2019年岩土工程师结构设计考点冲刺（八）

　　预应力混凝土

　　普通钢筋混凝土构件的最大特点是抗裂性能差。由于混凝土的极限拉应变很小，在使用荷载作用下，受拉区混凝土开裂，使构件的刚度降低，变形增大。裂缝的存在使构件不适用于高湿度及侵蚀性环境。

　　预应力混凝土是改善构件抗裂性能的有效途径。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。这种预压应力可以部分或全部抵消外荷载产生的拉应力，因而可减少甚至避免裂缝的出现，从而提高了构件的抗裂度与刚度。

　　预应力混凝土构件可以而且必须选用高强度的材料。

　　一、一般规定

　　(一)预应力混凝土构件的计算内容

　　1.承载力极限状态计算

　　根据使用条件进行正截面抗弯承载力与斜剪面抗剪承载力计算，必要时包括疲劳验算。

　　2.正常使用极限状态验算

　　根据使用条件进行变形、抗裂、裂缝宽度和应力验算。

　　3.施工阶段验算

　　按具体情况对制作、运输、吊装等施工阶段进行验算。

　　(二)适用范围、材料及施加预应力方法

　　1.适用范围

　　1)先张法预应力混凝土：宜用于预制厂大批制作的中、小型构件。

　　2)后张法预应力混凝土：宜用于大型构件及现浇构件。

　　2.预应力混凝土材料

　　(1)预应力筋：宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。

　　(2)非预应力钢筋：宜采用HRB400、HRB500钢筋，也可采用HPB300、HRB335、RRB400钢筋。

　　(3)混凝土：混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。

　　(4)锚具：必须采用由持有生产许可证的制造厂生产，并有合格证书及使用说明书的锚具。

　　3.施加预应力方法

　　(三)预应力钢筋张拉控制应力、预应力损失及预应力损失组合

　　1.预应力钢筋张拉控制应力σcon

　　预应力钢筋的张拉控制应力σcon是张拉钢筋时施加给预应力筋的最大应力。

　　σcon值高可以充分利用预应力筋对混凝土建立较高的预应力，节约材料。

　　但若σcon过高，使σcon值很接近ƒpuk值，则构件出现裂缝时的荷载接近极限荷载，破坏前预兆性差;而且进行超张拉时可能使个别钢筋超过屈服强度，产生永久变形或脆断;同时使钢筋松弛损失加大。

　　但若σcon过低，扣除预应力损失之后，建立的有效预压应力效果差，不经济，因此预应力筋的张拉控制应力σcon应符合表17-7的规定(表中：fptk为预应力筋极限强度标准值;fpyk为预应力螺纹钢筋屈服强度标准值)。

　　2.预应力损失

　　预应力损失包括：

　　张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的损失σl1，

　　预应力钢筋的摩擦损失σl2，

　　混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承拉设备之间的温差引起的损失σl3，

　　预应力钢筋的应力松弛引起的损失σl4，

　　混凝土的收缩和徐变引起的损失σl5，

　　螺旋式预应力钢筋配筋的环形构件(当直径d≤3m)时，由于混凝土的局部挤压引起的损失σl6。

　　考虑到预应力损失计算值与实际值的差异，并为了保证预应力混凝土构件具有足够的抗裂度，应对预应力总损失值做最小值的规定。《混凝土规范》规定，当计算的预应力总损失σl小于下列值时，应按下列数值取用：先张法构件为lOOMPa，后张法构件为80MPa。

　　3.预应力混凝土损失的分阶段组合

　　在实际计算中，以“预压”为界，把预应力损失分成两批。所谓“预压”，对先张法是指放松预应力钢筋(简称放张)，开始给混凝土施加预应力的时刻;对后张法，因为是在混凝土构件上张拉预应力钢筋，混凝土从张拉钢筋开始就受到预压，故这里的“预压”特指张拉应力钢筋至σcon并加以锚固的时刻。

　　(四)预应力及预应力合力

　　(五)先张法构件预应力钢筋的预应力传递长度

　　对于先张法构件，理论上各项预应力损失值沿构件长度方向相等，但由于它是依靠预应力钢筋与混凝土之间的粘结力传递预应力的，因此在构件端部需经过一段传递长度ltr才能在构件的中间区段建立起不变的有效预应力

　　(六)施工阶段的验算要求