1、为什么要对混凝土施加预应力？

普通钢筋混凝土构件存在着一些不足，由于混凝土的极限拉应变很小，抗拉强度也很低。因此，一般在使用荷载作用下拉区混凝土均已开裂，开裂后，构件的刚度降低，变形增大。此时钢筋强度还没有充分利用，裂缝宽度就已有较大的开展，甚至可达0.2mm以上。裂缝的开展使处于高湿度或侵蚀性环境中的构件的耐久性降低。为了满足构件变形和裂缝宽度的控制要求，则需要加大截面尺寸或增加钢筋用量，这将导致构件自重过大，使普通钢筋混凝土构件用于大跨度结构成为不可能或很不经济。在钢筋混凝土结构中，防止混凝土开裂的一种设想是对荷载作用下拉区混凝土提前施加预压应力。用于减小或抵消受荷后混凝土的拉应力，也就是借助于混凝土较高的抗压能力来弥补它抗拉能力的不足。

2、施加预应力的案列

对木桶环向施加预压力，当水压产生的张力不大于木板之间的预压力，木板之间就不会有缝隙而出现漏水现象。

用手对书本之间施加预压力，当书本的重力不大于书本之间因挤压而产生的摩擦力，书本就不会掉落。

3、素混凝土梁的受力状况

因混凝土的抗拉强度很低，素混凝土梁在受力很小时，就会在梁底最不利部位出现一条集中裂缝，并很快向上延伸破坏，属于脆性破坏。

素混凝土简支梁在均布荷载q的作用下的裂缝示意图

在一个集中荷载P的作用下，素混凝土梁的底部出现一条集中裂缝，并很快向上延伸破坏，梁的使用荷载很小。

4、普通钢筋混凝土梁的受力状况

普通钢筋混凝土梁在使用荷载作用下，因混凝土的抗拉强度很低，梁在使用荷载作用下，底部就已出现许多均匀细小的分布裂缝，由于底部纵向钢筋的作用，裂缝处原来有混凝土承担的部分拉力，将全部有钢筋承担，钢筋拉力会产生突变增加。因为钢筋的抗拉强度比混凝土高许多，只要配筋合适，使用荷载就会比素混凝土梁提高很多，裂缝出现后不会很快增大破坏，属于延性破坏。

普通钢筋混凝土简支梁在均布荷载作用下的裂缝示意图

在三个集中荷载P的作用下，钢筋混凝土梁底部出现许多均匀细小的分布裂缝，使用荷载较素混凝土梁提高许多。

5、施加预应力钢筋混凝土梁的受力状况

利用混凝土抗压强度大的特点，可预先对构件施加预压应力。如：对梁施加预压应力时，梁的下部混凝土预先受压，梁向上拱起。

使用阶段，梁的下部混凝土在使用荷载作用下，逐渐由受压状态转向受拉状态。因为只有在较大的使用荷载作用下，才能抵消预压力，底部混凝土才能由受压转向受拉，如不超过混凝土的抗拉强度，预应力钢筋混凝土梁的下部就不会出现裂缝，这样就能充分发挥混凝土抗压强度大和预应力钢筋抗拉强度大的特点，使用荷载也比普通钢筋混凝土提高很多。

只有加大集中荷载，抵消底部混凝土受压应力后，且出现大于混凝土的拉应力，底部才能出现裂缝。

知识点：预应力混凝土的基本概念

预应力结构基本概念及其材料ppt