預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用概念

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2021-09-15

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用概念，重要的是需要明確對(duì)哪些混凝土結(jié)構(gòu)與受力部位施加預(yù)應(yīng)力比較合理。

如前所述，在混凝土結(jié)構(gòu)與構(gòu)件上施加預(yù)應(yīng)力的目的，就是為了改善與增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗裂性能與減小裂縫寬度、減薄結(jié)構(gòu)、加大跨度，控制變形與撓度，從而使高強(qiáng)應(yīng)力筋的強(qiáng)度得到充分發(fā)揮?；谶@個(gè)原理，適宜施加預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件就是那些在使用荷載下可能發(fā)生開(kāi)裂與裂縫較寬的部位，現(xiàn)按易開(kāi)裂的結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力特性與受力部位及結(jié)構(gòu)用途與類型分述如下：

（1）按受力特性與受力部位適宜預(yù)加應(yīng)力

1、軸心受拉構(gòu)件

這類構(gòu)件的受力特征是拉力(外力)正好作用在構(gòu)件的軸線上，如屋架、吊車桁架與桁架式橋梁中的拉腹桿、下弦及拱拉桿吊桿等。這些構(gòu)件在這些外力作用下，全橫截面都產(chǎn)生拉應(yīng)力。混凝土一旦開(kāi)裂，則在全截面內(nèi)有貫串裂縫。為了防止這種裂縫的產(chǎn)生，通過(guò)布置預(yù)應(yīng)力筋使橫截面產(chǎn)生均勻的預(yù)壓應(yīng)力。這樣就可抵消由外力產(chǎn)生的拉應(yīng)力，以提高構(gòu)件抗裂性與減小裂縫寬度。

2、受彎構(gòu)件

這類構(gòu)件在豎向外力作用下，發(fā)生彎曲，截面的下緣產(chǎn)生拉應(yīng)力，截面的上緣產(chǎn)生壓應(yīng)力，這種構(gòu)件的混凝土一旦被拉裂，裂縫將下寬上窄。為防止這種裂縫，而將預(yù)應(yīng)力筋布置在梁的下緣，受拉區(qū)建立的預(yù)壓應(yīng)力以平衡拉應(yīng)力抵消拉應(yīng)力，從而達(dá)到提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗裂性與減小裂縫寬度、控制撓度(及減少截面尺寸、加大跨度)的目的。

3、偏心受拉構(gòu)件

偏心受拉構(gòu)件系在受有偏心的外力作用下，在構(gòu)件橫截面上產(chǎn)生的拉應(yīng)力，其分布與偏心距的大小有關(guān)，截面靠近拉力的一側(cè)，產(chǎn)生最大的拉應(yīng)力;截面遠(yuǎn)離拉力的一側(cè)，產(chǎn)生較小的拉應(yīng)力，或轉(zhuǎn)為壓應(yīng)力。因此，當(dāng)這種構(gòu)件的混凝土一旦拉裂時(shí)，將出現(xiàn)一側(cè)寬另一側(cè)窄的貫串裂縫，或僅一側(cè)有裂縫。為了提高構(gòu)件抗裂性能，防止構(gòu)件裂縫，可設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋并布置在截面靠近拉力作用的一側(cè)，而另一側(cè)則可少配預(yù)應(yīng)力筋或配非預(yù)應(yīng)力筋。

4.偏心受壓構(gòu)件

該類構(gòu)件承受的是偏心壓力作用，即在截面靠近壓力的一側(cè)產(chǎn)生最大的壓應(yīng)力，截面遠(yuǎn)離壓力的一側(cè)產(chǎn)生較小的壓應(yīng)力或拉應(yīng)力。因此，這種構(gòu)件的混凝土只有在大偏心受壓時(shí)才會(huì)被拉裂。裂縫形式是僅在一側(cè)有裂縫。因此，為了防止大偏心受壓構(gòu)件裂縫的產(chǎn)生，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)布置在構(gòu)件的受拉一側(cè)，以產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力抵消拉應(yīng)力。對(duì)于構(gòu)件的受壓一側(cè)，可配置非預(yù)應(yīng)力鋼筋，或可酌配一定的構(gòu)造預(yù)應(yīng)力筋。

5.軸心受壓構(gòu)件

對(duì)于軸心受壓和小偏心受壓的預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件，為避免在運(yùn)輸、堆放、吊裝過(guò)程中，可能受到彎曲、振動(dòng)，甚至沖擊等作用而產(chǎn)生的開(kāi)裂現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)一般受荷不大的中心受壓柱或摩擦樁時(shí)，構(gòu)件的配筋往往取決于運(yùn)輸、堆放和吊裝的需要，而不是實(shí)際使用時(shí)的受力需要?？蓪?gòu)造配置的軸心受壓或小偏心受壓非預(yù)應(yīng)力筋改變?yōu)轭A(yù)應(yīng)力筋，不僅可提高運(yùn)輸、吊裝過(guò)程中的抗裂性及使用中的穩(wěn)定性等，而且還可節(jié)省大量鋼材。

（2）按結(jié)構(gòu)用途與類型適宜預(yù)加應(yīng)力（有粘結(jié)或無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力）

1.單層廠房結(jié)構(gòu)中的大、中跨度的屋面承重結(jié)構(gòu)，屋面梁，屋架，吊車梁，地基梁等適宜預(yù)加應(yīng)力。

2.多層與高層工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)、大柱網(wǎng)、大空間的框架、網(wǎng)格大梁、交叉大梁、扁梁、轉(zhuǎn)換層的傳力桁架或大梁、(單向與雙向連續(xù))長(zhǎng)跨板、屋面板等。

3.公共建筑、大跨空間結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、斜拉結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu)，如體育建筑、車庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)、商場(chǎng)、啤酒屋、舞廳、劇院、多功能廳、購(gòu)物中心等承重結(jié)構(gòu)。

4.大懸臂結(jié)構(gòu)，如看臺(tái)、挑臺(tái)、長(zhǎng)雨篷、大陽(yáng)臺(tái)等，以及懸臂樓層。

5.中、小構(gòu)件，如小梁、小板、檁條、椽子、樓板、平板、空心板等，以節(jié)約木材。

6.特種結(jié)構(gòu)，如高聳結(jié)構(gòu)的電視塔、架，壓力容器、壓力管道，池、罐、儲(chǔ)倉(cāng)、電桿、樁，軌枕，跑道、路面、橋梁、斜拉橋、懸掛、懸吊、懸索等結(jié)構(gòu)，以及水工結(jié)構(gòu)的壩、墩和各類板、墻梁基礎(chǔ)等。

7.土錨、巖錨均可施加預(yù)應(yīng)力。

此外，剪力墻、擋土墻、筒體、柱子、采油平臺(tái)及其預(yù)應(yīng)力腿柱、漂浮與抗浮結(jié)構(gòu)、房屋加固與基礎(chǔ)加固等均可預(yù)加應(yīng)力。

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