預(yù)應(yīng)力混凝土

　　一、軸心受拉構(gòu)件

　　(一)軸心受拉構(gòu)件截面應(yīng)力分析及計(jì)算公式

　　1.先張法軸心受拉構(gòu)件

　　先張法構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土協(xié)調(diào)變形的起點(diǎn)均為預(yù)壓前(即完成σlⅠ)的時刻，此時預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力為σcon-σlⅠ，而非預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土的應(yīng)力均為零。

　　求任意時刻鋼筋(包括預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋)的應(yīng)力時，除扣除相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力損失外，還要考慮混凝土的彈性壓縮引起的鋼筋應(yīng)力的變化，鋼筋應(yīng)力的增量等于相應(yīng)時刻混凝土應(yīng)力(即從協(xié)調(diào)變形的零應(yīng)力算起的混凝土應(yīng)力增量)的aE倍。

　　下面僅考慮對構(gòu)件計(jì)算有特殊意義的幾個特定時刻的應(yīng)力狀態(tài)。

　　1)施工階段

　　應(yīng)力圖如下所示。此階段構(gòu)件任意截面各部分應(yīng)力均為自平衡體系。

　　(1)放松預(yù)應(yīng)力鋼筋，壓縮混凝土(完成第一批預(yù)應(yīng)力損失)

　　制作先張法構(gòu)件時，首先張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋至σcon，并錨固在臺座上，然后澆筑混凝土構(gòu)件，并蒸氣養(yǎng)護(hù)。于是，預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生了第一批預(yù)應(yīng)力損失σlⅠ，而此時混凝土尚未受力。

　　(2)完成第二批預(yù)應(yīng)力損失

　　當(dāng)?shù)诙�批預(yù)應(yīng)力損失σlⅡ=σl5完成后，因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力降低，導(dǎo)致混凝土的預(yù)壓應(yīng)力下降至σpc;同時由于混凝土的收縮和徐變以及彈性壓縮，也使構(gòu)件內(nèi)的非預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼筋隨混凝土構(gòu)件而縮短，在非預(yù)應(yīng)力鋼筋中產(chǎn)生應(yīng)力，這種應(yīng)力減少了混凝土的法向預(yù)壓應(yīng)力，使構(gòu)件的抗裂性能降低，因而計(jì)算時應(yīng)考慮其影響。

　　為了簡化，假定非預(yù)應(yīng)力鋼筋由于混凝土的收縮和徐變引起的壓應(yīng)力增量與預(yù)應(yīng)力鋼筋的該項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失值相同，即近似取σl5。則先張法構(gòu)件中最終建立的混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力σpc

　　2)使用階段(從施加外荷載開始的階段)

　　(2)繼續(xù)加載至混凝土即將開裂

　　隨著軸向拉力的繼續(xù)增大，構(gòu)件截面上混凝土將轉(zhuǎn)而受拉，當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時，構(gòu)件截面即將開裂，設(shè)相應(yīng)的軸向拉力為Ncr

　　(3)加載至構(gòu)件破壞

　　由于軸心受拉構(gòu)件的裂縫沿正截面貫通，則開裂后裂縫截面混凝土完全退出工作。隨著荷載繼續(xù)增大，當(dāng)裂縫截面上預(yù)應(yīng)力鋼筋及非預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力先后達(dá)到各自的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值時，貫通裂縫驟然加寬，構(gòu)件破壞，相應(yīng)的軸向極限承載力為Nu

　　2.后張法軸心受拉構(gòu)件

　　1)施工階段

　　應(yīng)力圖如下所示。構(gòu)件任意截面各部分應(yīng)力亦為自平衡體系。

　　(1)張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋到σcon，同時壓縮混凝土(完成第一批預(yù)應(yīng)力損失)

　　(2)完成第二批預(yù)應(yīng)力損失

　　構(gòu)件的凈截面面積An的物理意義是：混凝土截面面積與非預(yù)應(yīng)力鋼筋，換算成的具有同樣變形性能的混凝土面積之和。而構(gòu)件的換算截面面積A0，是將預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋，都換算成具有同樣變形能力的混凝土面積后與混凝土截面面積之和。