(土建施工)教材--项目1预应力混凝土概念

工程1 预应力混凝土概念
预应力混凝土的原理
预应力是指为了改善结构或构件在各种使用条件下的工作性能和提高其抗裂性而在使用前预先施加的永久性内力。

为了防止一般钢筋混凝土结构或构件裂缝的过早出现，充分利用高强度混凝土和高强度钢筋，在结构构件受外荷载作用前，预先对受拉区的混凝土施加压力，使其发生预压应力，当构件受荷后，受拉区发生的拉应力抵消一局部或全部抵消预压应力后，受拉区才会发生拉应力。

也确实是借助于混凝土较高的抗压能力来弥补其抗拉能力的缺乏，以到达推迟和减小裂缝出现和开展的目的。

预应力混凝土的特点
与一般钢筋混凝土相比，预应力混凝土具有以下特点：
1. 提高了混凝土的抗裂性和刚度：因为预应力的作用增加了混凝土构件的抗拉能力，能够使混凝土不致过早地出现裂缝，同时还能够依照构件的特点，操纵它在使用过程中不出现裂缝。

由于预应力的作用，受弯构件施加预应力时会发生反拱，可减小受弯构件在荷载作用下的挠度，提高了构件的刚度。

2. 增加了构件的耐久性：预应力混凝土能防止结构构件出现裂缝，构件内的钢筋不容易生锈，因而相应地延长了构件的使用年限。

3. 节约资料：由于受拉区预应力钢筋受到非常大的拉应力，因此预应力混凝土必需使用高强度钢筋和高强度混凝土，从而减小了钢筋用量和构件截面尺寸，节约资料。

4. 减轻了构件自重：由于构件截面尺寸减小了，减轻了构件自重。

又由于结构构件抗裂性和刚度好，预应力混凝土能够用于大跨度、大吨位的结构构件中。

5. 扩大了高、大、重型结构的预制装配化水平：预应力混凝土可用于大跨度厂房，大跨度桥梁结构。

6. 施工复杂：预应力混凝土施工工序较多，施工复杂，且需要张拉和锚具等设备。

预应力混凝土在建筑工程中得到了广泛的应用，其使用范围和数量是衡量一个国家建筑技术水平的重要指标之一。

我国自1956年开始采纳预应力混凝土结构构件以来，已有40多年的历史。

到目前为止，预应力技术除用于单个构件，如平板、空心板、屋架、吊车梁、V形折板和马鞍形壳板等，还开展到应用于预应力结构的阶段，如装配整体预应力板柱结构、大跨度局部预应力框架结构、无粘结预应力现浇结构、预应力薄板叠合结构、竖向预应力剪力墙结构等。

尽管预应力混凝土有许多优点，但制作构件时增加了张拉工序、张拉机械、灌浆机具以及锚固装置等专用设备，同时制作技术也比钢筋混凝土复杂得多。

因此不是在任何场所都能够用预应力混凝土来代替一般钢筋混凝土，而是两者各有合理的应用范围。

5.1.3 预应力混凝土对资料的要求
预应力混凝土抗裂性的上下，取决于钢筋的预拉应力值。

钢筋的预拉应力越高，混凝土预压应力越大，构件抗裂性能就越好。

要建立较高的预应力，就必需要有高强度钢筋和高强度等级混凝土。

对预应力混凝土使用的资料有如下要求：
1. 对钢筋的要求
〔1〕钢筋应具有非常高的强度：混凝土预应力的大小取决于钢筋〔丝〕的张拉应力，而构件制作过程中，将出现各种预应力损失。

钢筋具有非常高的强度，才干建立起较高的操纵应力，使构件的抗裂性得以保障。

〔2〕钢筋应具有一定的塑性：要求钢筋具有一定的塑性和延伸率，保障构件在低温或冲击荷载下能可靠地工作。

〔3〕钢筋与混凝土应有较好的粘结力：先张法预应力构件预应力传递是靠预应力筋和混凝土的粘结力来完成的，因此预应力筋和混凝土之间应有足够的粘结力。

〔4〕钢筋应有良好的加工性能：如焊接后或钢筋通过镦粗后，不妨碍其原来的物理力学性能等。

预应力混凝土构件中的钢筋有非预应力钢筋和预应力钢筋之分。

非预应力钢筋宜采纳HRB400级和HRB335级钢筋，也可采纳HPB235级和RRB400级钢筋。

预应力钢筋宜采纳预应力钢绞线、钢丝，也可采纳热处理钢筋。

各种预应力筋的质量应符合现行国家尺度的规定，即《预应力混凝土用钢丝》〔GB/T5223〕,
《预应力混凝土用钢绞线》〔GB/T5224〕,《预应力混凝土用热处理钢筋》〔GB/T4463〕等。

假设采纳冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝和高强精轧螺纹钢筋作为预应力筋时，其力学性能也应符合专门尺度的规定。

新产品及进口资料的质量应符合相应现行国家尺度的规定。

2. 对混凝土的要求
〔1〕混凝土强度应高：预应力混凝土构件的混凝土强度等级不宜低于C30，当采纳钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。

〔2〕混凝土收缩、徐变应小：混凝土收缩、徐变小，弹性模量高，有利于减少预应力损失。

〔3〕尽可能作到快硬、早强：后张法构件，混凝土快硬、早强，才干尽早施加预应力，加快施工进度；先张法构件，混凝土快硬、早强，可提高台座或锚具的使用效率。

为了确保预应力混凝土构件平安使用，在制作构件〔包含孔道灌浆〕时严禁使用含氯化物的水泥和外加剂。

5.1.4 预应力混凝土施工工艺方法
预应力混凝土的施工工艺方法有先张法、后张法〔分为有粘结预应力后张法和无粘结预应力后张法〕、电热法等。

先张法和后张法采纳机械张拉，是最常用的两种施加预应力的方法。

电热法是利用钢筋热胀冷缩原理来张拉预应力筋，要紧用于曲线预应力筋的张拉。