预应力混凝土的基本原理图解.docx

预应力混凝土的基本原理图解为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，可以设法在结构构件承受使用荷载前，预先对受拉区的混凝土施加压力，使它产生预压应力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而将结构构件的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态。也就是借助混凝土较高的抗压能力来弥补其抗拉能力的不足，以推迟混凝土裂缝的出现和开展，从而提高构件的抗裂性能和刚度。这就是预应力混凝土的基本原理。图: 预应力混凝土简支梁结构的基本原理(a)预应力作用；(b)使用荷载作用；(c)预应力和荷载共同作用现以图所示的简支梁为例，进一步说明预应力混凝土的基本原理。在构件承受使用荷载q以前，设法将钢筋（其截面面积为）拉伸一段长度，使其产生拉应力，则钢筋中的总拉力为。将张拉后的钢筋设法固定在构件的两端，则相当于对构件两端施加了一对偏心压力，从而在受拉区建立起预压应力（图a）。当在梁上施加使用荷载q时，梁内将产生与预应力反号的应力（图b）。叠加后的应力如图c所示。显然，叠加后受拉区边缘的拉应力将小于由q在受拉区边缘引起的拉应力。若叠加后受拉区边缘的拉应力小于混凝土的抗拉强度，则梁不会开裂；若超过混凝土的抗拉强度，构件虽然开裂，但裂缝宽度较未施加预应力的构件小。预应力的概念在生产和生活中应用颇广。盛水的木桶在使用前要用铁箍把木板箍紧，就是为了使木块受到环向预压力，装水后，只要由水产生的环向拉力不超过预压力，就不会漏水。与钢筋混凝土相比，预应力混凝土具有以下特点：（1）构件的抗裂性能较好。（2）构件的刚度较大。由于预应力混凝土能延迟裂缝的出现和开展，并且受弯构件要产生反拱，因而可以减小受弯构件在荷载作用下的挠度。（3）构件的耐久性较好。由于预应力混凝土能使构件不出现裂缝或减小裂缝宽度，因而可以减少大气或侵蚀性介质对钢筋的侵蚀，从而延长构件的使用期限。（4）可以减小构件截面尺寸，节省材料，减轻自重，既可以达到经济的目的，又可以扩大钢筋混凝土结构的使用范围，例如可以用于大跨度结构，代替某些钢结构。（5）工序较多，施工较复杂，且需要张拉设备和锚具等设施。由于预应力混凝土具有以上特点，因而在工程结构中得到了广泛的应用。在工业与民用建筑中，屋面板、楼板、檩条、吊车梁、柱、墙板、基础等构配件，都可采用预应力混凝土。需要指出，预应力混凝土不能提高构件的承载能力。也就是说，当截面和材料相同时，预应力混凝土与普通钢筋混凝土受弯构件的承载能力相同，与受拉区钢筋是否施加预应力无关。