【導(dǎo)讀】concreteare:

　　

【正文】 計(jì)得使它在全部設(shè)計(jì)荷載作用下，不承受拉應(yīng)力，或只承受很小的拉應(yīng)力。因此，從理論上說(shuō)，預(yù)應(yīng)力混凝土 構(gòu)件沒(méi)有裂縫，而實(shí)際上也只有非常少的裂縫。預(yù)應(yīng)力一般是在埋置鋼筋的混凝土完全硬化之前，通過(guò)張拉鋼筋來(lái)施加的。在混凝土已經(jīng)硬化得足以承受由鋼筋傳來(lái)的應(yīng)力以后，此應(yīng)力的一部分就可以有鋼筋傳遞到混凝土上去。在橋臺(tái)能承受推力的橋梁中，橋體混凝土中沒(méi)有鋼筋也能施加預(yù)應(yīng)力。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在結(jié)構(gòu)的使用壽命期間，千斤頂?shù)淖饔昧?，或者說(shuō)預(yù)應(yīng)力的大小可以按照需要進(jìn)行調(diào)整。 在 1950年至 1960年得 10年中，預(yù)應(yīng)力混凝土不再是一種 試驗(yàn)性材料，工程師們?cè)賾?yīng)用這用材料方面獲得了人們的信任。這種信任使預(yù)應(yīng)力構(gòu)件 在應(yīng)用日益廣泛，尤其是在大跨度樓板或公路橋面構(gòu)件方面。凡是所需制做的構(gòu)件的數(shù)量達(dá)到一定程度，例如在一座 500 m長(zhǎng)的公路橋上，如果大多數(shù)跨度可以做成 同樣大小，并且不大于 18 m的話，采用在工廠中預(yù)制的預(yù)應(yīng)力梁是最經(jīng)濟(jì)的，至少在預(yù)制廠附近的工業(yè)區(qū)內(nèi)是如此。這類梁大多數(shù)是用熱法養(yǎng)護(hù)，以便能夠很快脫模，使模板能夠盡快地重復(fù)使用。 在這個(gè)時(shí)期內(nèi)，美國(guó)的許多學(xué)校建筑也采用預(yù)制的預(yù)應(yīng)力屋頂梁和樓板梁，它們有時(shí)可達(dá) 32 m或者更長(zhǎng)一些。這樣長(zhǎng)的單 跨梁除非現(xiàn)場(chǎng)澆筑，否則用鋼筋混凝土是不可能取得成功的，因?yàn)殇摻罨炷亮旱牧焊吆椭亓慷紩?huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于預(yù)應(yīng)力混凝土梁。與預(yù)應(yīng)力混凝土梁相比，它們當(dāng)然會(huì)顯得不夠美觀而且成本往往更高一些。這些學(xué)校建筑要求具備堅(jiān)固和簡(jiǎn)樸的建筑感染力，并且在許多年得時(shí)間內(nèi)都會(huì)使人們看上去覺(jué)得賞心悅目。 預(yù)制的預(yù)應(yīng)力混凝土梁最重要的部分是預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土。預(yù)應(yīng)力筋，顧名思義就是在混凝土中承受拉力的鋼纜、鋼筋或鋼 束。在混凝土硬化以前（即在傳遞應(yīng)力以前）預(yù)應(yīng)力筋或者是未張拉（后張法），或者是已經(jīng)進(jìn)行了張拉并固定在混凝土外的臺(tái)座上（先張法），隨著混凝土的逐步硬化，它通過(guò)沿其全長(zhǎng)的粘結(jié)力將預(yù)應(yīng)力筋握裹得越來(lái)越緊。端部錨具，包括錨板或錨塊，設(shè)置在后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的預(yù)應(yīng)筋的兩端。在混凝土已經(jīng)硬化到一定程度時(shí)，對(duì)這些預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行張拉，將預(yù)應(yīng)力傳遞給混凝土。在另外預(yù)加應(yīng)力的方法中，先張拉預(yù)應(yīng)力筋，待預(yù)應(yīng)力鋼筋 從外部臺(tái)座上放松時(shí)，通過(guò)粘結(jié)力或錨固力，或者兩者兼而有之地將應(yīng)力傳遞給混凝土，使混凝土受壓變短，同時(shí)鋼筋本身也縮短，因損失 一部分拉力。 隨著時(shí)間的增加，混凝土（同時(shí)還有鋼筋）還會(huì)產(chǎn)生進(jìn)一步的縮短?；炷恋倪@種現(xiàn)象被稱為徐變。徐變意味著在荷載作用下，混凝土?xí)谰眯缘乜s短，應(yīng)力在街面上會(huì)分布的更加均勻，因而也更安全。鋼筋也產(chǎn)生徐變，但徐 變量很小，這兩種作用（還有混泥土干燥時(shí)的收縮）的結(jié)果是：預(yù)應(yīng)力混凝土梁中的應(yīng)力永遠(yuǎn)不會(huì)高于傳遞預(yù)應(yīng)力時(shí)所受到的應(yīng)力。 將來(lái)，在工廠里預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土長(zhǎng)梁可能會(huì)愈來(lái)愈普遍，但是路途運(yùn)輸將成為一個(gè)難題。隨著梁長(zhǎng)度的增強(qiáng)運(yùn)輸車輛將變得愈來(lái)愈不容易操縱駕駛，以至于不得不將運(yùn)輸構(gòu)件的最適宜時(shí)間安排在半 夜交通量最少的時(shí)候。不管道路的曲直如何，道路運(yùn)輸對(duì)梁的長(zhǎng)度的限制是隨地區(qū)交通量和道路交通量而有所不同的?，F(xiàn)場(chǎng)預(yù)制可以避免這些困難；盡管這樣做成本可能高一些，但是這種方法以經(jīng)常應(yīng)用于制造大跨度橋的梁。 在目前的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，明顯地傾向于采用部分預(yù)應(yīng)力梁。對(duì)于這種梁，在使用荷載階段或者在偶爾的超載時(shí)，容許混凝土產(chǎn)生彎曲拉應(yīng)力，甚至容許開裂。如果產(chǎn)生裂縫，她們通常都比較小，分布也比較均勻，而且當(dāng)使裂縫產(chǎn)生的荷載卸去之后，裂縫通?？梢酝耆]合。 可以令人信服地證實(shí)，長(zhǎng)期以來(lái)裂縫一直是鋼筋混凝土構(gòu)件所容許的特征 ，并且，即使有可能的話，也沒(méi)有理由在混凝土設(shè)計(jì)中完全消除裂縫。而且在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，很少存在沒(méi)有拉應(yīng)力或者拉應(yīng)力受限制的情況。如果考慮到剪切和扭轉(zhuǎn)的組合作用，則計(jì)算的主應(yīng)力往往超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度。在集中荷載、荷載傳遞或預(yù)應(yīng)力筋錨固等區(qū)域，拉應(yīng)力是不可避免的。此外，在大多數(shù)情況下，從這些事實(shí)來(lái)看，就難以證明沒(méi)有裂縫的要求是合理的。 部分預(yù)應(yīng)力有很大的有點(diǎn)，它需要較小的預(yù)張拉力，因此可以減少預(yù)應(yīng)力筋和錨具的數(shù)量。在這種情況下，必要的抗彎強(qiáng)度或者由預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋共同提供，或者由預(yù)張拉至低于容許值的足夠數(shù) 量的高強(qiáng)鋼筋來(lái)保證。在某種情況下，可以同時(shí)使用張拉的和非張拉的鋼筋。因?yàn)轭A(yù)張拉力較小，主要為承受梁在未知荷載階段所需的地面翼緣尺寸就可以減小或完全取消。這樣又使模版結(jié)構(gòu)得到顯著的簡(jiǎn)化和減少模版費(fèi)用，并且做成在美觀上更令人滿意的結(jié)構(gòu)。此外，由于放松了對(duì)混凝土中在使用荷載下的拉應(yīng)力要求，梁的撓度特性可以得到顯著的改善。構(gòu)件可以避免產(chǎn)生在未加荷載階段是過(guò)大的上拱度，而且對(duì)于特定的荷載情況，可以通過(guò)選擇張拉力來(lái)獲得所要求的撓度。部分預(yù)應(yīng)力梁如果遇到超載而破壞，其工作性能也往往優(yōu)于全預(yù)應(yīng)力梁，因?yàn)榈玫礁纳屏说难有阅軌?為事故提供充分的預(yù)兆。 以強(qiáng)度要求為依據(jù)的構(gòu)件設(shè)計(jì)是受人歡迎的，因?yàn)?，出了極罕見(jiàn)的情況以外，結(jié)構(gòu)唯一最重要的性能就是結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，它確定了設(shè)計(jì)中所體現(xiàn)的安全度。對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件，強(qiáng)度要求通?？勺鳛閿M定截面尺寸和確定鋼筋面積的出發(fā)點(diǎn) 。其后才專門根據(jù)使用荷載下的裂縫和撓度，為滿足使用要求而作設(shè)計(jì)校核。通常不用進(jìn)行使用荷載應(yīng)力的驗(yàn)算。 對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土，雖然復(fù)雜一些，也建議采用類似的方法。對(duì)于鋼筋混凝土，通常只限于考慮低筋梁 ，這種梁在破壞時(shí)，鋼筋達(dá)到屈服應(yīng)力。這樣，當(dāng)拉力為已知時(shí)，便可通過(guò)對(duì)水平力求和來(lái)計(jì)算幾面的受 壓面積。當(dāng)受壓面積的形心為已知時(shí)，就可以知道低拉內(nèi)力偶臂，并可對(duì)極限抵抗彎矩寫出清楚地計(jì)算公式。這一公式可以被重新整理，使其能直接求解需要的混凝土尺寸和受拉鋼筋面積。另一方面，對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土，彎曲破壞時(shí)的鋼筋應(yīng)力通常處于比 抗拉強(qiáng)度 puf 小的某個(gè)值 psf ，它可能大于或小于標(biāo)稱屈服應(yīng)力 pyf 。作為破壞時(shí)鋼筋應(yīng)力函數(shù)的混凝土受壓面積，在設(shè)計(jì)過(guò)程開始是不容易確定的，因而壓 應(yīng)力與拉應(yīng)力兩合力之間的內(nèi)力偶臂也無(wú)法求得。 然而，在實(shí)際場(chǎng)合下，假定破壞時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力為 ，即可求出混凝土的試算截面，破壞時(shí)的內(nèi)力偶臂非常接近于受拉鋼筋重心至翼緣厚度中心的距離。