二級(jí)注冊(cè)建筑師

混凝土結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)

一、基本概念

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，是在結(jié)構(gòu)承受外荷載前，預(yù)先對(duì)構(gòu)件受拉區(qū)混凝土施加一個(gè)預(yù)壓應(yīng)力，以抵消或減少結(jié)構(gòu)在荷載作用時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力。

(一)預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點(diǎn)

(l)提高了結(jié)構(gòu)的抗裂性能;

(2)可以合理有效地利用高強(qiáng)鋼筋和高強(qiáng)混凝土，從而減少截面尺寸，減輕結(jié)構(gòu)自重，得到較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo);

(3)可以提高構(gòu)件的剛度，減少變形;

(4)可以提高構(gòu)件的抗疲勞性能;

(5)預(yù)應(yīng)力技術(shù)可作為大跨度結(jié)構(gòu)分段預(yù)制后的拼裝手段;

(6)預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以調(diào)整結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，所以它成為各類(lèi)結(jié)構(gòu)修復(fù)和加固的主要技術(shù)措施;

(7)擴(kuò)大了混凝土結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用領(lǐng)域。

(二)預(yù)應(yīng)力混凝土的分類(lèi)

(l)按施加預(yù)應(yīng)力的大小來(lái)劃分，可分為：全預(yù)應(yīng)力混凝土、有限預(yù)應(yīng)力混凝土、部分預(yù)應(yīng)力混凝土和普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

(2)按預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間有無(wú)粘結(jié)來(lái)劃分，可分為：有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土和無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

二、施加預(yù)應(yīng)力的方法

對(duì)混凝土施加預(yù)應(yīng)力，一般是通過(guò)張拉鋼筋(此筋稱(chēng)為預(yù)應(yīng)力鋼筋)，利用鋼筋的回縮來(lái)擠壓混凝土，使混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力(同時(shí)預(yù)應(yīng)力筋中也存在著預(yù)拉應(yīng)力)。

根據(jù)鋼筋受拉與澆筑混凝土的先后次序，可分為先張法和后張法兩大類(lèi)。

(1)先張法：首先在臺(tái)座上張拉鋼筋，然后澆筑混凝土;待混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)時(shí)，再切斷鋼筋，鋼筋回縮使混凝土獲得預(yù)壓應(yīng)力。

(2)后張法：首先澆筑構(gòu)件的混凝土;待混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)時(shí)，將鋼筋穿人預(yù)留孔道進(jìn)行張拉并用錨具將鋼筋錨固在構(gòu)件上，使混凝土獲得預(yù)壓應(yīng)力。

三、張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失

(一)張拉控制應(yīng)力

張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)允許的最大張拉應(yīng)力稱(chēng)為張拉控制應(yīng)力，記為σcon。

張拉控制應(yīng)力值：不宜超過(guò)表4-8中的限值。消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線(xiàn)、中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲的張拉控制應(yīng)力值不應(yīng)小于0.4fptk;預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋的張拉控制值不宜小于0.5fptk。

當(dāng)符合下列情況之一時(shí)，表4-8中的限值可提高0.05 fptk。

(1)要求提高構(gòu)件在施工階段的抗裂性能而在使用階段受壓區(qū)內(nèi)設(shè)置的預(yù)應(yīng)力鋼筋;

(2)要求部分抵消由于應(yīng)力松弛、摩擦、鋼筋分批張拉以及預(yù)應(yīng)力鋼筋與張拉臺(tái)座之間的溫差等因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。

(二)預(yù)應(yīng)力損失值

(1)鋼筋張拉完畢或經(jīng)歷一段時(shí)間后，鋼筋中的張拉應(yīng)力將逐漸降低，這種降低稱(chēng)為預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力損失會(huì)降低預(yù)應(yīng)力效果(如構(gòu)件的抗裂度和剛度降低)，若損失過(guò)大，甚至?xí)鸩坏筋A(yù)應(yīng)力的作用。所以在設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)盡可能地減少預(yù)應(yīng)力損失。

(2)引起預(yù)應(yīng)力損失的因素很多，目前規(guī)范規(guī)定計(jì)算的有如下6種預(yù)應(yīng)力損失：

l)張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的損失(σl1);

2)預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的損失(σl2);

3)混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，受張拉鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間的溫差所引起的損失(σl3);

4)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛引起的損失(σl4);

5)混凝土的收縮和徐變引起的損失(σl5);

6)用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋作配筋的環(huán)形結(jié)構(gòu)，當(dāng)直徑d≤3m時(shí)，由于混凝土的局部擠壓引起的損失(σl6)。

對(duì)計(jì)算求得的預(yù)應(yīng)力總損失值，不得小于下列數(shù)值：

先張法構(gòu)件：l00N/mm2后張法構(gòu)件：80N/mm2

(3)預(yù)應(yīng)力損失值的組合

預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在各階段的預(yù)應(yīng)力損失值宜按表4-9的規(guī)定進(jìn)行組合。

四、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算內(nèi)容和其他

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，除應(yīng)根據(jù)使用條件進(jìn)行承載力計(jì)算及變形、抗裂、裂縫寬度和應(yīng)力驗(yàn)算外，尚應(yīng)按具體情況對(duì)制作、運(yùn)輸及安裝等施工階段進(jìn)行驗(yàn)算。

當(dāng)預(yù)應(yīng)力作為荷載效應(yīng)考慮時(shí)，其設(shè)計(jì)值在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010-2010)中的有關(guān)章節(jié)計(jì)算公式中給出。當(dāng)預(yù)應(yīng)力效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，對(duì)承載能力極限狀態(tài)，預(yù)應(yīng)力分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)取1.0，不利時(shí)應(yīng)取1.2;正常使用極限狀態(tài)，預(yù)應(yīng)力分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)取1.0。

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（責(zé)任編輯：中大編輯）

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