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预应力混凝土结构的优越性

2023-07-24 16:05:46


与普通钢筋混凝土相比,预应力混凝土在节约工程材料、增加抗裂性和耐久性、提高刚度、减少变形、改善结构等方面具有优势

(1)节约工程材料

由于预应力混凝土结构构件可采用高强度预应力筋,其强度不再受混凝土伸长值过小的限制,大大降低了钢材的消耗。如果采用低合金钢和冷拔低碳钢丝或中强钢丝作为预应力主筋,一般比普通钢筋混凝土构件节约钢材20%~50%;如果采用高强度预应力主筋,可以节省60%~70%的钢材。同时,由于预应力混凝土构件可以减少截面,制成薄壁构件,一般可以节省10%~30%的混凝土消耗。如果采用预应力叠合板现浇结构,也可以节省大量木材。

(2)增加结构的抗裂性和抗渗性

由于对结构构件拉伸区可能开裂的部位施加预应压力,避免了钢筋混凝土使用中的裂缝。如钢筋混凝土屋架的下弦和水池、消化池、油罐、压力管等。,在使用预应力时可以增加结构的抗裂性和抗渗性。

(3)提高结构的耐久性

由于预应力混凝土构件在使用荷载下不产生裂缝,结构中的应力筋不受外界有害因素的侵蚀,大大提高了构件的耐久性。预应力混凝土构件适用于侵蚀介质环境的结构化工厂、冶金厂、高温车间等。

(4)提高结构和构件的刚度,减少变形

结构构件开裂后,刚度迅速下降,但预应力混凝土构件可使设计避免使用荷载下的裂缝,增加了结构的弹性范围,减少了变形,相对提高了刚度。同时,梁和其他部件也可以产生一定的反拱(即向上的扭转)。因此,在使用荷载下,预应力混凝土梁的挠度和变形远小于同一普通钢筋混凝土,特别适用于大跨度结构、大悬臂等具有控制变形要求的结构。

(5)减少结构自重

由于预应力混凝土可采用高强度混凝土、高强度应力筋等高效材料,可减少构件截面,减少结构自重,制成薄壁构件。1.5m×以6.0m大型屋面板为例,普通钢筋混凝土屋面板的主肋高度为30cm,而预应力混凝土屋面板的主肋有18~24cm。普通钢筋混凝土中薄壁构件的腹板厚度一般为10~12cm,预应力混凝土中常为6~8cm,大大降低了结构的自重。通常可以减少20%~30%左右的自重。由于自重减少,大跨度、重载、高层结构便于应用和发展。

(6)提高结构的抗疲惫性能

承受重复动荷载的结构和构件,如起重机梁、桥梁或悬挂起重机的结构,由于荷载经常往复作用,结构长期处于加载和卸载的变化中。当这种来回变化超过一定次数时,材料会低于静态强度而损坏。预应力混凝土起重机梁由于预应力筋的张力,具有初始应力。在重复荷载作用下,应力筋的应力变化一般小于初始应力的10%,即疲惫应力变化较小。这种小的应力变化不会导致钢材疲惫。这提高了构件的抗疲惫性能。

(7)增加结构和构件的抗剪能力

随着薄壁箱型、T型等大跨度、薄壁构件的应用和发展,工字型等截面构件,如普通钢筋混凝土构件,在使用荷载下,靠近搁置的薄壁往往会因剪力或扭矩而产生斜裂缝,从而影响这些构件的广泛应用。如果在薄壁结构中配置一些预应力筋,可以提高构件斜截面的抗裂性和抗扭性,减少裂缝的出现,限制裂缝的宽度,提高抗剪能力。垂直结构提高了抗侧力能力。

(8)提高受压构件的稳定性

为了制止大柔度压力构件在一定压力下平面弯曲,过早不稳定,可对混凝土压力构件施加一定的预应力,由于预应力筋张力建立应力,提高混凝土抗裂、弯曲能力,不易发生平面弯曲,提高构件稳定性,提高大柔度构件的抗压能力。

(9)一种组装手段

预制构件也可以通过预应力筋组装成整体构件,如块梁、预应力柱或梁柱结构就是这类工程的例子,为大型预制整体预应力建筑、桥梁或水池、油罐等建筑提供现浇或组装的结构应用开发,大大提高了预应力结构的工业化和工厂化程度。

(10)一种加固手段

当钢筋混凝土结构开裂过大时,可施加预应力减少或恢复裂缝,或将小跨度结构柱改为大跨度结构或加层,通过预应力提高承载力。

(11)增加层高、层数或减少总高度

因为预应力可以降低结构厚度,可以增加房屋的净空,或者增加层数,或者层数不变,从而降低房屋的总高度。


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