预应力混凝土概念、优势及使用范围

一、 预应力结构的基本概念
定义：在结构承受外荷载之前，预先对去在外荷载作用下的受拉区施加压应力，以改善结构使用的性能的结构型式称之为预应力结构。
如木桶，在还没装水之前采用铁箍或竹箍套紧桶壁，边对木桶壁产生一个环向的压应力，若施加的压应力超过水压力引起的拉应力，木桶就不会开列漏水。在圆形水池上作用预应力就象木桶加箍一样。同样，在受弯构件的荷载加上去之前给构件施加预应力就会产生一个和与荷载作用产生的变形相反的变形，荷载要构件沿他作用方向发生变形之前必须最先把这个与荷载相反的变形抵消，才能继续使构件沿荷载方向发生变形。这样，预应力就象给构件多施加了一道防护一样。
二、 预应力结构的特点
1、改善结构使用性能。根据定义，预应力结构一个重要的特点就是通过对截面受拉区施加预压应力，是结构内力更加均匀降低截面应力峰值，从而使结构在使用荷载作用下不开裂或减小裂缝宽；同时，由于预应力还给构件一与荷载产生变形相反的变形，从而改善结构的性能，提高结构的耐久性
2、减小构件截面高度，减轻自重。因为预应力结构构件的变形小，所以抵抗相同的变形所需的预应力结构截面就较小。对于大跨度、承受重荷载的结构，预应力可以有效地提高结构的跨高比限值，可以在使用功能不变的情况下降低层高，使其综合造价降低。同时还减少了混凝土的用量，可以有效降低结构的造价。如带地下室的房屋，做预应力结构可以减小构件截面和降低层高而减少材料用量，尤其是地下室顶、底板一起做预应力结构，还可以减少开挖工程量而减少其他方面的造价。
3、充分利用高强钢材。在普通混凝土结构中，由于裂缝宽度和挠度的限制，高强钢材不可能被利用，而在预应力结构中，通过高强钢材预先施加拉应力可以使它在结构破坏之前达到屈服强度而充分利用起强度。由于高强钢材的强度价格比要比普通钢材的要大，所以利用预应力也可以节省钢材而降低结构的造价。
4、具有良好的裂缝闭合性能和变形恢复性能。当结构卸载时，预应力有使很好的裂缝闭合及变形恢复的能力，改善了结构的耐久性能。
5、提高结构的抗剪能力。预应力延缓了裂缝产生，增加截面抗剪面积，同时处于双向受压的混凝土有更好的抗剪能力，也可以增强抗剪能力。
6、提高抗疲劳强度。预应力可以有效降低钢筋的应力循环幅度，增加了疲劳寿命，这个对承受动载为主的桥梁和吊车梁是很有利的。
7、具有良好的经济性。对于适合预应力技术的结构，做预应力可以比做普通结构省20%~40%的混凝土和30%~60%的纵筋；与钢结构相比则可以减少一半以上的造价。
三、 预应力结构的基本形式和最佳适用范围
1、预应力混凝土框架结构 它是预应力使用最广的形式。使用最佳跨度12m~24m；最佳跨数为3跨，可比单跨省15%，双跨比单跨省10%。
2、预应力混凝土平板结构 通常做无粘结预应力平板结构，柱距在7m~13m范围内都比较经济。
3、预应力转换层结构、预应力门架结构及吊车梁等结构。

为了推广预应力技术，不完善的地方请大家补充。