1 预应力混凝土的基本原理
对大多数构件来说，提高材料强度可以减小截面尺寸，从而节约材料和减轻构件自重,这是降低工程造价的主要途径之一。但是，在普通钢筋混凝土构件中，提高钢筋的强度却收不到预期的效果。在普通钢筋混凝土中，高强度钢筋是不能充分发挥作用的，因而是不经济的。另一方面，提高混凝土强度等级对增加其极限拉应变的作用也是极其有限的。因此，在普通钢筋混凝土受弯和受拉构件中，采用高强度混凝土也是不合理的。
为了充分发挥高强度钢筋的作用，可以在构件承受荷载以前，预先对受拉区的混凝土施加压力，使其产生预压应力。当构件承受使用荷载而产生拉应力时，首先要抵消混凝土的预压应力，然后，随着荷载的不断增加，受拉区混凝土才开始受拉进而出现裂缝。设一简支梁(图1)在荷载q作用下，截面的下边缘产生拉应力σ，若在加载前预先在梁端施加偏心压力N，使截面下边缘产生预压应力σc≥σ，则梁在预压力N和荷载q共同作用下，截面将不产生拉应力,梁不致出现裂缝。
因此，采用这种人为的预压应力方法可控制构件裂缝的出现和开展，以满足使用要求。这种在受荷载以前预先对受拉区混凝土施加预压应力的构件，称为预应力混凝土构件。
图1 简支梁
(a)预压力作用下:(b)荷载作用下;(c)预压力与荷载共同作用下
2 预应力混凝土结构的特点
(1)优点。与钢筋混凝土结构相比，预应力混凝土结构的主要优点归纳起来有以下几个方面:1)能够充分利用高强度钢筋、高强度混凝土，减少钢筋用量;构件截面小，减轻了结构自重。
2)预应力能使构件受拉区推迟或避免开裂，提高构件的抗裂性能。由于抗裂性能的提高，在正常使用条件下，预应力混凝土一般不产生裂缝或裂缝极小，从而使构件的抗侵蚀能力和耐久性大大提高。
3)由于预应力混凝土构件在使用阶段不带裂缝工作或裂缝很小，所以构件的截面刚度较大;预应力使构件产生反拱，从而减小了外荷载作用下构件的挠度。
4)由于预应力提高了构件的抗裂性能和刚度，减小了构件的截面尺寸和自重，从而扩大了钢筋混凝土结构的应用范围，使之适用于较大荷载和较大跨度情况。
5)预应力技术的采用，对装配式钢筋混凝土结构的发展起到了重要的作用，通过施加预应力，可提高装配式结构的整体性;某些大型构件可以分段分块制造，然后用预应力的方法加以拼装，使施工制造及运输安装工作更加方便。
(2)缺点。预应力混凝土结构也存在着一些缺点。
3)预应力混凝土结构的开工费用较大，对于构件数量少的工程来说，工程成本较高。
3 预应力混凝土结构的应用
目前，预应力技术已在我国的建筑结构中得到广泛应用，大型屋面板、屋架、托架、吊车架等构件均已有定型标准设计，并已被普遍采用，特别是对于在裂缝控制上要求较高的结构，如水池、油罐等及建造大跨度或承受重型荷载的结构构件。预应力混凝土结构由于具有轻质高强、刚度及抗裂性能好的特点，更易于满足使用要求并取得较好的经济效果。
文章来源:
《混凝土结构及其施工图识读》刘凤翰主编
