工程結構之預應力混凝土結構介紹

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定義：是在荷載作用之前對結構構件施加壓力，使截面產生預壓應力以全部或部分抵消由荷載引起的拉應力的混凝土結構。以預應力混凝土制成的結構，因以張拉鋼筋的方法來達到預壓應力，所以也稱預應力鋼筋混凝土結構。
關鍵詞：工程力學  工程結構   建筑材料  
基本原理：預應力混凝土雖然只有幾十年的歷史，然而人們對預應力原理的應用卻由來已久。也有利于恢復預應力筋與混凝土之間的粘結力。如中國古代的工匠早就運用預應力的原理來制作木桶。木桶的環(huán)向預壓應力通過套緊竹箍的方法產生。只要水對桶壁產生的環(huán)向拉應力不超過環(huán)向預壓應力，則桶壁木板之間將始終保持受壓的緊密狀態(tài)，預壓應力通過兩端錨具傳給構件混凝土。木桶就不會開裂和漏水。 混凝土的抗壓強度雖高，而抗拉強度卻很低，預應力筋可先穿入套管也可以后穿。通過對預期受拉的部位施加預壓應力的方法，就能克服混凝土抗拉強度低的弱點，達到利用預壓應力建成不開裂的結構。

優(yōu)缺點
優(yōu)點：由于采用了高強度鋼材和高強度混凝土，預應力混凝土構件具有抗裂能力強、抗?jié)B性能好、剛度大、強度高、抗剪能力和抗疲勞性能好的特點，對節(jié)約鋼材(可節(jié)約鋼材40%～50%、混凝土20%～40%)、減小結構截面尺寸、降低結構自重、防止開裂和減少撓度都十分有效，可以使結構設計得更為經濟、輕巧與美觀。（圖為預應力混凝土管樁）
缺點：預應力混凝土構件的生產工藝比鋼筋混凝土構件復雜，技術要求高，需要有專門的張拉設備、灌漿機械和生產臺座等以及專業(yè)的技術操作人員（見預應力工藝）；預應力混凝土結構的開工費用較大，對構件數量少的工程成本較高。

預應力筋>>>>>>資料下載
預應力筋的特性：應力－應變曲線和應力松弛。一、應力－應變曲線；二、應力松弛。1、概念：鋼筋受到一定的張拉力后，在長度保持不變的條件下，鋼筋的應力隨著時間的增長而降低的現象，起壓力激昂的值就是應力松弛損失。2、應力松弛的特點：初期發(fā)展快。鋼絲和鋼絞線的應力松弛率大于熱處理鋼筋和精軋螺紋鋼筋。初應力大，松弛損失也大。松弛損失率隨溫度的升高急劇增加。

預應力筋相關圖集規(guī)范：
DL/T 5176-2003 水電工程預應力錨固設計規(guī)范
JG 3007-1993 無粘結預應力筋專用防腐潤滑脂
JG 225-2007 預應力混凝土用金屬波紋管
JGJ 85-2010 預應力筋用錨具、夾具和連接器應用技術規(guī)程
TB/T 3193-2008 鐵路工程預應力筋用錨具、夾具和連接器技術條件
04G415-1 預應力混凝土折線形屋架(預應力筋為鋼絞線、跨度18m～30m)

施工工藝 >>>>資料下載
設計與制作 ：預應力混凝土結構的設計，除驗算承載能力和使用階段兩個極限狀態(tài)外，還要計算預應力筋的各項瞬時和長期預應力損失值（見預應力損失），及驗算施工階段，如構件制作、運輸、堆放和吊裝等工序中構件的強度和抗裂度。

預應力混凝土構件的施工方法
    1.先張法 >>>>先張法施工  
在混凝土灌筑之前，先將由鋼絲鋼絞線或鋼筋組成的預應力筋張拉到某一規(guī)定應力，并用錨具錨于臺座兩端支墩上,接著安裝模板、構造鋼筋和零件,然后灌筑混凝土并進行養(yǎng)護。當混凝土達到規(guī)定強度后，放松兩端支墩的預應力筋，通過粘結力將預應力筋中的張拉力傳給混凝土而產生預壓應力。先張法以采用長的臺座較為有利，最長有用到一百多米的，因此有時也稱作長線法。（左圖:先張法施工現場）

2.后張法 >>>>后張法施工
先灌筑構件，然后在構件上直接施加預應力的方法。一般做法多是先安置后張預應力筋成孔的套管、構造鋼筋和零件，然后安裝模板和灌筑混凝土。預應力筋可先穿入套管也可以后穿。等混凝土達到強度后，用千斤頂將預應力筋張拉到要求的應力并錨于梁的兩端，預壓應力通過兩端錨具傳給構件混凝土。為了保護預應力筋不受腐蝕和恢復預應力筋與混凝土之間的粘結力，預應力筋與套管之間的空隙必須用水泥漿灌實。水泥漿除起防腐作用外，也有利于恢復預應力筋與混凝土之間的粘結力。為了方便施工，有時也可采用在預應力筋表面涂刷防銹蝕材料并用塑料套管或油紙包裹的無粘結后張預應力。（左圖:后漲法施工現場）

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