預應力影響抗彎承載力嗎

最近，對比了我大學老師念大學時、我念大學時和現(xiàn)在的混凝土結(jié)構(gòu)設計原理課本，有個觀點一直40多年都沒變，那就是預應力不改變混凝土的抗彎承載力。高強鋼絞線在80年代在國內(nèi)才開始得到逐步廣泛的應用，就得出的這個“經(jīng)典”觀點正確嗎？還是有適用條件？

為避免范圍過大，本文所指預應力混凝土結(jié)構(gòu)主要限制在有粘結(jié)預應力混凝土梁。

圖1 國內(nèi)不同年代典型混凝土結(jié)構(gòu)設計原理教材

圖2 教材中關(guān)于預應力的“經(jīng)典”觀點

關(guān)于預應力是否影響混凝土構(gòu)件極限抗彎承載力，在“橋梁思考者”微信群中開展了熱烈的討論，主要有以下2個觀點：

觀點1：預應力混凝土的破壞彎矩MP，主要與構(gòu)件受力性能有關(guān)，而與是否在受拉區(qū)鋼筋中施加預拉應力的影響很小。其破壞彎矩與同條件下普通鋼筋混凝土的破壞彎矩幾乎相同。這說明預應力混凝土并不能創(chuàng)造出超越其材料強度之外的奇跡，而只是大大改善了結(jié)構(gòu)在正常使用階段的工作性能。這個觀點是很多混凝土結(jié)構(gòu)設計原理教材中的“經(jīng)典”論述。

圖3 矩形截面受彎構(gòu)件示意圖

觀點2：由于多了偏心的縱向預壓力，預應力混凝土梁是偏心受壓構(gòu)件，可以將梁看成偏心受壓構(gòu)件，如圖2所示。根據(jù)壓彎構(gòu)件的M-N曲線，大偏心受壓破壞時，縱向壓力將提高適筋梁抗彎承載力；而小偏心受壓破壞時，縱向預應力將降低適筋梁抗彎承載力，如圖3所示。這說明預應力的存在可以影響構(gòu)件的抗彎承載力，預應力混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎計算不能簡單類比普通混凝土結(jié)構(gòu)。

圖4 預應力混凝土構(gòu)件轉(zhuǎn)化為偏心受壓構(gòu)件示意圖

圖5 M-N曲線示意圖

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以上工作由浙江工業(yè)大學博士后朱志翔、研究生邱文浩和郭辛瑤撰寫并編輯，如有不當之處，敬請批評指正。

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