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专家对预应力结构特点的分析

发布日期:2020-10-27

波形钢

专家对预应力结构特点的分析


  混凝土是一种抗压强度高、抗拉强度低的建筑材料,其抗拉强度不仅很低,而且很不可靠;其拉伸变形能力也很小,属于无明显预兆的脆性破坏。接下来专家将结合自身多年所学及工作经验为大家简单分析预应力结构的特点。


 


  钢筋混凝土虽然利用钢筋来帮助混凝土承受拉应力,但如果不允许混凝土开裂,则钢筋的拉应力只能达到20~30 MPa左右;如果允许混凝土开裂但需将裂缝宽度限制在0.2~0.25mm以内,则钢筋的拉应力也只能达到约150~250 MPa。


 


  由于钢筋混凝土存在两个难以解决的问题:一是在带裂缝工作状态下,裂缝的存在不仅造成了受拉区混凝土材料不能充分利用,而且结构刚度下降,自重比例上升;二是从保证结构耐久性的要求出发,必须限制混凝土裂缝开展的宽度;这就是高强度钢筋无法在钢筋混凝土结构中充分发挥作用的原因。当跨度增加时,钢筋混凝土结构只有靠增加其构件截面尺寸或增加钢筋用量的方法来控制裂缝和变形。这种做法既不经济又增加结构的自重,因而使钢筋混凝土结构的使用范围受到很大的限制。


 


  相比较而言,预应力混凝土结构的主要优点就是能够充分利用材料性能,抗裂性好、刚度大、节省材料、自重轻和结构寿命长等;特别是能够节约材料和造价。一般来说,预应力混凝土结构比普通钢筋混凝土结构能节省20%~40%的混凝土和30%~60%的钢材;而与钢结构相比,则可节省一半的造价。同时,采用预应力混凝土还可以提高工程质量。


 


  通过对高强钢材预先施加较高的拉应力,可以使高强钢材在结构破坏前能够达到其屈服强度或名义屈服强度,充分利用高强钢材性能,可解决大跨度及重载结构跨高比限值造成的使用净空等问题。


 


  预压应力使结构内力分布均匀,使结构在使用荷载下不开裂或减小裂缝宽度,改善结构的使用性能,提高结构的耐久性,增强结构的抗裂性和抗渗性,从而扩大了混凝土结构的使用范围。


 


  专家指出,预应力可以使构件产生一定的反拱,因此与同样尺寸的非预应力构件相比,施加预应力将使构件总挠度显著减小,从而减小结构变形,达到了优化结构构件使用功能的目的。归纳起来预应力结构有以下主要的特点:


 


  ① 改善结构使用性能;


 


  ② 减小构件截面高度,减轻自重;


 


  ③ 充分利用高强钢材;


 


  ④ 具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能;


 


  ⑤ 提高抗剪承载力;


 


  ⑥ 提高抗疲劳强度;


 


  ⑦ 具有良好的经济性,预应力混凝土结构比普通钢筋混凝土结构节省20%~40%的混凝土和30%~60%的钢材,比钢结构节省一半以上的造价;


 


  ⑧ 预应力结构所用材料单价较高,相应的设计、施工等比较复杂,其研究工作也有待进一步深入与完善。


 


  相信大家看过专家的上述分析介绍之后,应该对预应力结构的特点有所了解了。