预应力混凝土结构,是在结构构件受外力荷载作用前,先人为地对它施加压力,由此产生的预应力状态用以减小或抵消外荷载所引起的拉应力,即借助于混凝土较高的抗压强度来弥补其抗拉强度的不足,达到推迟受拉区混凝土开裂的目的。以预应力混凝土制成的结构,因以张拉钢筋的方法来达到预压应力,所以也称预应力钢筋混凝土结构。
特点
与钢筋混凝土相比,预应力混凝土的优点:由于采用了高强度钢材和高强度混凝土,预应力混凝土构件具有抗裂能力强、抗渗性能好、刚度大、强度高、抗剪能力和抗疲劳性能好的特点,对节约钢材(可节约钢材40%~50%、混凝土20%~40%)、减小结构截面尺寸、降低结构自重、防止开裂和减少挠度都十分有效,可以使结构设计得更为经济、轻巧与美观。
预应力混凝土缺点:预应力混凝土构件的生产工艺比钢筋混凝土构件复杂,技术要求高,需要有专门的张拉设备、灌浆机械和生产台座等以及专业的技术操作人员(见预应力工艺);预应力混凝土结构的开工费用较大,对构件数量少的工程成本较高。
分类
预应力混凝土的分类:1.预应力混凝土按预应力度大小分:全预应力混凝土和部分预应力混凝土。2.预应力混凝土按施工方式分:预制预应力混凝土、现浇预应力混凝土和叠合预应力混凝土等。3.按预加应力的方法分:先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土。
预应力筋
预应力筋得种类:预应力筋通常由单根或成束的钢丝、钢绞线或钢筋组成。 按性质划分,预应力筋包括金属预应力筋和非金属预应力筋两类。常用的金属预应力筋可分为钢丝、钢绞线和热处理钢筋。非金属预应力筋主要指纤维增强塑料预应力筋。
常用的预应力筋:钢丝冷拔低碳钢丝,直径:3~5mm;碳素钢丝,直径:3~8mm;钢绞线:由7根碳素钢丝缠绕而成;热处理钢筋:直径:6~10mm热轧螺纹钢筋,直径:25,32mm
预应力筋的特性:应力-应变曲线和应力松弛。一、应力-应变曲线;二、应力松弛。1、概念:钢筋受到一定的张拉力后,在长度保持不变的条件下,钢筋的应力随着时间的增长而降低的现象,起压力激昂的值就是应力松弛损失。2、应力松弛的特点:初期发展快。钢丝和钢绞线的应力松弛率大于热处理钢筋和精轧螺纹钢筋。初应力大,松弛损失也大。松弛损失率随温度的升高急剧增加。
预应力筋的检验:一、钢丝的检验:1、外观检查;2、力学性能试验。二、钢绞线的检验:1、成批验收;2、屈服强度和松弛试验;3、外观检查和力学性能检验。三、热处理钢筋的检验:1、外观检查;2、拉伸试验。
预应力混凝土虽然只有几十年的历史,然而人们对预应力原理的应用却由来已久。也有利于恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力。如工匠运用预应力的原理来制作木桶:木桶通过套竹箍紧,水对桶壁产生的环向拉应力不超过环向预压应力,则桶壁木板之间将始终保持受压的紧密状态,木桶就不会开裂和漏水。建筑工地用砖钳装卸砖块,被钳住得一叠水平砖不会提落。旋紧自行车轮的钢丝,使车轮受压力后而钢丝不折。
混凝土的抗压强度虽高,而抗拉强度却很低,预应力筋可先穿入套管也可以后穿。通过对预期受拉的部位施加预压应力的方法,就能克服混凝土抗拉强度低的弱点,达到利用预压应力建成不开裂的结构。