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建设工程管理专业
教学资源库
第四章混凝土结构基本构件
主讲人:王维时间:2020.02
建筑结构与识图
工程造价
目录/CONTENT
02
钢筋混凝土纵向受力构件
03
钢筋混凝土受扭构件
04
预应力混凝土构件
05
预应力混凝土构件
PART04
普通钢筋混凝土的缺点
1.混凝土的抗拉强度和极限拉应变很小:
混凝土临近拉裂时,受拉钢筋应力σs=20~30Mpa;与wmax对应的σs=200N/mm2,而高强钢丝强度可达1600N/mm2以上。钢筋利用不充分。
对某些不允许开裂的结构如水池、油罐、恶劣环境下的结构是不适应的。
2.大跨度结构时,为满足构件强度、变形、裂缝控制的要求,需加大截面尺寸,使构件自重进一步增大,造成安装困难,材料浪费,或造型不协调。
普通钢筋混凝土的缺点
3.当采用高强钢筋、高强混凝土时,由于裂缝宽度控制在0.2mm,而高强钢筋的弹性模量与普通钢筋相当,高强材料的优势无法体现。
结论:由于普通钢筋混凝土结构无法改善构件使用性能,也无法有效利用高强材料,有必要发展一种新的工艺方法——预应力混凝土结构。
普通钢筋混凝土的缺点
预应力混凝土的发展
预应力混凝土早期的发展预应力混凝土是针对普通钢筋混凝土容易开裂的缺陷而发展起来的新材料。西欧和北美的学者,几乎花了半个世纪的努力,但都由于采用了低强钢材,施加了预压应力太低、损失率太高而未获得成功。直到1928年方由法国著名工程师弗来西奈(Freyssinet)认识到必须采用高强钢材和高强混凝土以提高张拉应力、和减少损失率之后,方获成果,因此公认他为预应力混凝土的发明人。在建筑结构中,经常使用预应力混凝土构件。
预应力混凝土的工作原理
木桶是用环向竹箍对桶壁预先施加环向压应力。当桶中盛水后,水压引起的拉应力小于预加压应力时,桶就不会漏水。
从书架上取下一叠书,由于受到双手施加的压力,这一叠书就如同一横梁,可以承担全部书的重量。
预应力的工作原理
在混凝土结构承受外荷载之前,预先对其在外荷载作用下的受拉区施加预压应力,以改善结构使用性能,这种结构形式称为预应力混凝土结构。
预应力的作用可部分或全部抵消外荷载产生的拉力,从而提高构件的抗裂性。
预应力砼结构优点
节省材料,减轻自重,增加跨越能力。
提高构件的抗裂性、增加截面刚度。
可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。
预加力还可以作为结构构件的连接手段,促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。
预应力砼结构缺点
预应力损失:最主要的问题是在使用阶段如何保持有效预应力不至于降低到最小。
技术要求高:需要有一定的专门设备和配备一支技术熟练的专业队伍。
预应力反拱度不易控制。
预应力混凝土构件的受力特征
提高了构件的抗裂性;
预应力的大小可根据需要调整。
在使用荷载下,预应力混凝土构件基本处于弹性工作阶段(未裂)。
施加预应力对构件的正截面承载力无明显影响。
预应力砼结构应用
大跨度结构(大跨度桥梁)或受力很大的构件;
特种结构(防漏、防渗和压力容器);
对构件的刚度和变形控制要求较高的结构构件(要求裂缝控制等级较高的结构)。
我国自20世纪80年代以来,开始在大型公共建筑、高层及超高层建筑、大跨度桥梁和多层工业厂房中广泛应用预应力混凝土结构。
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