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第十四章预应力混凝土构件的设计
14。1 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
第十四章预应力混凝土构件的设计
主要讨论预应力混凝土受弯构件的设计
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第十四章预应力混凝土构件的设计
14。1 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
一、预应力混凝土的分类
1、全预应力混凝土在使用荷载下,截面不出现拉应力,
sc-spc≤0
对于受弯构件有M≤M0
2、有限预应力混凝土在使用荷载下,截面出现拉应力,但未达到混凝土的抗折强度,
sc-spc≤gm ftk
对于受弯构件有M0≤M ≤ Mcr
3、部分预应力混凝土使用荷载大于开裂荷载,即,
M > Mcr
构件出现裂缝,但最大裂缝宽度控制在容许范围内。
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第十四章预应力混凝土构件的设计
14。1 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
◆在预应力混凝土发展的早期,大多按全预应力混凝土来设计。
◆抗裂性高、抗疲劳性能好、刚度大、设计计算简单
◆适用于对抗裂有很高要求的结构,如有防渗漏要求的压力容器(核反应堆压力容器和安全壳)、储液罐和在严重腐蚀环境下需防止钢材锈蚀的结构,以及承受高频反复荷载易产生疲劳破坏的结构。
◆但全预应力混凝土也存在着以下的缺点:
⑴对抗裂要求过高,导致预应力筋配筋量往往由抗裂要求控制,而不是由承载力条件确定;
⑵反拱过大,特别是在恒载小、活荷载大的情况下,混凝土处于长期高预压应力状态,引起徐变和反拱不断增长,以致影响结构的正常使用;
⑶从开裂到破坏的过程很短,且破坏后延性小;
⑷施加预应力大,对张拉设备、锚具等有较高的要求,制作费用高。
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第十四章预应力混凝土构件的设计
14。1 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
◆事实上,结构产生的裂缝不仅仅是荷载的原因,温度、收缩徐变以及其他因素产生的变形受到约束时(如沉降、水化热等),都可能使全预应力混凝土构件产生裂缝,有的还比较严重。
◆此外全预应力混凝土构件中,由于局部高压应力会产生横向拉应力、剪力和扭转的产生斜拉应力等也会产生裂缝。
因此,要完全靠预应力来保证结构中不出现裂缝,不仅技术很难做到,而且在经济上也是不合理的。
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第十四章预应力混凝土构件的设计
14。1 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
◆另一方面,近年来对裂缝控制的研究表明,细微裂缝宽度对结构耐久性并无影响。
◆而且施加预应力的构件,即使出现裂缝,当活荷载移去后,裂缝还可以闭合,裂缝的开展是短暂的。因此,从满足结构功能要求的角度,很多情况不必采用全预应力混凝土。
◆适当降低预压应力,容许混凝土出现拉应力或开裂,作成有限预应力或部分预应力混凝土,可以使设计更加合理和经济。
◆采用有限预应力或部分预应力混凝土可以节约预应力钢材、有效地控制反拱、提高延性,部分的开裂产生的刚度降低,也有助于结构内力的调整,以减小由于约束变形(如温差、不均匀沉降等)而产生的内力。
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第十四章预应力混凝土构件的设计
14。1 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
预应力度
l≥1:全预应力混凝土
l=0:钢筋混凝土
1> l >0:部分预应力混凝土
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第十四章预应力混凝土构件的设计
14。1 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
三、裂缝控制等级
《规范》根据环境条件,对结构构件正截面的裂缝控制分为三个等级:
一级:严格要求不出现裂缝的构件,按荷载标准组合计算时,构件受拉边缘不应产生拉应力。
二级:一般要求不出现裂缝的构件,按荷载标准组合计算时,构件受拉边缘拉应力不应大于混凝土抗拉强度的标准值ftk,而按荷载准永久组合计算时,构件受拉边缘不应产生拉应力。
三级:允许出现裂缝的构件,按荷载标准组合并考虑荷载长期作用影响计算时,构件的最大裂缝宽度应满足规定的限值。
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第十四章预应力混凝土构件的设计
14。1 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
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第十四章预应力混凝