提高刚度,则钢材的强度得不到充分利用,造成浪费。
★采用高强钢筋,按正截面承载力要求可减少配筋,截面抗弯刚度基本与配筋面积成比例降低,故挠度变形控制难以满足。
★裂缝宽度与钢筋应力基本成正比,一般Ms=(~)My,如配筋按正截面承载力计算,Ms下sss=(~)fy。对于Ⅱ级钢筋,fy =300MPa,sss=150~210MPa,裂缝宽度已达(~ ) mm。如采用Ⅵ级高强钢筋,fy=580MPa,则sss= 290 ~406 MPa,裂缝宽度已远远超过容许限值。
解决办法:采用预应力混凝土
二、预应力混凝土的定义:
定义:对在荷载作用下的受拉区混凝土预先施加一定的预压力,使其在受力时能部分或全部抵消由荷载产生的拉力。
美国混凝土协会(ACI)定义:预应力混凝土是根据需要人为地引进入某一数值与分布的内应力,用以全部或部分抵消外荷载应力的一种加筋混凝土。
实质:是利用混凝土较高的抗压强度来弥补其抗拉强度的不足。
实现方法:通过张拉构件内部的钢筋实现。被张拉的钢筋称为预应力钢筋。
预应力混凝土的优、缺点
优点:
b. 增大了构件的刚度,减小挠度,耐久性好,耐疲劳,提高抗剪承载力。
c. 充分利用高强度材料的性能。预应力筋 Nu  NPy
d. 扩大了构件的使用范围:减轻自重,加大跨度,提高适用能力。
缺点:成本高,材料质量要求高,工序复杂,技术水平要求高。
a. 提高构件的抗裂能力。
预应力混凝土的分类
根据制作、设计和施工的特点,预应力混凝土可以有不同的分类:

钢筋张拉先于混凝土浇筑——先张法
钢筋张拉后于混凝土浇筑——后张法
在使用荷载作用下构件截面部分受压——部分预应力

在使用荷载作用下构件截面全截面受压——全预应力
有粘结预应力:预应力筋与周围的混凝土粘结、握裹在一起的预应力混凝土结构。——钢筋和混凝土之间有粘结力。
无粘结预应力:预应力钢筋与混凝土之间滑动自由,不与周围混凝土粘结的预应力混凝土结构。