0荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課件

第6章

其他荷載與作用返回總目錄溫度作用

變形作用

爆炸作用

浮力作用

制動力本章內(nèi)容離心力預(yù)應(yīng)力思考題習(xí)題溫度作用一、溫度作用的概念當(dāng)結(jié)構(gòu)物所處環(huán)境的溫度發(fā)生變化，且結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的熱變形受到邊界條件約束或相鄰部分的制約，不能自由脹縮時，就會在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件內(nèi)形成一定的應(yīng)力，這個應(yīng)力被稱為溫度應(yīng)力，即溫度作用，指因溫度變化引起的結(jié)構(gòu)變形和附加力。溫度作用不僅取決于結(jié)構(gòu)物環(huán)境的溫度變化，它還與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受到的約束條件有關(guān)。在土木工程中所遇到的許多因溫度作用而引發(fā)的問題，從約束條件看大致可分為兩類。第一類，結(jié)構(gòu)物的變形受到其他物體的阻礙或支承條件的制約，不能自由變形?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)梁嵌固在兩柱基之間，基礎(chǔ)梁的伸縮變形受到柱基約束，沒有任何變形余地(圖6.1)。排架結(jié)構(gòu)支承于地基，當(dāng)上部橫梁因溫度變化伸長時，橫梁的變形使柱產(chǎn)生側(cè)移，在柱中引起內(nèi)力；柱子對橫梁施加約束，在橫梁中產(chǎn)生壓力(圖6.2)。圖6.1基礎(chǔ)梁嵌固于柱基之間圖6.2排架結(jié)構(gòu)受到支承條件的約束h——桿件截面高度；——桿件的圖的面積，圖為虛擬狀態(tài)下軸力大小沿桿件的分布圖；——桿件的圖的面積，圖為虛擬狀態(tài)下彎矩大小沿桿件的分布圖。表6-1常用材料線膨脹系數(shù)溫度作用結(jié)構(gòu)種類鋼結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)混凝土砌塊磚砌塊線膨脹系數(shù)/(1/℃)1.2×1051.0×1050.9×1050.7×105對于超靜定結(jié)構(gòu)存在有多余約束或物體內(nèi)部單元體相互制約的構(gòu)件，溫度改變引起的變形將受到限制，從而在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力。這一溫度作用效應(yīng)的計算，可根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件，按結(jié)構(gòu)力學(xué)或彈性力學(xué)方法確定。受均勻溫差T作用的兩端嵌固于支座的梁(圖6.3)。若求此梁溫度應(yīng)力，可將其一端解除約束，成為一靜定懸臂梁。懸臂梁在溫差T的作用下產(chǎn)生的的自由伸長量及相對變形值ε可由下式求得：(6-2)

(6-3)式中，T——溫差(℃)；L——梁跨度(m)。如果懸臂梁右端受到嵌固不能自由伸長，梁內(nèi)便產(chǎn)生約束力，約束力N的大小等于將自由變形梁壓回原位所施加的力(拉為正，壓為負(fù))，即 (6-4)

截面應(yīng)力為： (6-5)式中，E——材料彈性模量；

A——材料截面面積；

σ——桿件約束應(yīng)力。由式(6-5)可知，桿件約束應(yīng)力只與溫差、線膨脹系數(shù)和彈性模量有關(guān)，其數(shù)值等于溫差引起的應(yīng)變與彈性模量的乘積。溫度作用圖6.3兩端嵌固的梁與自由變形梁示意圖由式(6-5)可知，桿件約束應(yīng)力只與溫差、線膨脹系數(shù)和彈性模量有關(guān)，其數(shù)值等于溫差引起的應(yīng)變與彈性模量的乘積。(2)排架橫梁受到均勻溫差T作用如圖6.4所示。溫度作用橫梁受溫度影響伸長(若忽略橫梁的彈性變形)，此即柱頂產(chǎn)生的水平位移。K為柱頂產(chǎn)生單位位移時所施加的力(柱的抗側(cè)剛度)，由結(jié)構(gòu)力學(xué)可知； (6-6)圖6.4排架橫梁受溫度應(yīng)力示意圖所謂變形作用，實質(zhì)上是結(jié)構(gòu)物由于種種原因引起的變形受到多于約束的阻礙，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生內(nèi)力。主要原因有：①由于外界因素造成結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的移動或不均勻沉降；②由于自身原因收縮或徐變使構(gòu)件發(fā)生伸縮變形，二者均導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力。因而從廣義上來說，這種變形作用也是荷載。當(dāng)靜定結(jié)構(gòu)體系發(fā)生符合其約束條件的位移時，不會產(chǎn)生內(nèi)力；而當(dāng)超靜定結(jié)構(gòu)體系的多余約束限制了結(jié)構(gòu)自由變形時，基礎(chǔ)的移動和不均勻沉降或當(dāng)混凝土構(gòu)件在空氣中結(jié)硬產(chǎn)生收縮以及在不變荷載的長期作用下發(fā)生徐變時，由于構(gòu)件與構(gòu)件之間、鋼筋與混凝土之間相互影響、相互制約，不能自由變形，都會引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力。超靜定結(jié)構(gòu)由于變形作用引起的內(nèi)力和位移計算應(yīng)遵循力學(xué)基本原理，可根據(jù)長期壓密后的最終沉降量、收縮量、徐變量，由靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件計算構(gòu)件截面附加內(nèi)力和附加變形。變形作用一、爆炸的概念及其類型爆炸是物質(zhì)系統(tǒng)在足夠小的容積內(nèi)，以極短的時間突然迅速釋放大量能量的物理或化學(xué)過程。按照爆炸發(fā)生的機(jī)理和作用的性質(zhì)，又可分為物理爆炸(鍋爐爆炸)、化學(xué)爆炸(炸藥爆炸和燃?xì)獗?和核爆炸(核裂變—原子彈和核聚變—?dú)鋸?等多種類型。因此爆炸作用是一種復(fù)雜的荷載。核爆炸發(fā)生時，壓力波在幾毫秒內(nèi)即可達(dá)到峰值，且壓力峰值相當(dāng)高，正壓作用后還有一段負(fù)壓段，如圖6.5(a)所示。化學(xué)爆炸和燃?xì)獗▔毫ι呦鄬σ来屋^慢(圖6.5(b)、(c))，峰值壓力亦較核爆炸低較多，但化學(xué)爆炸正壓作用時間短，約從幾毫秒到幾十毫秒，負(fù)壓段更短，而燃?xì)獗ㄊ且粋€緩慢衰減的過程，正壓作用時間較長，負(fù)壓段很小，甚至測不出負(fù)壓段。爆炸作用(a)核爆炸(b)化學(xué)爆炸(c)燃?xì)獗▓D6.5壓力-時間曲線由于爆炸是在極短的時間內(nèi)壓力達(dá)到峰值，使周圍氣體迅猛地被擠壓和推進(jìn)，從而產(chǎn)生過高的運(yùn)動速度，形成波的高速推進(jìn)，這種使氣體壓縮而產(chǎn)生的壓力稱為沖擊波。它會在瞬間壓縮周圍空氣而產(chǎn)生超壓，超壓是指爆炸壓力超過正常大氣壓，核爆、化爆和燃爆都產(chǎn)生不同幅度的超壓。沖擊波的前鋒猶如一道運(yùn)動著的高壓氣體墻面，被稱為波陣面，超壓向發(fā)生超壓空間內(nèi)的各表面施加擠壓力，作用效應(yīng)相當(dāng)于靜壓。沖擊波所到之處，除產(chǎn)生超壓外，還帶動波陣，而后空氣質(zhì)點(diǎn)高速運(yùn)動引起動壓，動壓與物體形狀和受力面方位有關(guān)，類似于風(fēng)壓。燃?xì)獗ǖ男?yīng)以超壓為主，動壓很小，可以忽略，所以燃?xì)獗ú▽賶毫Σā?/p>

二、爆炸對結(jié)構(gòu)的影響及荷載計算爆炸對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作用，其破壞程度與爆炸的性質(zhì)和爆炸物質(zhì)的數(shù)量有關(guān)。爆炸物質(zhì)數(shù)量越大，積聚和釋放的能量越多，破壞作用也越劇烈。爆炸發(fā)生的環(huán)境或位置不同，其破壞作用也不同，在封閉的房間、密閉的管道內(nèi)發(fā)生的爆炸其破壞作用比在結(jié)構(gòu)外部發(fā)生的爆炸要嚴(yán)重得多。當(dāng)沖擊波作用在建筑物上時，會引起壓力、密度、溫度和質(zhì)點(diǎn)迅速變化，而其變化是結(jié)構(gòu)物幾何形狀、大小和所處方位的函數(shù)。爆炸作用對易爆建筑物在設(shè)計時需要有一個壓力峰值的估算，作為確定窗戶面積、屋蓋輕重等的依據(jù)，使得易爆場所一旦發(fā)生燃爆能及時泄爆減壓。Dragosavic給出了最大爆炸壓力計算公式： (6-9)式中，——最大爆炸壓力(kPa)；

φ——泄壓系數(shù)，房間體積與泄壓面積之比；Pv——泄壓時的壓力(kPa)。公式(6-9)不適用于大體積空間中爆炸壓力估算和泄壓計算。爆炸作用圖6.6Dragosavic理論燃?xì)獗ㄉ龎呵€模型(2)爆炸沖擊波繞過結(jié)構(gòu)物對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動壓作用。由于結(jié)構(gòu)物形狀不同，維護(hù)結(jié)構(gòu)面相對氣流流動方向的位置也不同?？捎迷囼灤_定的表面阻力系數(shù)Cd(對矩形結(jié)構(gòu)物取1.0)表示，這樣動壓作用引起的維護(hù)結(jié)構(gòu)面壓力等于，因此維護(hù)結(jié)構(gòu)迎波面壓力從衰減到，其單位面積平均壓力(kPa)為：

(6-10)式中，為沖擊波產(chǎn)生的動壓(kPa)。注意維護(hù)結(jié)構(gòu)的頂蓋、迎波面及背波面上的每一點(diǎn)，壓力自始至終為沖擊波超壓與動壓作用之和。不同之處在于由于渦流等原因，產(chǎn)生作用力的方向不同，壓力Cd取正，吸力Cd取負(fù)，且作用時間不同。在沖擊波超壓和動壓共同作用下，結(jié)構(gòu)物受到巨大的擠壓作用，加之前后壓力差的作用，使得整個結(jié)構(gòu)物受到超大水平推力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物平移和傾斜。而對于煙囪、桅桿、塔樓及桁架等細(xì)長形結(jié)構(gòu)物，由于它們的橫向線性尺寸很小，則所受合力就只有動壓作用，因此結(jié)構(gòu)物容易遭到拋擲和彎折。爆炸作用(3)地面爆炸沖擊波對地下結(jié)構(gòu)物的作用與對上部結(jié)構(gòu)的作用有很大不同。主要影響因素有：①地面上空氣沖擊波壓力參數(shù)引起巖土壓縮波向下傳播并衰減；②壓縮波在自由場中傳播時參數(shù)變化；③壓縮波作用于結(jié)構(gòu)物的反射壓力取決于波與結(jié)構(gòu)物的相互作用。根據(jù)《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》(GB50038—1994)，綜合考慮各種因素，采用簡化的綜合反射系數(shù)法的半經(jīng)驗實用計算方法。采用將地面沖擊波超壓計算的結(jié)構(gòu)物各自的動載峰值，根據(jù)結(jié)構(gòu)的自振頻率以及動載的升壓時間查閱有關(guān)圖表得到荷載系數(shù)，最后再換算成作用在結(jié)構(gòu)物上的等效靜載。其中：壓縮波峰值壓力： (6-11)結(jié)構(gòu)頂蓋動載峰值： (6-12)結(jié)構(gòu)側(cè)維護(hù)動載峰值： (6-13)底板動載峰值： (6-14)爆炸作用如果結(jié)構(gòu)物或基礎(chǔ)的底面置于地下水位以下，這時底面受到的浮力如何計算至今仍是一個值得研究的問題。一般講，地下水或地表水能否通過土的孔隙、聯(lián)通或溶入到結(jié)構(gòu)物或基礎(chǔ)底面是產(chǎn)生水的浮力的必要條件，為此，浮力的計算主要取決于土的物理特性。當(dāng)?shù)叵滤軌蛲ㄟ^土的孔隙溶入到結(jié)構(gòu)物或基礎(chǔ)的底面，且土的固體顆粒與結(jié)構(gòu)基底之間的接觸面很小，可以把它們作為點(diǎn)的接觸時，才可以認(rèn)為土中結(jié)構(gòu)物或基礎(chǔ)處于完全浮力狀態(tài)(如對粉土或砂性土等)。若固體土顆粒與結(jié)構(gòu)物或基礎(chǔ)底面之間的接觸面較大，而且各個固體顆粒的聯(lián)貫是由膠結(jié)連接而形成(如對密實的粘性土)，地下水不能充分滲透到土和結(jié)構(gòu)物或基礎(chǔ)底面之間，則土中結(jié)構(gòu)物或基礎(chǔ)不會處于完全的浮力作用狀態(tài)。浮力作用可根據(jù)地基土的透水程度，按照結(jié)構(gòu)物喪失的重量等于它所排開的水重這一浮力原則計算。從安全角度出發(fā)，結(jié)構(gòu)物或基礎(chǔ)受到的浮力可按如下考慮。(1)如果結(jié)構(gòu)物置于透水性飽和的地基上，可認(rèn)為結(jié)構(gòu)物處于完全浮力狀態(tài)。(2)如果結(jié)構(gòu)物置于不透水性地基上，且結(jié)構(gòu)物或基礎(chǔ)底面與地基接觸良好，可不考慮水的浮力。(3)如果結(jié)構(gòu)物置于透水性較差的地基上，可按50%計算浮力。浮力作用(4)如果不能確定地基是否透水，應(yīng)從透水和不透水兩種情況與其他荷載組合，取其最不利者；對于粘性土地基，浮力與土的物理特性有關(guān)，應(yīng)結(jié)合實際情況確定。(5)對有樁基的結(jié)構(gòu)物，作用在樁基承臺底部的浮力，應(yīng)考慮全部面積，但樁嵌入不透水持力層者，計算承臺底部浮力時應(yīng)扣除樁的截面積。注意兩點(diǎn)：①在確定地基承載力設(shè)計值時，無論是結(jié)構(gòu)物或基礎(chǔ)底面以下的天然重度還是底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下一律取有效重度；②設(shè)計時應(yīng)考慮到地下水位并不是一成不變的而是隨季節(jié)會產(chǎn)生漲落。爆炸作用一、汽車制動力汽車制動力是汽車在橋上剎車時為克服汽車的慣性力在車輪與路面之間產(chǎn)生的滑動摩擦力?！豆窐蚝O(shè)計通用規(guī)范》(JTJ021—1989)把經(jīng)常、大量出現(xiàn)的汽車荷載排列成車隊形式，作為設(shè)計荷載。但事實上，在橋上成列車隊同時剎車的概率極小，制動力的取值僅為摩擦系數(shù)乘以橋上成隊車輛重力的一個部分?！豆窐蚝O(shè)計通用規(guī)范》(JTJ021—1989)規(guī)定：當(dāng)橋涵為一或二車道時，制動力按布置在荷載長度內(nèi)的一行汽車車隊總重量的10%計算，但不得小于一輛車重的30%；對于四車道的橋梁，制動力取上述規(guī)定數(shù)值的2倍。履帶車和平板掛車不計制動力。城市橋梁以兩條及兩條以上加載車道為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)設(shè)計一個車道時，取城-A級汽車制動力160kN或10%車道荷載與城-B級汽車制動力90kN或10%車道荷載二者的較大值。制動力的方向為車行駛方向，其作用點(diǎn)在車輛的豎向重心線與橋面以上1.2m高處水平線的交點(diǎn)。在計算墩臺時，可移至支座中心處(鉸或滾軸中心)或滑動、橡膠、擺動支座的底板面上，在計算剛架橋、拱橋時，可移至橋面上，但不計由此而產(chǎn)生的力矩。二、吊車制動力在工業(yè)廠房中常設(shè)有吊車，吊車在運(yùn)行中的剎車會產(chǎn)生制動力。因此在設(shè)計有吊車廠房結(jié)構(gòu)時，一般需考慮吊車運(yùn)行時大車和小車的剎車產(chǎn)生的縱向和橫向水平制動力。制動力式中，G——小車重量；W——吊車額定起重量；

α——制動系數(shù)。對于硬鉤吊車取0.2；對于軟鉤吊車，當(dāng)額定起重量不大于10t時，取0.12，當(dāng)額定起重量為10～50t時，取0.1，當(dāng)額定起重量不小于75t時，取0.08。橫向水平荷載應(yīng)等分于橋架的兩端，分別由車輪平均傳至軌道，其方向與軌道垂直，并考慮正反兩個方向的剎車情況。《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)規(guī)定：①懸掛吊車的水平荷載應(yīng)由支撐系統(tǒng)承受，可不計算；②手動吊車及電動葫蘆可不考慮水平荷載。計算排架考慮多臺吊車水平荷載時，由于同時啟動和制動的機(jī)會很小，對單跨或多跨的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不應(yīng)多于兩臺。多臺吊車的荷載折減系數(shù)見表2-7。吊車荷載的組合值、頻遇值及準(zhǔn)永久值系數(shù)見表2-8。三、汽車豎向沖擊力車輛在橋面上高速度行駛時，由于橋面不平整或車輪不圓或發(fā)動機(jī)抖動等多種原因，都會引起車體上下振動，使得橋跨結(jié)構(gòu)受到影響。車輛在動載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力和變形要大于在靜載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力和變形，這種由于動力作用而使橋梁發(fā)生振動造成內(nèi)力和變形增大的現(xiàn)象稱為沖擊作用。目前對沖擊作用尚不能從理論上作出符合實際的詳細(xì)計算，一般可根據(jù)試驗和實測結(jié)果或近似地將汽車荷載乘以沖擊系數(shù)μ來計及車輛的沖擊作用，即采用靜力學(xué)的方法考慮荷載增大系數(shù)來反映動力作用。制動力沖擊影響與結(jié)構(gòu)剛度有關(guān)，一般來說，跨徑越大，結(jié)構(gòu)越柔，對動力荷載的緩沖作用好，沖擊力影響越小。因此，沖擊力是隨跨徑的增大而減小的，可近似認(rèn)為沖擊系數(shù)μ與計算跨徑l成反比。沖擊系數(shù)是根據(jù)在已建成的實橋上所做的振動試驗的結(jié)果分析整理而確定的，設(shè)計中可按不同結(jié)構(gòu)種類和跨度大小選用相應(yīng)的沖擊系數(shù)?！豆窐蚝O(shè)計通用規(guī)范》給出了鋼筋混凝土、混凝土和磚石砌橋涵的沖擊系數(shù)(表6-3)和鋼橋的沖擊系數(shù)(表6-4)。當(dāng)跨徑在表中所列數(shù)值之間時，沖擊系數(shù)按直線內(nèi)插法求得。表6-3鋼筋混凝土和混凝土以及石砌橋涵的沖擊系數(shù)制動力沖擊系數(shù)≤5≤20表6-4鋼橋的沖擊系數(shù)《城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ77—98)按車道荷載和車輛荷載分別給出城市橋梁汽車荷載沖擊系數(shù)。(1)車道荷載的沖擊系數(shù)。 (6-16)式中，l——橋梁跨徑(m)。當(dāng)l=20m時，時，。(2)車輛荷載的沖擊系數(shù)。

(6-17)由于結(jié)構(gòu)物上的填料能起到緩沖和減振作用，沖擊影響能被填料吸收一部分，故對于拱橋、涵洞以及重力式墩臺，當(dāng)填料厚度(包括路面厚度)等于或大于0.5m時，可不計沖擊力。四、汽車水平撞擊力橋梁防撞欄桿的設(shè)計應(yīng)考慮汽車對欄桿的撞擊力，撞擊力與車重、車速、碰撞角度等因素有關(guān)。對此各國規(guī)范的規(guī)定不盡相同。《城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：防撞欄桿應(yīng)采用80kN橫向集中力進(jìn)行檢算，作用點(diǎn)應(yīng)在防撞欄桿板的中心。制動力一、預(yù)應(yīng)力的概念預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是由配置受力的預(yù)應(yīng)力鋼筋通過張拉或其他方法建立預(yù)應(yīng)力的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。它從本質(zhì)上改善了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能，具有技術(shù)革命的意義。圖6.9是一簡支梁在外荷載作用前后截面的應(yīng)力變化。發(fā)現(xiàn)外荷載作用減小了梁截面下邊緣的拉應(yīng)力，有時甚至使之變成壓應(yīng)力，這種在構(gòu)件受荷前預(yù)先對混凝土受拉區(qū)施加壓應(yīng)力的結(jié)構(gòu)稱為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。由此可見，預(yù)應(yīng)力混凝土與普通混凝土相比，具有以下特點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力圖6.9預(yù)應(yīng)力梁的受力情況(1)構(gòu)件的抗裂度和剛度提高。由于鋼筋混凝土中預(yù)應(yīng)力的作用，當(dāng)構(gòu)件在使用階段外荷載作用下產(chǎn)生拉應(yīng)力時，首先要抵消預(yù)壓應(yīng)力。這就推遲了混凝土裂縫的出現(xiàn)，并限制了裂縫的發(fā)展，從而提高了混凝土構(gòu)件的抗裂度和剛度。(2)構(gòu)件的耐久性增加。預(yù)應(yīng)力混凝土能避免或延緩構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，而且能限制裂縫的擴(kuò)大，構(gòu)件內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋不容易銹蝕，延長了使用期限。(3)自重減輕。由于采用高強(qiáng)度材料，構(gòu)件截面尺寸相應(yīng)減小，自重減輕。(4)節(jié)省材料。預(yù)應(yīng)力混凝土可以發(fā)揮鋼材的強(qiáng)度，鋼材和混凝土的用量均可減少。(5)預(yù)應(yīng)力混凝土施工，需要專門的材料和設(shè)備、特殊的工藝，造價較高。由此可見，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件從本質(zhì)上改善了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受力性能，因而具有技術(shù)革命的意義。二、預(yù)應(yīng)力混凝土的分類預(yù)應(yīng)力混凝土按預(yù)加應(yīng)力的方法可分為先張法預(yù)應(yīng)力混凝土和后張法預(yù)應(yīng)力混凝土；按預(yù)加應(yīng)力的程度可分為全預(yù)應(yīng)力混凝土和部分預(yù)應(yīng)力混凝土；按預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土的粘結(jié)狀況可分為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土；按預(yù)應(yīng)力筋的位置可分為體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土和體外預(yù)應(yīng)力混凝土。預(yù)應(yīng)力2.全預(yù)應(yīng)力混凝土和部分預(yù)應(yīng)力混凝土1)全預(yù)應(yīng)力混凝土全預(yù)應(yīng)力混凝土指預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在最不利荷載效應(yīng)組合作用下，混凝土中不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010—2002)中裂縫控制等級為一級，即嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。全預(yù)應(yīng)力混凝土具有抗裂性好和剛度大等優(yōu)點(diǎn)，但也存在以下缺點(diǎn)。(1)抗裂要求高，預(yù)應(yīng)力鋼筋的配筋量取決于抗裂要求，而不是取決于承載力的需要，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋量增大。(2)反拱值往往過大，由于截面預(yù)加應(yīng)力值高，尤其對永久荷載小、可變荷載大的情況，會使構(gòu)件的反拱值過大，導(dǎo)致混凝土在垂直于張拉方向產(chǎn)生裂縫，并且由于混凝土的徐變會使反拱值隨時間的增長而發(fā)展，影響上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的正常使用。(3)張拉應(yīng)力高，對錨具和張拉設(shè)備要求高，錨具下混凝土受到較大的局部壓力，需配置較多的鋼筋網(wǎng)片或螺旋筋以加強(qiáng)混凝土的局部承壓力。(4)延性較差，由于全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的開裂荷載與破壞荷載較為接近，致使構(gòu)件破壞時的變形能力較差，對結(jié)構(gòu)抗震不利。(5)由于高壓應(yīng)力的作用，隨時間的增長，徐變和反拱加大。預(yù)應(yīng)力2)限值預(yù)應(yīng)力混凝土限值預(yù)應(yīng)力混凝土也屬部分預(yù)應(yīng)力混凝土。使用荷載作用下根據(jù)荷載效應(yīng)組合情況，不同程度地保證混凝土不開裂的構(gòu)件，則稱為限值預(yù)應(yīng)力混凝土，大致相當(dāng)于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010—2002)中裂縫控制等級為二級，即一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。3)部分預(yù)應(yīng)力混凝土部分預(yù)應(yīng)力混凝土系指預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在最不利荷載效應(yīng)組合作用下，容許混凝土受拉區(qū)出現(xiàn)拉應(yīng)力或裂縫。其中，在最不利荷載效應(yīng)組合作用下，受拉區(qū)出現(xiàn)拉應(yīng)力但不出現(xiàn)裂縫的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)稱為有限預(yù)應(yīng)力混凝土。大致相當(dāng)于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010—2002)中裂縫控制等級為三級，即允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。部分預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)如下。(1)可合理控制裂縫與變形，節(jié)約鋼材。因可根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的不同使用要求、可變荷載的作用情況及環(huán)境條件等對裂縫和變形進(jìn)行合理的控制，降低了預(yù)應(yīng)力，從而減少了錨具的用量，適量降低了費(fèi)用。(2)可控制反拱值不致過大。由于預(yù)加應(yīng)力值相對較小，構(gòu)件的初始反拱值小，徐變變形亦減小。(3)延性較好。在部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，通常配置非預(yù)應(yīng)力鋼筋，因而其正截面受彎的延性較好，有利于結(jié)構(gòu)抗震，并可改善裂縫分布，減小裂縫寬度。(4)與全預(yù)應(yīng)力混凝土相比，可簡化張拉、錨固等工藝，獲得較好的綜合經(jīng)濟(jì)效果。

預(yù)應(yīng)力(5)計算較為復(fù)雜。部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件需按開裂截面分析，計算較繁冗，在部分預(yù)應(yīng)力混凝土多層框架的內(nèi)力分析中，除需計算由荷載及預(yù)應(yīng)力作用引起的內(nèi)力外，還需考慮框架在預(yù)加應(yīng)力作用下的軸向壓縮變形引起的內(nèi)力。此外，在超靜定結(jié)構(gòu)中還需考慮預(yù)應(yīng)力次彎矩和次剪力的影響，并需計算配置非預(yù)應(yīng)力筋。越來越多的研究成果和工程實踐表明，采用部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是合理的?？梢哉J(rèn)為，部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和應(yīng)用的一個重要發(fā)展。3.有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土系指預(yù)應(yīng)力鋼筋與其周圍的混凝土有可靠的粘結(jié)強(qiáng)度，使得在荷載作用下預(yù)應(yīng)力鋼筋與其周圍的混凝土有共同的變形。先張法預(yù)應(yīng)力混凝土及后張灌漿的預(yù)應(yīng)力混凝土都是有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土系指預(yù)應(yīng)力鋼筋與其周圍的混凝土沒有任何粘結(jié)強(qiáng)度，在荷載作用下預(yù)應(yīng)力鋼筋與其周圍的混凝土各自變形。這種預(yù)應(yīng)力混凝土采用的預(yù)應(yīng)力筋全長涂有特制的防銹油脂，并套有防老化的塑料管保護(hù)。預(yù)應(yīng)力無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)克服了一般后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件施工工藝的缺點(diǎn)。因為后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件需要有預(yù)留孔道、穿筋、灌漿等施工工序，而預(yù)留孔道(尤其是曲線形孔道