部分預力

部分預力也稱部分預應力，是介於全預應力混凝土結構和普通鋼筋混凝土結構之間的預應力混凝土結構。部分預應力混凝土結構在工程中不僅充分發揮預應力鋼筋的作用，而且利用了非預應力鋼筋的作用，從而節省了預應力鋼筋，並提高了結構的延性和反覆荷載作用下結構的能量耗散能力。

基本介紹

• 中文名：部分預力
• 外文名：Partial prestressed
• 屬於：預應力混凝土結構
• 作用：提高了結構的延性
• 類型：預應力
• 學科：土木工程

概述

全預應力混凝土結構雖然有剛度大、抗疲勞、防滲漏等優點，但也有一些嚴重缺點。由於結構構件的反拱過大，在恆載小、活載大、預加力大且在持續荷載長期作用下，梁的反拱不斷增大，導致混凝土在垂直於張拉方向產生裂縫，當預加力較大，會在構件中沿預應力筋的縱向及錨下產生一些裂縫。

部分預應力混凝土結構的出現是工程實踐的結果，它是介於全預應力混凝土結構和普通鋼筋混凝土結構之間的預應力混凝土結構。部分預應力混凝土結構在工程中不僅充分發揮預應力鋼筋的作用，而且利用了非預應力鋼筋的作用，從而節省了預應力鋼筋，並提高了結構的延性和反覆荷載作用下結構的能量耗散能力。同時，它也促進了預應力混凝上結構設計思路的重大發展，使設計人員可以根據結構使用要求來選擇預應力度的高低，進行合理的結構設計。

受力特性

荷載撓度曲線是梁工作性能的綜合反映。為了理解部分預應力混凝土梁的性能，需要觀察不同預應力程度條件下的荷載一撓度曲線。

圖1中，1、2和3分別表示具有相同正截面承載能力 的全預應力、部分預應力和普通鋼筋混凝土梁的彎矩一撓度關係曲線示意圖。

從圖中可以看出，部分預應力混凝土梁的受力特性，介於全預應力混凝土粱和普通鋼筋混凝土梁之間。在荷載較小時，部分預應力混凝土梁（曲線2）受力特性與全預應力混凝土梁（曲線1）相似：在自重與有效預加力（扣除相應的預應力損失）作用下，它具有反拱度，但其值較全預應力混凝上樑的反拱度小；當荷載增加，彎矩M達到B點時，表示外荷載作用下產生的下撓度與預應力反拱度相等，梁這時的撓度為零，但此時受拉區邊緣的混凝土應力並不為零。當荷載繼續增加，達到曲線2的C點時，外荷載產生的梁底混凝土拉應力與梁底有效壓應力相互抵消，使梁底受拉邊緣的混凝土應力為零，此時相應的外荷載彎矩即消壓彎矩。截面下邊緣消壓後，若繼續載入至D點，混凝土的邊緣拉應力達到極限抗拉強度，隨著外荷載增加，受拉區混凝土進入塑性階段，構件的剛度下降，達到點時表示構件即將出現裂縫。從點開始，若繼續載入，裂縫隨之開展，剛度繼續下降，撓度增加速度加快。達到E點時，受拉鋼筋屈服。E點以後裂縫進一步擴展，剛度進一步降低，撓度增長速度更快，直到F點，構件達到極限承載能力狀態而破壞。

圖1是假定預應力混凝土梁採用混合配筋，即採用高強鋼筋作為預應力鋼筋，而採用普通鋼筋來限制裂縫並與高強鋼筋共同抵抗極限彎矩；而鋼筋混凝土梁只配普通鋼筋。所以全預應力混凝土梁的極限彎矩較部分預應力混凝土梁為高，而部分預應力混凝土梁又較鋼筋混凝土梁為高。要注意．如果三者都採用同樣的配筋，而只是預應力度不同，則它們的極限彎矩是相同的。

圖1

特點

與全預應力混凝土構件相比，部分預應力混凝土構件有以下特點：

1．節省預應力鋼筋與錨具

由於預壓力相對減小，因此預應力鋼筋用量可以大大減少。從而大大減少了張拉力筋、設定管道和壓漿等工作量，並減少了錨具的用量，即節省了建設費用，又方便了施工。

2．改善結構性能

(1)由於預加力的減小，使構件的彈性和徐變變形所引起的反拱度減小，錨下混凝土的局部應力降低。

(2)由於配置了非預應力鋼筋，提高了結構的延性和反覆荷載作用下結構的能量耗散能力，這對於結構抗震極為有利。

3．計算較為複雜

部分預應力混凝土構件需按開裂截面分析，計算較為繁冗。

綜上所述，是採用全預應力混凝土結構還是採用部分預應力混凝土結構，應根據結構的使用要求及工程實際來選擇。對於需防止滲漏的壓力容器、水下結構或處於高度腐蝕環境的結構，以及承受高頻反覆荷載作用而預應力鋼筋有疲勞危險的結構等，需要用全預應力混凝土結構。而對於恆載相對活載要小的結構，例如中小跨的橋樑，其主梁就適宜採用部分預應力混凝土結構。總之，是採用全預應力還是部分預應力，應根據經濟、合理、安全及適用的原則，因地制宜地選用。

計算特點

部分預應力混凝土構件由於可以具有不同的預應力度，且一般採用預應力鋼筋和非預應力鋼筋的混合配筋形式，因此，在設計計算中應充分考慮其受力特點，使設計的結構物安全可靠、經濟合理。

如前所述，構件的極限強度與是否施加預應力無關，所以部分預應力混凝土構件的正截面承載力的計算方法與全預應力混凝土構件相同。在使用荷載作用下，部分預應力混凝土A類構件由於其截面不產生裂縫，因此截面應力的計算也與全預應力混凝土構件相同。對於B類構件，由於在全部使用荷載作用下其截面上會產生裂縫，因此不能全截面參加工作，其應力的計算與全截面參加工作的全預應力或A類構件有所不同。