预应力混凝土的基本原理是什么？？？？？？？？？？？？？？

预应力混凝土的基本原理是什么？？？？？？？？？？？？？？

预应力混凝土结构，是在结构承受荷载之前，预先对其施加压力，使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力，用以抵消或减小外荷载产生的拉应力，使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚。
　　在工程结构构件承受外荷载之前,对受拉模块中的钢筋，施加预压应力,提高构件的刚度,推迟裂缝出现的时间,增加构件的耐久性。对于机械结构来看，其含义为预先使其产生应力，其好处是可以提高构造本身刚性，减少振动和弹性变形这样做可以明显改善受拉模块的弹性强度，使原本的抗性更强。
　　在结构承受外荷载之前，预先对其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，便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，木桶就不会开裂漏水。在圆形水池上作用预应力就像木桶加箍一样。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，预应力就像给构件多施加了一道防护一样。

钢筋混凝土是由混凝土和钢筋两种物理力学性能不同的材料所组成的弹塑性材料。混凝土抗拉强度及极限拉应变值都很低，其抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/18，极限拉应变仅为0.1×～0.15×，即每米只能拉长0.1~ 0.15mm，超过后就会出现裂缝。而钢筋达到屈服强度时的应变却要大得多，约为0.5×～1.5×，如HPB235级钢筋就达0.1×10-2。对使用上不允许开裂的构件，受拉钢筋的应力只能用到20~30N/mm2，不能充分利用其强度。对于允许开裂的构件，当受拉钢筋应力达到250N/mm2时，裂缝宽度已达0.2~ 0.3mm，构件耐久性有所降低，不宜用于高湿度或侵蚀性环境中。
由于混凝土的抗拉性能很差，使钢筋混凝土存在两个无法解决的问题：一是在使用荷载作用下，钢筋混凝土受拉、受弯等构件通常是带裂缝工作的。裂缝的存在，不仅使构件刚度大为降低，而且不能应用于不允许开裂的结构中；二是从保证结构耐久性出发，必须限制裂缝宽度。为了要满足变形和裂缝控制的要求，则需增大构件的截面尺寸和用钢量，这将导致自重过大，使钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。从理论上讲，提高材料强度可以提高构件的承载力，从而达到节省材料和减轻构件自重的目的。但在普通钢筋混凝土构件中，提高钢筋强度却难以收到预期的效果。这是因为，对配置高强度钢筋的钢筋混凝土构件而言，承载力可能已不是控制条件，起控制作用的因素可能是裂缝宽度或构件的挠度。当钢筋应力达到500~1000N/mm2时，裂缝宽度将很大，无法满足使用要求。因而，钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋是不能充分发挥其作用的。而提高混凝土强度等级对提高构件的抗裂性能和控制裂缝宽度的作用也极其有限。
为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，可以设法在结构构件承受使用荷载前，预先对受拉区的混凝土施加压力，使它产生预压应力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而将结构构件的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态。也就是借助混凝土较高的抗压能力来弥补其抗拉能力的不足，以推迟混凝土裂缝的出现和开展，从而提高构件的抗裂性能和刚度。这就是预应力混凝土的基本原理。

这种在混凝土构件受荷载以前，对受拉区混凝土预先施加压力的混凝土构件。当构件在荷载作用下产生拉应力，首先要抵消混凝土的预压应力，然后随着荷载的不断增加，受拉区的混凝土才受到拉应力，从而大大改善了受拉区混凝土的受拉性能，推迟了裂缝的出现和限制了裂缝的开展。

预先对混凝土或钢筋混凝土构件的受拉区施加压应力，使之处于一种人为的应力状态。这种应力的大小和分布可能部分抵消或全部抵消使用荷载作用下产生的拉应力，从而使结构或构件在使用荷载不至于开裂、推迟开裂，或减小裂缝开展的宽度，并提高构件的抗裂度和刚度，有效利用了混凝土抗压强度高这一特点来间接提高混凝土的抗拉强度。