預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性

發(fā)布時間：

2021-09-15

預(yù)應(yīng)力混凝土與普通鋼筋混凝土相比，在節(jié)約工程材料、增加抗裂與耐久性、提高剛度減少變形、改善結(jié)構(gòu)疲勞等均有優(yōu)越性，具體分述如下：

（1）節(jié)約工程材料

由于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件可采用高強度預(yù)應(yīng)力筋，其強度的發(fā)揮不再受混凝土極限伸長值過小的約束，使鋼材耗用量大幅度降低。如采用低合金鋼和冷拔低碳鋼絲或中強鋼絲作預(yù)應(yīng)力主筋，一般可比普通鋼筋混凝土構(gòu)件節(jié)省鋼材20%~50%;若采用高強度預(yù)應(yīng)力主筋，則可節(jié)省鋼材60%~70%。同時，由于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件能減小斷面和做成薄壁構(gòu)件，因此一般能節(jié)省10%~30%的混凝土的耗用量。如果采用預(yù)應(yīng)力疊合板現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，則還能節(jié)約大量的木材。

（2）增強結(jié)構(gòu)的抗裂性和抗?jié)B性

由于對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受拉區(qū)可能開裂的部位施加了預(yù)應(yīng)壓力，這就避免了鋼筋混凝土使用情況下出現(xiàn)裂縫。如鋼筋混凝土屋架的下弦和水池、消化池、油罐、壓力管等，當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力后，便可增強結(jié)構(gòu)的抗裂和抗?jié)B的性能。

（3）改善結(jié)構(gòu)的耐久性

由于設(shè)計的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在使用荷載下不產(chǎn)生裂縫，因此使結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力筋免受外界有害因素的侵蝕，從而大大提高了構(gòu)件的耐久性。如有侵蝕介質(zhì)環(huán)境的結(jié)構(gòu)化工廠房與冶金廠房、高溫度車間等，均適宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。

（4）提高了結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的剛度，減小了變形

結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂后，剛度很快下降，但預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在使用荷載下可使設(shè)計避免裂縫產(chǎn)生，這就使結(jié)構(gòu)的彈性范圍增大，變形減小，相對地提高了剛度。同時，還可使梁等構(gòu)件產(chǎn)生一定的反拱(即向上產(chǎn)生的反撓度)。所以，在使用荷載下，預(yù)應(yīng)力混凝土梁的撓度與變形比同樣的普通鋼筋混土要小許多，故特別適用于大跨度結(jié)構(gòu)、大懸臂等有控制變形要求的結(jié)構(gòu)。

（5）減輕結(jié)構(gòu)自重

由于預(yù)應(yīng)力混凝土可以應(yīng)用高強度混凝土及高強度應(yīng)力筋等高效材料，因而能減小構(gòu)件的截面，減輕結(jié)構(gòu)自重，還可做成薄壁構(gòu)件。以1.5m×6.0m大型屋面板為例，普通鋼筋混凝土屋面板的主肋高為30cm，而預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板的主肋僅為18~24cm。薄壁構(gòu)件的腹板厚度，在普通鋼筋混凝土中一般常在10~12cm，而預(yù)應(yīng)力混凝土中則常在6~8cm因此就大大地減輕了結(jié)構(gòu)的自重。通?？蓽p輕自重20%~30%左右。由于自重的減輕，因此大跨、重載、超高層等結(jié)構(gòu)便于應(yīng)用發(fā)展。

（6）提高結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能

承受重復(fù)動荷載的結(jié)構(gòu)與構(gòu)件，如吊車梁、橋梁或有懸掛吊車的結(jié)構(gòu)等，因為荷載是經(jīng)常往復(fù)地作用，結(jié)構(gòu)長期處于加荷與卸荷的變化之中。當(dāng)這種反復(fù)變化并超過一定次數(shù)時材料就會低于靜力強度而破壞。預(yù)應(yīng)力混凝土吊車梁由于預(yù)應(yīng)力筋經(jīng)過張拉有了初始應(yīng)力，在重復(fù)荷載作用下，應(yīng)力筋應(yīng)力的變化一般小于10%的初始應(yīng)力，即疲勞應(yīng)力變化的幅度較小。這種小幅度的應(yīng)力變化，不會造成鋼材的疲勞。這就提高了構(gòu)件抗疲勞的性能。

（7）增強結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的抗剪能力

隨著大跨、薄壁構(gòu)件的應(yīng)用發(fā)展，如薄壁箱型、T型、工字型等截面構(gòu)件，如采用普通鋼筋混凝土構(gòu)件，則在使用荷載下，靠近擱置處的薄壁，往往由于剪力或扭力作用而產(chǎn)生斜向裂縫，因而影響了這類構(gòu)件廣泛采用。若在薄壁結(jié)構(gòu)中配置一些預(yù)應(yīng)力筋，則可提高構(gòu)件斜截面抗裂性、抗扭性，并可延遲裂縫出現(xiàn)，約束裂縫寬度開展，提高了抗剪能力。對于豎向的結(jié)構(gòu)則提高了抗側(cè)力能力。

（8）提高受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性

為防止大柔度受壓構(gòu)件在受到一定壓力后會有出平面彎曲，過早發(fā)生失穩(wěn)，可以對混凝土受壓構(gòu)件施加一定預(yù)應(yīng)力，由于預(yù)應(yīng)力筋已被張拉建立應(yīng)力，這就提高了混凝土抗裂、抗彎的能力，從而不易發(fā)生出平面彎曲，提高了構(gòu)件的穩(wěn)定性，增加了大柔度構(gòu)件抗壓能力。

（9）一種拼裝手段

通過預(yù)應(yīng)力筋還可將預(yù)制構(gòu)件拼裝成整體構(gòu)件，如后張拼塊梁、預(yù)應(yīng)力板柱或梁柱結(jié)構(gòu)就是這類工程的實例，從而為大型預(yù)制整體預(yù)應(yīng)力建筑、橋梁或水池、油罐等建筑物，提供了在工廠預(yù)制塊體運往現(xiàn)場現(xiàn)澆整體或拼裝整體的結(jié)構(gòu)應(yīng)用發(fā)展，致使預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工業(yè)化與工廠化程度大大提高。

（10）一種加固手段

當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂過大時，可施加預(yù)應(yīng)力以減小或恢復(fù)裂縫，也可將小跨度結(jié)構(gòu)抽柱改變?yōu)榇罂缍冉Y(jié)構(gòu)或加層，通過預(yù)應(yīng)力以提高承載力。

（11）增加層高、層數(shù)或減少總高度

因預(yù)應(yīng)力可以減小結(jié)構(gòu)厚度，則可使房屋凈空增加，或凈空不變增加了層數(shù)，或者層數(shù)不變以降低房屋總高度。

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