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第八章 部分预应力混凝土 第一节 部分预应力混凝土的发展 1939年，奥地利的工程师Emperger建议在钢筋混凝土构件中加一些预应力筋，这是第一次提出部分预应力混凝土（PPC）的概念，其目的不是消除裂缝，而是减小裂缝宽度与挠度。 在1970年召开的FIP大会上，提出了将混凝土结构分为四级的建议：全预应力、限值预应力、部分预应力和钢筋混凝土。 部分预应力发展的另一个里程碑是1968年瑞士规范中真正引入了部分预应力。 70~80年代，部分预应力在欧洲及北美有很大的发展。80年代至今，部分预应力的应用在国际上又有很大发展。 第二节 部分预应力混凝土的优点 若按全预应力设计，其截面配筋常由使用荷载下不出现拉应力的条件控制，其受弯承载力安全系数往往偏大，浪费钢材。部分预应力有利于节约预应力筋。 部分预应力结构由于预应力较小，可避免过大的长期反拱。 与钢筋混凝土结构相比，部分预应力混凝土具有适量预应力，在正常使用状态下，其裂缝经常是闭合的。 部分预应力结构由于配有普通钢筋，在破坏时呈现的延性和能量吸收能力，比全预应力结构大得多，对结构抗震较为有利。 部分预应力混凝土的总预应力值较小，一般不会有纵向水平裂缝的出现。 部分预应力混凝土结构中预应力筋数量少，将减少预应力筋的制作与张拉工作量，给施工带来方便。 第三节 预应力度 一、预应力混凝土的分级 根据1970年FIP-CEB第六届会议提出的预应力混凝土结构设计与施工建议，结构混凝土分为四级： Ⅰ级——全预应力：在使用荷载最不利组合下不容许 混凝土出现弯曲拉应力。 Ⅱ级——有限预应力：在全部荷载作用下容许出现低 于混凝土抗拉强度的弯曲拉应力，但在准永 久荷载作用下应避免出现拉应力。 Ⅲ级——部分预应力：对拉应力无限制，但必须控制 裂缝宽度。 Ⅳ级——钢筋混凝土。 二、裂缝控制等级与预应力度的定义 《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）对预应力混凝土的抗裂性能分为严格要求不出现裂缝、一般要求不出现裂缝和允许出现裂缝三类，裂缝控制等级分别属一级、二级和三级。 该抗裂分级方法的一级抗裂对应了全预应力混凝土，二级抗裂对应了有限预应力混凝土，三级抗裂对应了部分预应力混凝土。 我国，二、三级抗裂统称为部分预应力混凝土。 预应力度通常有两种定义方法： 1、按消压状态定义 受弯构件预应力度的表达式为： 式中 M0——消压弯矩，使构件控制截面荷载下受 拉边缘应力抵消到零时的弯矩。 Msk——荷载（不包括预应力）作用下控制截 面短期荷载效应组合的弯矩。 受拉构件预应力度的表达式为： 第四节 部分预应力混凝土结构裂缝控制 裂缝控制研究包括以下几个方面： 1、短期荷载下裂缝开展宽度的限值； 2、裂缝出现荷载的计算； 3、反复荷载下裂缝宽度的计算； 4、长期荷载组合下裂缝闭合荷载的计算。 第五节 部分预应力混凝土结构挠度控制 计算原则：“最小刚度原则” 开裂后受弯构件的刚度： 部分预应力混凝土受弯构件在不出现裂缝的情况下，其性能属弹性。但在计算使用阶段刚度时应考虑混凝土的非弹性变形，取Bs=0.85EcI0，计算预应力引起的反拱时，其刚度取为Bs=EcI0。并且对采用高强钢材作为预应力筋的构件，其I0可用毛截面计算。 长期刚度计算： 第六节 部分预应力混凝土构件截面承载力计算 对于部分预应力混凝土构件，和全预应力混凝土构件截面承载力计算方法相同，只是截面材料的强度指标不同。 * * * * 若受弯构件及受拉构件截面不开裂，则 因此，按预应力度划分混凝土结构类型为： 全预应力混凝土 部分预应力混凝土 钢筋混凝土 这里，部分预应力混凝土采用了广义的定义，包括 限值预应力和部分预应力两个部分。 2、按强度比定义 按受弯构件或受拉构件预应力筋承担的承载力占总承载力的比例定义预应力度表示为： 式中 Ap——控制截面处预应力筋截面面积； As——控制截面处普通钢筋截面面积； fy——普通钢筋强度设计值； fpy——预应力钢筋强度设计值。 两种预应力度的定义，第一种以抗裂为基础， 第二种以承载力为基础，两种定义有一定的关系。 1、裂缝开展的允许宽度 CEB规范，FIP设计建议等对短期效应