预应力混凝土结构的优越性
发布时间：
2021-09-15
预应力混凝土与普通钢筋混凝土相比，在节约工程材料、增加抗裂与耐久性、提高刚度减少变形、改善结构疲劳等均有优越性，具体分述如下：
由于预应力混凝土结构构件可采用高强度预应力筋，其强度的发挥不再受混凝土极限伸长值过小的约束，使钢材耗用量大幅度降低。如采用低合金钢和冷拔低碳钢丝或中强钢丝作预应力主筋，一般可比普通钢筋混凝土构件节省钢材20%~50%;若采用高强度预应力主筋，则可节省钢材60%~70%。同时，由于预应力混凝土构件能减小断面和做成薄壁构件，因此一般能节省10%~30%的混凝土的耗用量。如果采用预应力叠合板现浇结构，则还能节约大量的木材。
由于对结构构件的受拉区可能开裂的部位施加了预应压力，这就避免了钢筋混凝土使用情况下出现裂缝。如钢筋混凝土屋架的下弦和水池、消化池、油罐、压力管等，当采用预应力后，便可增强结构的抗裂和抗渗的性能。
由于设计的预应力混凝土构件在使用荷载下不产生裂缝，因此使结构中的应力筋免受外界有害因素的侵蚀，从而大大提高了构件的耐久性。如有侵蚀介质环境的结构化工厂房与冶金厂房、高温度车间等，均适宜采用预应力混凝土构件。
结构构件开裂后，刚度很快下降，但预应力混凝土构件在使用荷载下可使设计避免裂缝产生，这就使结构的弹性范围增大，变形减小，相对地提高了刚度。同时，还可使梁等构件产生一定的反拱(即向上产生的反挠度)。所以，在使用荷载下，预应力混凝土梁的挠度与变形比同样的普通钢筋混土要小许多，故特别适用于大跨度结构、大悬臂等有控制变形要求的结构。
由于预应力混凝土可以应用高强度混凝土及高强度应力筋等高效材料，因而能减小构件的截面，减轻结构自重，还可做成薄壁构件。以1.5m×6.0m大型屋面板为例，普通钢筋混凝土屋面板的主肋高为30cm，而预应力混凝土屋面板的主肋仅为18~24cm。薄壁构件的腹板厚度，在普通钢筋混凝土中一般常在10~12cm，而预应力混凝土中则常在6~8cm因此就大大地减轻了结构的自重。通常可减轻自重20%~30%左右。由于自重的减轻，因此大跨、重载、超高层等结构便于应用发展。
承受重复动荷载的结构与构件，如吊车梁、桥梁或有悬挂吊车的结构等，因为荷载是经常往复地作用，结构长期处于加荷与卸荷的变化之中。当这种反复变化并超过一定次数时材料就会低于静力强度而破坏。预应力混凝土吊车梁由于预应力筋经过张拉有了初始应力，在重复荷载作用下，应力筋应力的变化一般小于10%的初始应力，即疲劳应力变化的幅度较小。这种小幅度的应力变化，不会造成钢材的疲劳。这就提高了构件抗疲劳的性能。
随着大跨、薄壁构件的应用发展，如薄壁箱型、T型、工字型等截面构件，如采用普通钢筋混凝土构件，则在使用荷载下，靠近搁置处的薄壁，往往由于剪力或扭力作用而产生斜向裂缝，因而影响了这类构件广泛采用。若在薄壁结构中配置一些预应力筋，则可提高构件斜截面抗裂性、抗扭性，并可延迟裂缝出现，约束裂缝宽度开展，提高了抗剪能力。对于竖向的结构则提高了抗侧力能力。
为防止大柔度受压构件在受到一定压力后会有出平面弯曲，过早发生失稳，可以对混凝土受压构件施加一定预应力，由于预应力筋已被张拉建立应力，这就提高了混凝土抗裂、抗弯的能力，从而不易发生出平面弯曲，提高了构件的稳定性，增加了大柔度构件抗压能力。
通过预应力筋还可将预制构件拼装成整体构件，如后张拼块梁、预应力板柱或梁柱结构就是这类工程的实例，从而为大型预制整体预应力建筑、桥梁或水池、油罐等建筑物，提供了在工厂预制块体运往现场现浇整体或拼装整体的结构应用发展，致使预应力结构工业化与工厂化程度大大提高。
（10）一种加固手段
当钢筋混凝土结构开裂过大时，可施加预应力以减小或恢复裂缝，也可将小跨度结构抽柱改变为大跨度结构或加层，通过预应力以提高承载力。
因预应力可以减小结构厚度，则可使房屋净空增加，或净空不变增加了层数，或者层数不变以降低房屋总高度。
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