预应力混凝土

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预应力混凝土

预应力混凝土

第一讲预应力定义:预应力混凝土是根据需要人为引入某一数值与分布的内应力,用以全部或部分抵消外荷载应力的一种加筋混凝土。

狭义定义:在混凝土构件承受外荷载之前,对其受拉区预先施加压应力,就成为预应力混凝土结构广义定义:预应力混凝土是其中已建立有内应力的混凝土,内应力的大小和分布能够抵消给定的外加荷载所引起的应力至预期的程度。

基本概念:应力概念(预计开裂程度):预应力混凝土是由于预加应力而使混凝土从一种脆性材料转变成为一种弹性材料。

这种概念:“以无拉应力设计准则”为基础的。

特点:1主要设计阶段为正常使用极限状态;2计算方法采用材料力学方法,符合胡克定律和叠加原理。

强度概念(抵抗破坏安全性):预加应力是为了使高强钢筋能够和混凝土结合,它是钢筋混凝土的扩大和改进。

特点:主要表现在提高了构件的抗裂和刚度性能,同时也提高了承载力,充分发挥了张拉对承载力的贡献。

荷载平衡概念(计算挠度):预加应力是为了实现预期的荷载平衡。

特点:使得预应力概念更深入了,给设计计算带来了大大的简化。

早期预应力实践存在的问题:使用的混凝土和钢筋材料的强度较低,对预应力损失的认识不够。

钢筋混凝土与预应力混凝土之间的主要区别钢筋混凝土是将钢筋和混凝土简单地结合在一起,并且任由它们自行地共同工作,而预应力混凝土则不然,它是将高强混凝土和高强钢材“能动”地结合在一起,这种结合是靠张紧钢材并将其锚固于混凝土,从而使混凝土受压来实现。

钢材是延性材料,现在用预加应力的办法使其能在高拉力下工作,混凝土在抗拉能力上是脆性材料,现在由于受到预压而有所改善,同时抗压能力并未真正受到损害。

因此预应力混凝土仍是两种现代高强度材料的一种理想结合。

为什么预应力混凝土能发挥高强钢筋的作用呢?原因在于钢材的弹性模量一般相差不大,而在正常使用状态时,普通钢筋混凝土拉应变不大,因此不能使用高强钢筋,即受到限制。

预应力混凝土是先将钢筋张拉一段应变,即先增加了应力,然后在外加荷载下还能增加一段应变,这样高强钢筋就能使用了。

预应力混凝土

预应力混凝土

(4)镦头锚具
镦头锚具一般直接在预应力筋端部热镦、冷镦或锻打
成型。
(二)预应力钢丝(束)
1.预应力钢丝(束)锚具
(1)圆锥齿板(槽)式
(2)楔形锚具
(3)钢丝束镦头锚具
常用的钢丝束镦头锚具分A型与B型。A型由锚环与螺母组 成,可用于张拉端;B型为锚板,用于固定端。
(4)钢质锥形锚具(又称弗氏锚具)
(三)预应力钢筋束(钢绞线束)
1、夹片锚具(JM、XM、QM和OVM、BM等)
在一块多孔的锚板上,利用每个锥形孔装一副夹片夹
持一根钢绞线的一种锲紧式锚具。
优点:任何一根钢绞线锚固失效,都不会引起整束锚
固失效,并且每束钢绞线的根数不受限制,但构件端部需
要扩孔。该锚具广泛应用于现代预应力混凝土工程。主要
2、预应力筋的放张顺序
为避免预应力筋放张时对预应力混凝土构件产生过大
的冲击力,引起构件端部开裂、构件翘曲和预应力筋断裂,
预应力筋放张必须按下述规定进行。
(1)对于轴心预压的预应力混凝土构件,预应力筋应
同时放张。
(2)对于偏心预压的预应力混凝土构件,应同时放张
预压应力较小区域的预应力筋,再同时放张预压应力较大
预应力混凝土工程
一、概述 二、预应力钢材与锚具 三、先张法施工工艺 四、后张法施工工艺
预应力混凝土施工录像
第一节 概述
一、预应力砼的分类 1、预应力混凝土按预应力度大小可分为:全预应力混凝土
和部分预应力混凝土。全预应力混凝土是在全部使用荷载 下受拉边缘不允许出现拉应力的预应力混凝土,适用于要 求混凝土不开裂的结构。部分预应力混凝土是在全部作用 荷载下受拉边缘允许出现一定的拉应力或裂缝的混凝土, 其综合性能较好,费用较低,适用面广。

预应力混凝土介绍

预应力混凝土介绍

引言概述:
预应力混凝土是一种先施加预先拉力的混凝土结构材料,通过预先施加张拉力或预制成预应力构件,以提高混凝土的承载性能和抗裂性能。

该材料广泛应用于桥梁、建筑、水利工程等领域,具有较高的安全性和经济性。

本文将介绍预应力混凝土的原理、构造和应用,并探讨其优点和限制。

正文内容:
1.预应力混凝土的原理
1.1预应力原理
1.2引入预应力的作用
1.3预应力的分类
1.4预应力的应力计算
2.预应力混凝土的构造
2.1预应力构件的构造
2.2预应力的传递和锚固
2.3预应力锚固系统
2.4预应力构件的布置和预应力筋的设计
2.5预应力钢筋的保护
3.预应力混凝土的应用
3.1桥梁工程中的应用3.2建筑工程中的应用3.3水利工程中的应用3.4道路工程中的应用
3.5其他领域的应用
4.预应力混凝土的优点4.1提高承载能力
4.2增加结构刚度
4.3抗裂性能优良
4.4经济性和可持续性
4.5施工周期短
5.预应力混凝土的限制5.1施工难度较高
5.2构造限制
5.3维护和检修困难5.4钢材腐蚀问题
5.5技术要求高
总结:
预应力混凝土作为一种应用广泛的结构材料,具有许多优点,例如提高承载能力、增加刚度和优良的抗裂性能。

它在桥梁、建筑、水利工程等领域的应用体现了其经济性和可持续性。

预应力混凝土的施工难度较高,存在一定的限制和挑战。

在日常的维护和检修中还需注意钢材腐蚀问题,同时要求技术水平较高。

在未来的发展中,预应力混凝土有望进一步提升应用的效果和性能,为建筑和基础设施的可持续发展做出更大的贡献。

预应力混凝土

预应力混凝土

引言概述:预应力混凝土是一种应用预先施加的应力在混凝土内部进行抵抗外部荷载的结构材料,具有很高的强度和耐久性。

本文将详细介绍预应力混凝土的概念、优势、施工原理、设计方法和应用领域。

正文内容:一、预应力混凝土的概念和原理1.预应力混凝土的定义2.预应力混凝土的原理a.预应力的概念和作用原理b.预应力混凝土的应力来源和传递途径二、预应力混凝土的优势1.强度和耐久性a.预应力混凝土的高强度b.预应力混凝土的抗裂性能c.预应力混凝土的耐久性2.施工效率和经济性a.预应力混凝土的施工工艺b.预应力混凝土的施工速度c.预应力混凝土的经济性三、预应力混凝土的施工原理1.预应力钢筋的布置和固定a.预应力钢筋的种类和性能要求b.预应力钢筋的布置原则和方法c.预应力钢筋的固定方式和要求2.预应力配筋的施工a.预应力配筋的材料和配筋要求b.预应力配筋的安装和固定工艺c.预应力配筋的质量控制四、预应力混凝土的设计方法1.预应力混凝土的设计原则a.预应力混凝土的设计目标和要求b.预应力混凝土的设计参数和计算方法2.预应力混凝土的设计步骤a.预应力混凝土的受力分析和设计荷载b.预应力混凝土的截面选择和计算c.预应力混凝土的配筋设计和构造安排五、预应力混凝土的应用领域1.预应力混凝土在桥梁工程中的应用a.预应力桥梁的结构形式和特点b.预应力桥梁的施工和设计技术2.预应力混凝土在大型建筑中的应用a.预应力混凝土结构的优势和适用性b.预应力混凝土结构的设计和施工要点3.预应力混凝土在水利工程中的应用a.预应力混凝土在堤坝工程中的应用b.预应力混凝土在水闸工程中的应用总结:预应力混凝土作为一种具有强度高、耐久性好等优点的结构材料,在桥梁、建筑和水利工程等领域有着广泛的应用。

通过合理的设计和施工,可以充分发挥预应力混凝土的优势,提高工程的安全性和经济性。

随着科技的进步和经验的积累,预应力混凝土的应用前景将会更加广阔。

什么是预应力混凝土预应力混凝土的优缺点

什么是预应力混凝土预应力混凝土的优缺点

什么是预应力混凝土预应力混凝土的优缺点预应力混凝土是为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象,那么你对预应力混凝土了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是预应力混凝土的内容,希望大家喜欢!预应力混凝土的工作原理预压应力用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,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。

预应力混凝土的分类根据预加应力值大小对构件截面裂缝控制程度的不同分类:1、全预应力混凝土(FPC,fully prestressed concrete)在使用荷载作用下,不允许截面上混凝土出现拉应力的构件,属严格要求不出现裂缝的构件,和严格控制预应力构件的截面尺寸和预应力梁的挠度。

2、部分预应力混凝土(PPC,partially prestressed concrete)允许出现裂缝,但最大裂缝宽度不超过允许值的构件,属允许出现裂缝的构件。

3、无粘结预应力钢筋将预应力钢筋的外表面涂以沥清,油脂或其他润滑防锈材料,以减小摩擦力并防锈蚀,并用塑料套管或以纸带,塑料带包裹,以防止施工中碰坏涂层,并使之与周围混凝土隔离,而在张拉时可沿纵向发生相对滑移的后张预应力钢筋。

特点:不需要预留孔道,也不必灌浆、施工简便、快速、造价较低、易于推广应用。

预应力混凝土的优缺点优点1、抗裂性好,刚度大。

由于对构件施加预应力,大大推迟了裂缝的出现,在使用荷载作用下,构件可不出现裂缝,或使裂缝推迟出现,所以提高了构件的刚度,增加了结构的耐久性。

2、节省材料,减小自重。

其结构由于必须采用高强度材料,因此可减少钢筋用量和构件截面尺寸,节省钢材和混凝土,降低结构自重,对大跨度和重荷载结构有着明显的优越性。

3、可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。

预应力梁混凝土梁的曲线钢筋(束)可以使梁中支座附近的竖向剪力减小;又由于混凝土截面上预应力的存在,使荷载作用下的主拉应力也就减小。

预应力混凝土是什么意思

预应力混凝土是什么意思

预应力混凝土是什么意思预应力混凝土是什么意思一、引言预应力混凝土是一种特殊的混凝土结构材料,通过施加预先设计的预应力来提高混凝土的承载能力和耐久性。

它在建筑和结构工程中被广泛使用,具有较高的抗弯、抗剪、抗压性能,以及良好的耐久性和变形性能。

本文将详细介绍预应力混凝土的定义、组成、施工方法、优点和应用领域。

二、定义预应力混凝土是指在混凝土浇筑之前,通过施加预先设计的压应力,将钢筋或钢束(也称为预应力筋或预应力钢)紧密嵌入混凝土中的一种结构材料。

预应力混凝土能够抵抗外部荷载的作用,从而减小混凝土的应力和变形,提高混凝土结构的承载能力和耐久性。

三、组成预应力混凝土由混凝土和预应力钢组成。

混凝土是由水泥、砂、骨料和适量的掺合材料按一定比例混合而成的胶凝材料。

预应力钢一般采用高强度钢材,在混凝土浇筑之前通过张拉或预应力设备施加预应力。

四、施工方法(一)预应力钢的张拉1. 预应力钢在混凝土浇筑之前通过张拉设备施加预应力。

2. 预应力钢的张拉应根据设计要求施加预定的张拉力,并进行相应的调整和锚固。

(二)混凝土浇筑1. 预应力钢张拉完成后,进行混凝土的浇筑。

2. 混凝土浇筑要均匀、充实,确保预应力钢紧密嵌入混凝土中。

(三)养护1. 混凝土浇筑完成后要进行养护,以提高混凝土的强度和耐久性。

2. 养护时间根据混凝土强度等因素进行设计,一般为28天。

五、优点(一)提高承载能力预应力混凝土通过施加预应力,能够有效抵抗混凝土的应力和变形,从而提高混凝土结构的承载能力。

(二)延长使用寿命预应力混凝土具有较好的耐久性,能够抵抗氯离子渗透、碳化、冻融损伤等,延长混凝土结构的使用寿命。

(三)降低变形预应力混凝土能够减小混凝土的应力和变形,降低混凝土结构的沉降和裂缝的发生。

(四)提高施工效率预应力混凝土的施工过程相对简单,能够提高施工效率,缩短工期。

六、应用领域预应力混凝土广泛应用于大跨度桥梁、高层建筑、水利工程、核电站等重要工程中。

预应力混凝土结构概述(修正)

恳请各位老师批评指正!
部分预应力混凝土结构:这种结构中的部分混凝土构件承受预应力,其他构件则为普通混凝土构件
复合预应力混凝土结构:这种结构由两种或两种以上的预应力混凝土构件组成
Part 3
预应力混凝土结构的优点
预应力混凝土结构的优点
预应力混凝土结构的优点主要包括以下几点
提高承载能力:由于预应力钢筋对混凝土的拉伸作用,使得混凝土的承载能力得到提高。这种提高可以通过预先对钢筋进行拉伸计算得出,因此可以精确控制
设计灵活性:预应力混凝土结构的设计灵活性较大,可以根据实际需要进行灵活的设计和施工。例如,可以在结构的不同部位采用不同的预应力度和不同的材料等
Part 4
预应力混凝Leabharlann 结构的缺点预应力混凝土结构的缺点
然而,预应力混凝土结构也存在一些缺点,主要包括以下几点
施工难度大:预应力混凝土结构的施工需要使用高强度钢筋和特殊工艺,如张拉和锚固等,因此施工难度较大,需要专业的技术人员进行指导和操作
建造成本高:由于预应力混凝土结构的施工难度大,需要使用更多的高强度钢筋和特殊工艺,因此其建造成本相对较高
预应力混凝土结构的缺点
维护和修复困难:由于预应力混凝土结构的材料用量减少,使得结构的自重减轻,同时也降低了结构的刚度。因此,在结构出现损伤或裂缝时,维护和修复工作相对较为困难
对环境影响大:预应力混凝土结构的施工需要使用大量的水泥和砂石等材料,这些材料的生产和使用会对环境产生较大的影响。同时,在结构的拆除和废弃过程中也会产生大量的建筑垃圾
体育场馆
在体育场馆建设中,预应力混凝土结构被广泛应用于看台和舞台等部位。由于其具有高强度和延展性的特点,能够承受大量观众的载荷以及各种激烈运动的冲击作用
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预应力混凝土的定义

预应力混凝土的定义预应力混凝土的定义预应力混凝土是指在混凝土中通过施加预先设定的预应力,以提高其抗弯、抗剪及耐久性能的一种建筑材料。

预应力混凝土由预应力钢筋和混凝土组成,通过将预应力钢筋施加张力,使其产生预先设定的预应力,从而达到提高混凝土的承载能力和使用性能的目的。

1. 钢筋和混凝土的选择预应力混凝土中使用的预应力钢筋应具有良好的抗拉强度和弹性模量,常用的材料包括预应力钢丝、钢股、钢束等。

混凝土的强度、水胶比、骨料的选择以及配合比的合理性都对预应力混凝土的性能产生重要影响。

2. 预应力的施加方法预应力可以通过两种主要的施加方法来实现:预应力张拉法和压力预应力法。

预应力张拉法的步骤包括钢筋的张拉、锚固以及张拉后的混凝土灌注。

压力预应力法则是在混凝土浇注前将钢筋置于预应力状态,然后进行浇注。

3. 预应力混凝土的优点预应力混凝土相比传统钢筋混凝土具有许多优点。

首先,预应力混凝土的承载能力更高,可以减小结构跨度,提高设计灵活性。

其次,预应力混凝土的抗裂性能更好,可以有效减少裂缝的产生和扩展。

此外,预应力混凝土的耐久性能更佳,可以延长结构的使用寿命。

4. 预应力混凝土的应用领域预应力混凝土广泛应用于桥梁、楼板、水坝、塔楼等各类工程中。

在大跨度桥梁中,预应力混凝土可以有效减轻结构自重,提高结构的稳定性和抗震性能。

在高层建筑中,预应力混凝土可以增大楼板的跨度,减少柱子数量,提高空间的利用率。

5. 相关附件本涉及的附件如下:- 图纸:包括施工图、结构图等相关图纸。

- 技术规范:包括预应力混凝土施工技术规范、验收标准等。

6. 法律名词及注释-《建筑法》:指中华人民共和国《中华人民共和国房地产法》。

-《结构设计规范》:指中华人民共和国建设部颁布的《建筑结构工程设计规范》。

第五章-预应力混凝土


(二)灌浆工艺 1 .灌浆前应全面检查构件孔道及灌浆孔 / 泌 水孔 / 排气孔是否畅通。对抽拔管成孔,可 采用压力水冲洗孔道。对预埋管成孔,必要 时可采用压缩空气清孔。 2.灌浆前应对锚具夹片空隙和其他可能产生 3.灌浆顺序宜先灌下层孔道,后浇上层孔道。 的漏浆处需采用高强度水泥浆或结构胶等方 法封堵。封堵材料的抗压强度大于 10MPa 时 方可灌浆。
(五)胶管抽芯法 5~7层帆布夹层的普通橡胶管、钢丝网胶 皮管两种,充气或充水,压力0.8 ~ 1.0Mpa, 直径可增大3mm,钢筋井字架固定,用于成型 直线和曲线孔道。 (六 ) 灌浆孔、排气孔
灌浆孔、排气孔:留在端部或中部,间 距≤12米,孔径20 mm。
图5-29 用木塞留灌浆孔
图5-30 波纹管上留灌浆孔
(一)单孔夹片锚固体系
单孔夹片锚具
单孔夹片锚固体系 1一钢绞线 3一承压钢板 2一单孔夹片锚具 4一螺旋筋
(二)单孔夹片锚固体系
图5—5 多孔夹片锚固体系 1一钢绞线;2一夹片;3一锚板; 4一锚垫板(铸铁喇叭管);5一螺旋筋; 6一金属波纹管;7一灌浆孔
(三)镦头锚固体系
(四)螺纹锚固体系
第三节
无粘结预应力施工
后张无粘结预应力砼施工:
指在预应力筋表面涂防腐油脂并包裹塑料 套管后,敷设在设计位置,然后浇筑砼,待砼 达到设计规定强度后进行张拉锚固。


如果钢丝需要接长,可借助于钢丝拼接 器用20~22号铁丝密排绑扎(图a)。 预应力筋与工具式螺杆连接时,可采用 套筒式连接器(图b)

图a 钢丝拼接器
图b 套筒式连接器
六、预应力筋张拉 (一)预应力钢丝张拉 1、 单根张拉 冷拔钢丝可在两横梁式长线台座上采用 10kN电动螺杆张拉机或电动卷扬张拉机单根 张拉,弹簧测力计测力,锥销式夹具锚固。

预应力混凝土知识

预应力混凝土知识1. 什么是预应力混凝土?预应力混凝土是一种结构材料,通过在混凝土构件中施加预先计算的压应力,以提高混凝土的承载能力和耐久性。

这种材料被广泛应用于桥梁、建筑和其他大型结构中,以增强结构的抗弯能力和承载能力。

2. 预应力混凝土的原理预应力混凝土的原理基于预先施加压应力的效果。

通过在混凝土构件中设置预应力钢束(通常是钢索),将钢束张紧,对混凝土施加压应力。

这种压应力可以抵消混凝土受到的自重和外荷载的弯曲应力,在一定程度上消除或减小混凝土中的裂缝和变形,提高结构的整体性能。

3. 预应力混凝土的施工过程预应力混凝土的施工过程包括以下几个关键步骤:3.1 预应力钢束的安装在混凝土模板固定之前,预应力钢束被安装在混凝土构件的预留孔道中。

钢束按照设计要求的布置位置和布点间距进行安装,并且要保证钢束的张紧和连接处的牢固性。

3.2 混凝土的浇筑完成预应力钢束的安装后,混凝土会被浇筑至模板内,以固定和包裹预应力钢束。

混凝土的配比和浇筑技术需要根据具体工程的要求和设计方案进行调整,以获得所需的强度和性能。

3.3 预应力钢束的张拉混凝土浇筑完成后,预应力钢束会进行张紧。

通过使用专门的张拉设备和工具,对钢束施加拉力,从而使钢束产生预先计算的压应力。

在张拉过程中,需要严格控制拉力的大小和均匀分布,以确保混凝土结构的稳定性和承载能力。

3.4 压浆和养护预应力钢束张紧完毕后,还需要进行压浆和养护工作。

压浆是为了填充钢束周围的空隙,提高混凝土与钢束之间的粘结强度;养护是为了保持混凝土的湿润状态,促进其硬化和发展强度。

4. 预应力混凝土的优势和应用预应力混凝土具有以下几个重要的优势:•提高结构承载能力:预应力混凝土可以通过施加预先计算的压应力,提高混凝土结构的抗弯能力和承载能力,使其能够承受更大的荷载。

•减小结构变形:通过预应力混凝土的施工,可以减小混凝土结构的变形和裂缝,提高结构的整体刚度和稳定性。

•提高结构耐久性:预应力混凝土由于减小了混凝土的变形和裂缝,从而可以提高结构的耐久性,延长结构的使用寿命。

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预应力混凝土混凝土的力学特性是抗压不抗拉:它的抗拉强度是抗压强度的8%-14%。

混凝土的抗拉强度如此低,因此在加荷载的初期阶段就产生弯曲裂缝。

为了减少或防止这种裂缝的发展,所以在结构单元纵向施加了一个中心或偏心的轴向力。

这个力的施加消除或大大减少了工作荷载下结构中最危险的跨中和支柱截面处的拉应力,阻止了裂缝的发展,也因此提高了截面的抗弯、抗剪和抗扭能力。

这样,构件能表现出弹性性质,当全部荷载作用于结构时,混凝土构件的全部断面的抗压能力都能够被充分有效的发挥出来。

这个强加于构件的纵向力就叫做预应力,就是在构件承受横向的重力恒载和活载或水平向的瞬时活载之前,沿着结构单元跨度方向预先给截面施加一个压缩力。

预应力的类型及大小主要是根据要建造的系统类型、跨长和构件细长度的需要来决定。

由于预应力是沿着或平行于构件的轴向纵向施加的,因此这种施加预应力的原理一般被称作直线预应力法。

环形预应力法应用于建造盛放流体的构筑物中,如储水池、管道和压力反应堆容器等,它本质上和直线预应力的基本原理相同。

这种柱形或球形结构的环向箍力或围压就抵消了由内部压力在结构外表面一起的环形拉应力。

Fig.1.2.1prestressing principle in linear and circular prestressing如图1.2.1用基本模型描述了在两种结构系统类型上的预应力作用及应力反应结果。

图(a )是在大的预压应力P 下单个的混凝土块组成的梁模型。

虽然它可能出现混凝土块间的滑动或在竖向模拟剪切滑动破坏,但实际上由于纵向压力P 存在这种情况是不会发生的。

同样,图(c )所示木制木桶的木板似乎会由于施加在其上面的内部的径向高压力而分开,但是同上面情况一样,由于金属箍预先施加的力在木桶外周形成一种环向的预压应力,使木板纹丝不动。

从前面的讨论中可以清楚的看出,为了消除或大大减少荷载在预应力结构单元上引起的纯拉应力,在他们承受整个的恒载和活荷载前,就预先给他们施加一个永久的预压应力。

在一般的钢筋混凝土结构中,通常认为混凝土的抗拉强度使可以不加考虑、忽略不计的,这是因为弯矩产生的拉应力由加筋处理后的黏合层来抵抗。

也因此,钢筋混凝土结构在工作荷载下达到极限状态后产生的裂纹和挠曲变形不可恢复。

和预应力钢筋的作用相反、普通钢筋混凝土构件中的钢筋不给构件施加任何力。

在预应力构件中,钢筋要通过预应力作用给构件主动施加预载,使构件对裂缝和变形有相对较高的恢复控制能力,一旦预应力构件受力使混凝土超过了其弯曲抗拉强度,则构件开始表现出钢筋混凝土构件的性质。

在同等跨度和受荷载条件下,预应力构件要比一般的钢筋混凝土构件要薄。

一般来说,预应力混凝土构件的厚度通常约是同等钢筋混凝土构件厚度的65%—80%。

因此,预应力构件需要的混凝土量要少,约占钢筋混凝土构件需要用量的20%—35。

不行的是,在材料重量方面节省的花费和在预应力措施中需要的较高质量材料的较高费用刚好抵消掉了。

同时,不管什么样的结构体系,预应力方法本身就造成附加的费用:模板更加复杂,因为预加应力的截面的集合形状通常由带薄腹板的翼形面组成。

尽管有这些附加的费用,通常情况下,如果产生的预制构件在数量上足够的话,预应力构件和钢筋混凝土构件相比,至少最初直接成本的差异不是太大,但因为预应力构件不需要太多的维护,因为混凝土质量好,它的实用寿命长,而且由于上部结构的累积荷载重量较小,基础重量也相应轻得多,所以从长期来看,间接费用的节约还是很巨大的。

一旦钢筋混凝土梁跨度超过70到90尺(21.3到27.4米),这样大的梁自重就变得过大。

结构,构件较重,造成长期的比较大的变形和裂缝。

这样一来,对大跨度结构,预应力混凝土就显得格外必要了,因为大跨度结构用拱形建造的成本很高,而且也不能消除钢筋混凝土拱长期实用下严重的收缩和徐变,像分段拼装式桥或斜拉桥这些跨度很大的建筑物只能利用预应力构件建造。

预应力混凝土不是一个新事物,可追溯到1872年,当时来自加州的一个工程师P.H. 杰克深申请了一项预应力系统的专利,他用拉杆把单个的块体建造成了梁或拱【图1.2.1(a)】。

由于在克服预应力损失方面高强度钢筋没有效果,在很长一段时间预应力研究进展很小,亚历山大的R. E. Dill和Nebraska揭示了混凝土的收缩和徐变(材料横向流变)对预应力损失的影响。

他后来提出了连续的自由拉杆后张法,这一方法弥补了由混凝土随时间发展的徐变和收缩导致构件长度减小而引起的拉杆中的预应力损失。

在20世纪20年代早期,美国明尼阿波利斯州的W. H. Hewett发展了环向预应力原理。

他在混凝土容器壁通过螺丝扣给水平向钢筋施加环向应力,防止其在内部压力下产生裂缝,也借此达到了不渗水。

从那以后,容器和管道中预应力的实用在美国飞速发展,成千上万的储水、液体或气体的容器被建成,紧接着在二三十年内建造了无数英里的预应力管道。

直线预应力法在欧洲和法国继续得到了进一步发展,值得一提的是尤金·布雷西奈的创新成果,他于1926—1928年间提出了高强度和高延性钢的实用,能克服预应力损失。

在1940年,他提出了现在众所周知并被普遍认可的弗雷西奈预应力法。

英国的P. W. Abeles在20世纪30年代和60年代之间提出并发展了局部预应力法的观点。

德国的F. Leonbardt、前苏联的V. Mikhailov和美国的T.Y.Lin也对预应力混凝土的设计艺术和科学做了大量贡献。

Lin的负载平衡方法在这里应该特别值得一提,因为它使设计过程大大简化,尤其是对连接结构而言。

这些20世纪的发展成果已经使得预应力法在全世界广泛实用,尤其以美国为甚。

今天,预应力混凝土被用于建筑物、地下结构、电视塔、浮动储藏器和海上结构、电站、核反应堆容器和包括拱形桥和斜拉桥在内的各种桥梁系统中,这些说明了预应力概念的多方面多功能适应性以及对它的广泛应用。

所有这些结构的发展和建造的成功都是由于材料技术进步所获得的巨大收获,特别是预应力钢和在估计预应力长期和短期损失方面累积的知识。

原文Prestressed ConcreteConcrete is strong in compression, but weak in tension: Its tensile strength varies from 8 to 14 percent of its compressive strength. Due to such a low tensile capacity, flexural cracks develop at early stages of loading. In order to reduce or prevent such cracks from developing, a concentric or eccentric force is imposed in the longitudinal direction of the structural element. This force prevents the cracks from developing by eliminating or considerably reducing the tensile stresses at the critical midspan and support sections at service load, thereby raising the bending, shear, and torsional capacities of the sections. The sections are then able to behave elastically, and almost the full capacity of the concrete in compression can be efficiently utilized across the entire depth of the concrete sections when all loads act on the structure.Such an imposed longitudinal force is called a prestressing force, i.e., a compressive force that prestresses the sections along the span of the structural element prior to the application of the transverse gravity dead and live loads or transient horizontal live loads. The type of prestressing force involved, together with its magnitude, are determined mainly on the basis of the type of system to be constructed and the span length and slenderness desired. Since the prestressing force is applied longitudinally along or parallel to the axis of the member, the prestressing principle involved is commonly known as linear prestressing.Circular prestressing, used in liquid containment tanks, pipes, and pressure reactor vessels, essentially follows the same basic principles as does linear prestressing. The circumferential hoop, or “hugging” stress on the cylindrical or spherical structure, neutranzes the tensile stresses at the outer fibers of curvilinear surface caused by the internal contained pressure.Fig.1.2.1 prestressing principle in linear and circular prestressing Figure 1.2.1 illustrates, in a basic fashion, the prestressing action in both types of structural systems and the resulting stress response. In (a), the individual concrete blocks act together as a been due to the large compressive prestressing force P. Although it might appear that the blocks will slip and vertically simulate shear slip failure, in fact they will not because of the longitudinal force P. Similarly, the wooden staves in (c) might appear to be capable of separating as a result of the high internal radial pressure exerted on them. But again, because of the compressive prestress imposed by the metal bands as a form of circular prestressing, they will remain in place.From the preceding discussion, it is plain that permanent stresses in the prestressed structural member are created before the full dead and live loads are applied in order to eliminate or considerably reduce the net tensile stresses caused by these loads. With reinforced concrete, it is assumed that the tensile strength of the concrete is negligible and disregarded. This is because the tensile forces resulting from the bending moments are resisted by the bond created in the reinforcement process. Cracking and deflection are therefore essentially irrecoverable in reinforced concrete once the member has its limit state at service load.The reinforcement in the reinforced concrete member does not exert any force of its own on the member, contrary to the action of prestressing steel. The steel required to produce the prestressing force in the prestressed member actively preloads the member, permitting a relatively high controlled recovery of cracking and deflection. Once the flexural tensile strength of the concrete is exceeded, the prestressed member starts to act like a reinforced concrete element.Prestressed members are shallower in depth than their reinforced concrete counterparts for the same span and loading conditions. In general, the depth of a prestressed concrete member is usually about 65 to 80 percent of the depth of the equivalent reinforced concrete member. Hence, the prestressed member requires less concrete, and about 20 to 35 percent of the amount of reinforcement. Unfortunately this saving in material weight is balanced by the higher cost of the higher quality materials needed in prestressing. Also, regardless of the system used, prestressing operations themselves result in an added cost: Formwork is more complex, since the geometry of prestressed sections is usually composed of flanged sections with thin-webs.In spite of these additional costs, if a large enough number of precast units are manufactured,the difference between at least the initial costs of prestressed and reinforced concrete systems is usually not very large. And the indirect long-term savings are quite substantial, because less maintenance is needed: a longer working life is possible due to better quality control of the concrete, and lighter foundations are achieved due to the smaller cumulative weight of the superstructure.Once the beam span of reinforced concrete exceeds 70 to 90 feet (21.3 to 27.4m), the dead weight of the beam becomes excessive, resulting in heavier members and, consequently, greater long-term deflection and cracking. Thus, for larger spans, prestressed concrete becomes mandatory since arches are expensive to construct and do not perform as well due to the severe long-term shrinkage and creep they undergo. Very large spans such as segmental bridges or cable-stayed bridges can only be constructed through the use of pristressing.Prestressd concrete is not a new concept, dating back to 1872, when P.H.Jackson, an engineer from California, patented a prestressing system that used a tie rod to construct beams or arches from individual blocks [see Figure 1.2.1(a)]. After a long lapse of time during which little progress was made because of the unavailability of high-strength steel to overcome prestress losses,R.E.Dill of Alexandriak, Nebraska, recognized the effect of the shrinkage and creep (transverse material flow) of concrete on the loss of prestress. He subsequently developed the idea that successive post-tensioning of unbonded rods would compensate for the time-dependent loss of stress in the rods due to the decrease in the length of the member because of creep and shrinkage. In the early 1920s, W. H. Hewett of Minneapolis developed the principles of circular prestressing. He hoop-stressed horizontal reinforcement around walls of concrete tanks through the use of turnbuckles to prevent cracking due to internal liquid pressure, thereby achieving watertightness. Thereafter, prestressing of tanks and pipes develop at an accelerated pace in the United States, with thousands of tanks for water, liquid, and gas storage built and much mileage of prestressed pressure pipe laid in the two to three decades that followed.Linear prestressing continued to develop in Europe and in France, in particular through the ingenuity of Eugene Freyssinet , who proposed in 1925-1928 methods to overcome prestress losses through the use of high-strength and high-ductility steels. In 1940, he introduce the now well-know and well-accepted Freyssinet system.P.W. Abeles of England introduced and developed the concrpt of partial pretressing between the 1930s and 1960s. F. Leonhardt of Germany,V. Mikhailov of Russia, and T. Y. Lin of the United States also contributed a great deal to the art and science of the design of prestressed concrete. Lin’s load-balancing method deserves particular mention in this regard, as it considerably simplified the design process, particularly in continuous structures. These twentieth-century developments have led to the extensive use of prestressing throughout the world, and in the United States in particular.Today, prestressed concrete is used in buildings, underground structures, TV towers, floating storage and offshore structures, power stations, nuclear reactor vessels, and numerous types of bridge systems including segmental and cable-stayed bridges, they demonstrate the versatility of the prestressing concept and its all-encompassing application. The success in the development and construction of all these structures been due in no small measures to the advances in the technology of materials, particularly prestressing steel, and the accumulated knowledge in estimating the short-and long-term losses in the prestressing forces.。

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