預應力混凝土結構的應用概念


發布時間:

2021-09-15

預應力混凝土結構的應用概念,重要的是需要明確對哪些混凝土結構與受力部位施加預應力比較合理。

如前所述,在混凝土結構與構件上施加預應力的目的,就是為了改善與增強結構的抗裂性能與減小裂縫寬度、減薄結構、加大跨度,控制變形與撓度,從而使高強應力筋的強度得到充分發揮?;谶@個原理,適宜施加預應力的結構構件就是那些在使用荷載下可能發生開裂與裂縫較寬的部位,現按易開裂的結構構件受力特性與受力部位及結構用途與類型分述如下:

(1)按受力特性與受力部位適宜預加應力

1、軸心受拉構件

這類構件的受力特征是拉力(外力)正好作用在構件的軸線上,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。這些構件在這些外力作用下,全橫截面都產生拉應力。混凝土一旦開裂,則在全截面內有貫串裂縫。為了防止這種裂縫的產生,通過布置預應力筋使橫截面產生均勻的預壓應力。這樣就可抵消由外力產生的拉應力,以提高構件抗裂性與減小裂縫寬度。
2、受彎構件

這類構件在豎向外力作用下,發生彎曲,截面的下緣產生拉應力,截面的上緣產生壓應力,這種構件的混凝土一旦被拉裂,裂縫將下寬上窄。為防止這種裂縫,而將預應力筋布置在梁的下緣,受拉區建立的預壓應力以平衡拉應力抵消拉應力,從而達到提高結構構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、偏心受拉構件

偏心受拉構件系在受有偏心的外力作用下,在構件橫截面上產生的拉應力,其分布與偏心距的大小有關,截面靠近拉力的一側,產生最大的拉應力;截面遠離拉力的一側,產生較小的拉應力,或轉為壓應力。因此,當這種構件的混凝土一旦拉裂時,將出現一側寬另一側窄的貫串裂縫,或僅一側有裂縫。為了提高構件抗裂性能,防止構件裂縫,可設置預應力鋼筋并布置在截面靠近拉力作用的一側,而另一側則可少配預應力筋或配非預應力筋。

4.偏心受壓構件

該類構件承受的是偏心壓力作用,即在截面靠近壓力的一側產生最大的壓應力,截面遠離壓力的一側產生較小的壓應力或拉應力。因此,這種構件的混凝土只有在大偏心受壓時才會被拉裂。裂縫形式是僅在一側有裂縫。因此,為了防止大偏心受壓構件裂縫的產生,預應力筋應布置在構件的受拉一側,以產生預壓應力抵消拉應力。對于構件的受壓一側,可配置非預應力鋼筋,或可酌配一定的構造預應力筋。
 
5.軸心受壓構件

對于軸心受壓和小偏心受壓的預制鋼筋混凝土構件,為避免在運輸、堆放、吊裝過程中,可能受到彎曲、振動,甚至沖擊等作用而產生的開裂現象,在設計一般受荷不大的中心受壓柱或摩擦樁時,構件的配筋往往取決于運輸、堆放和吊裝的需要,而不是實際使用時的受力需要??蓪嬙炫渲玫妮S心受壓或小偏心受壓非預應力筋改變為預應力筋,不僅可提高運輸、吊裝過程中的抗裂性及使用中的穩定性等,而且還可節省大量鋼材。

(2)按結構用途與類型適宜預加應力(有粘結或無粘結預應力)

1.單層廠房結構中的大、中跨度的屋面承重結構,屋面梁,屋架,吊車梁,地基梁等適宜預加應力。

2.多層與高層工業與民用建筑結構、大柱網、大空間的框架、網格大梁、交叉大梁、扁梁、轉換層的傳力桁架或大梁、(單向與雙向連續)長跨板、屋面板等。

3.公共建筑、大跨空間結構、懸索結構、斜拉結構、懸掛結構,如體育建筑、車庫、倉庫、商場、啤酒屋、舞廳、劇院、多功能廳、購物中心等承重結構。

4.大懸臂結構,如看臺、挑臺、長雨篷、大陽臺等,以及懸臂樓層。

5.中、小構件,如小梁、小板、檁條、椽子、樓板、平板、空心板等,以節約木材。

6.特種結構,如高聳結構的電視塔、架,壓力容器、壓力管道,池、罐、儲倉、電桿、樁,軌枕,跑道、路面、橋梁、斜拉橋、懸掛、懸吊、懸索等結構,以及水工結構的壩、墩和各類板、墻梁基礎等。

7.土錨、巖錨均可施加預應力。

此外,剪力墻、擋土墻、筒體、柱子、采油平臺及其預應力腿柱、漂浮與抗浮結構、房屋加固與基礎加固等均可預加應力。

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