預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土樓梯抗彎性能試驗研究*

劉文政， 崔士起

(山東省建筑科學(xué)研究院有限公司， 濟(jì)南 250031)

0 概述

樓梯是建筑結(jié)構(gòu)重要的水平承重構(gòu)件，承擔(dān)著內(nèi)部垂直交通功能，也是地震災(zāi)害發(fā)生時的緊急逃生通道?，F(xiàn)澆樓梯存在施工工序繁瑣、耗費(fèi)工時多、施工周期長、環(huán)境污染重等缺點(diǎn)，地震作用下類似斜向支撐構(gòu)件參與結(jié)構(gòu)抗側(cè)力，致使結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，強(qiáng)震作用下樓梯及樓梯間往往先于主體結(jié)構(gòu)破壞，影響人員逃生及救援[1-2]。預(yù)制混凝土樓梯具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、安裝快捷高效、施工綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)[3-4]，現(xiàn)場安裝時樓梯端部設(shè)置滑動支座后，可有效消除梯段板的等效斜向支撐效應(yīng)，降低結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度和地震作用，保證樓梯間的結(jié)構(gòu)安全[5-6]。因此，預(yù)制樓梯成為了目前我國建筑工業(yè)化應(yīng)用最為成熟、標(biāo)準(zhǔn)化程度最高的結(jié)構(gòu)部品。

現(xiàn)階段，隨著預(yù)制混凝土樓梯跨度增加，其結(jié)構(gòu)自重也隨之顯著增長，尤其大型預(yù)制剪刀樓梯，自重往往大于5t。樓梯跨度、自重增加導(dǎo)致構(gòu)件制作及運(yùn)輸困難，現(xiàn)場施工需要大型塔吊，工程造價顯著提高。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，大型普通鋼筋混凝土樓梯在制作、運(yùn)輸及安裝過程中普遍存在開裂現(xiàn)象，影響工程驗收與正常使用功能。因此，現(xiàn)階段推廣應(yīng)用大型預(yù)制混凝土樓梯需要首先解決結(jié)構(gòu)自重大、底部易開裂問題。為降低樓梯結(jié)構(gòu)自重，宋山峰[7]提出新型預(yù)制空心板式樓梯，通過沿樓梯長度方向設(shè)置圓形孔洞，降低結(jié)構(gòu)重量；胡浩等[8]提出采用分片式預(yù)制樓梯做法，將樓梯沿跨度方向均分兩片，兩片樓梯尺寸及配筋完全相同并分別預(yù)制，現(xiàn)場吊裝拼接后通過抗剪銷栓進(jìn)行連接。

本文通過在樓梯底部沿跨度方向增加配置預(yù)應(yīng)力鋼筋并施加預(yù)應(yīng)力，提出預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土板式樓梯和梁式樓梯。通過靜力加載試驗，對預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土板式樓梯和梁式樓梯的抗彎剛度、抗裂性能、承載能力及破壞狀態(tài)進(jìn)行了對比試驗研究，并與規(guī)范計算得到的撓度變形、抗裂性能和承載能力進(jìn)行比較，為預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土樓梯的設(shè)計計算與推廣應(yīng)用提供參考。

1 試驗概況

1.1 構(gòu)件設(shè)計與制作

考慮配筋方式，設(shè)計制作了6塊足尺預(yù)制剪刀樓梯試驗構(gòu)件，包括3塊板式樓梯和3塊梁式樓梯。構(gòu)件設(shè)計參數(shù)如表1所示。板式樓梯構(gòu)件BT-1，BT-2，BT-3、梁式樓梯構(gòu)件LT-1，LT-2，LT-3的尺寸及配筋如圖1所示。預(yù)應(yīng)力筋采用1570級φH5消除應(yīng)力螺旋肋鋼絲，張拉控制應(yīng)力σcon為0.75fptk(fptk為預(yù)應(yīng)力鋼絲抗拉強(qiáng)度)。構(gòu)件采用先張法制作，并通過超張拉工藝消除預(yù)應(yīng)力損失。

圖1 預(yù)制樓梯構(gòu)件結(jié)構(gòu)布置及配筋構(gòu)造

表1 預(yù)制樓梯構(gòu)件設(shè)計參數(shù)

板式樓梯BT-1，BT-2，BT-3梯板厚度均為220mm，斷面配筋構(gòu)造分別如圖2(a)～(c)所示。梁式樓梯LT-1，LT-2，LT-3梯梁高度均為280mm，寬度均為150mm，踏步板厚度均為80mm，斷面配筋構(gòu)造分別如圖2(d)～(f)所示。為便于后期在實驗室進(jìn)行加載，將樓梯構(gòu)件三分點(diǎn)加載位置處相鄰踏步進(jìn)行合并處理，即三分點(diǎn)處的踏步高度為350mm，踏步寬度為520mm。

圖2 預(yù)制樓梯構(gòu)件斷面配筋

構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級為C40，采用同批原材料和相同配比分三次澆筑，并留置混凝土試塊與構(gòu)件同條件養(yǎng)護(hù)?；炷翆崪y強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度75%時，放張預(yù)應(yīng)力鋼絲并繼續(xù)自然養(yǎng)護(hù)。加載試驗前三批混凝土立方體抗壓強(qiáng)度實測值分別為46.3，46.5，46.3MPa；預(yù)應(yīng)力鋼絲抗拉強(qiáng)度實測值為1 757MPa；HRB400級鋼筋屈服強(qiáng)度實測值為430MPa，抗拉強(qiáng)度實測值為641MPa。

1.2 試驗裝置及加載方案

本試驗在山東交通學(xué)院結(jié)構(gòu)實驗室進(jìn)行。圖3為預(yù)制樓梯構(gòu)件加載示意圖，樓梯上端采用固定鉸支座，下端采用滑動鉸支座，中間支撐跨度為5 250mm。采用三分點(diǎn)加載方式，上、下三分點(diǎn)分別采用MTS1，MTS2同步控制加載過程。構(gòu)件現(xiàn)場加載情況如圖4所示。

圖3 預(yù)制樓梯構(gòu)件加載示意圖

圖4 預(yù)制樓梯構(gòu)件現(xiàn)場加載照片

試驗采用分級加載制度。正式加載前先預(yù)加載，確定各類傳感器工作正常及試驗裝置各部分接觸良好。預(yù)加載結(jié)束后卸去荷載，重新平衡所有測點(diǎn)后，開始正式加載。正式加載采用位移控制方式，MTS1，MTS2位移同步增長。具體加載制度如下：初始階段MTS1，MTS2位移增加步長Δ為0.5mm；當(dāng)MTS1，MTS2位移增至2mm后增加步長Δ改為1mm；當(dāng)MTS1，MTS2位移增至20mm后增加步長Δ改為2mm；當(dāng)MTS1，MTS2位移增至30mm后增加步長Δ改為4mm。每級荷載加載完畢后持荷15min，采集試驗數(shù)據(jù)并采用裂縫觀測儀觀察記錄構(gòu)件表面裂縫開展情況。

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50152—2012)[9]，當(dāng)構(gòu)件出現(xiàn)以下標(biāo)志之一時，即認(rèn)為構(gòu)件達(dá)到承載能力極限狀態(tài)：跨中撓度達(dá)到支撐跨度的1/50；受拉鋼筋處裂縫寬度達(dá)到1.5mm；受力鋼筋斷裂；上表面混凝土壓碎。

1.3 測點(diǎn)布置

預(yù)制樓梯構(gòu)件的位移計布置如圖3所示，其中1#，2#位移計布置于構(gòu)件跨中，3#～6#位移計布置于構(gòu)件上、下端部。構(gòu)件跨中混凝土應(yīng)變片布置如圖5所示，其中1#～5#應(yīng)變片為板式樓梯梯板側(cè)面混凝土應(yīng)變片，6#～10#應(yīng)變片為梁式樓梯斜梁側(cè)面混凝土應(yīng)變片。構(gòu)件跨中鋼筋應(yīng)變片布置如圖6所示，其中11#，12#應(yīng)變片分別為板式樓梯梯板板頂、板底縱筋應(yīng)變片，13#，14#應(yīng)變片分別為梁式樓梯斜梁頂部、底部縱筋應(yīng)變片。

圖5 預(yù)制樓梯構(gòu)件混凝土應(yīng)變測點(diǎn)

圖6 預(yù)制樓梯構(gòu)件鋼筋應(yīng)變測點(diǎn)

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 試驗現(xiàn)象

(1)板式樓梯構(gòu)件BT-1：加載前，構(gòu)件底面存在5條細(xì)微初始裂縫，最大裂縫寬度為0.20mm，均勻分布于跨中臺階根部截面高度最小處。隨荷載增加，構(gòu)件底部裂縫的寬度和數(shù)量不斷增加，板底裂縫沿截面高度逐漸向上延伸。荷載增至27.10kN時，跨中裂縫數(shù)量達(dá)到8條，最大裂縫寬度達(dá)到0.33mm。荷載增至73.04kN時，跨中裂縫數(shù)量達(dá)到10條，最大裂縫寬度達(dá)到0.46mm。荷載達(dá)到140.33kN時，裂縫數(shù)量增至16條，受拉主筋處裂縫寬度超過1.50mm，達(dá)到承載能力極限狀態(tài)。

為觀察構(gòu)件BT-1最終破壞狀態(tài)，繼續(xù)加載。隨MTS位移繼續(xù)增加，其力值增長速率逐漸變小，構(gòu)件撓度增長速率逐漸變大。最終荷載增至161.88kN時，構(gòu)件最大撓度達(dá)到119.07mm，停止加載。構(gòu)件底面及側(cè)面裂縫分布如圖7(a)、圖8(a)所示。

圖7 板式樓梯構(gòu)件底面裂縫分布

圖8 板式樓梯構(gòu)件側(cè)面裂縫分布

(2)板式樓梯構(gòu)件BT-2：加載前，構(gòu)件表面未發(fā)現(xiàn)初始裂縫。隨荷載增加，構(gòu)件撓度緩慢增大。荷載增至18.80kN時，板底出現(xiàn)3條細(xì)微裂縫，均勻分布于跨中臺階根部截面高度最小處，最大裂縫寬度為0.12mm。隨荷載增加，構(gòu)件底部裂縫的寬度和數(shù)量不斷增加，板底裂縫沿截面高度逐漸向上延伸。荷載增至22.06kN時，板底裂縫數(shù)量增至4條，最大裂縫寬度增至0.26mm。荷載增至40.00kN時，板底裂縫數(shù)量增至10條，最大裂縫寬度增至0.42mm。荷載增至71.10kN時，板底裂縫數(shù)量增至25條，最大裂縫寬度增至0.70mm。荷載增至186.20kN時，板底裂縫數(shù)量增至35條，受拉主筋處裂縫寬度超過1.50mm，達(dá)到承載能力極限狀態(tài)。

為觀察構(gòu)件BT-2最終破壞狀態(tài)，繼續(xù)加載。隨MTS位移繼續(xù)增加，其力值增長速率逐漸變小，構(gòu)件撓度增長速率逐漸變大。最終荷載增至194.50kN時，構(gòu)件最大撓度達(dá)到100.82mm，停止加載。構(gòu)件底面及側(cè)面裂縫分布如圖7(b)、圖8(b)所示。

(3)板式樓梯構(gòu)件BT-3：加載前，構(gòu)件表面未發(fā)現(xiàn)初始裂縫。隨荷載增加，構(gòu)件撓度緩慢增大。荷載增至15.70kN時，板底出現(xiàn)5條細(xì)微裂縫，均勻分布于跨中臺階根部截面高度最小處，最大裂縫寬度為0.14mm。隨荷載增加，構(gòu)件底部裂縫的寬度和數(shù)量不斷增加，板底裂縫沿截面高度逐漸向上延伸。荷載增至50.82kN時，板底裂縫數(shù)量增至10條，最大裂縫寬度增至0.30mm。荷載增至86.85kN時，板底裂縫數(shù)量增至20條，最大裂縫寬度增至0.58mm。荷載增至161.60kN時，板底裂縫數(shù)量增至35條，受拉主筋處裂縫寬度超過1.50mm，達(dá)到承載能力極限狀態(tài)。

為觀察構(gòu)件BT-3最終破壞狀態(tài)，繼續(xù)進(jìn)行加載。隨MTS位移繼續(xù)增加，其力值增長速率逐漸變小，構(gòu)件撓度增長速率逐漸變大。最終荷載增至174.67kN時，構(gòu)件最大撓度達(dá)到104.78mm，停止加載。構(gòu)件底面及側(cè)面裂縫分布如圖7(c)、圖8(c)所示。

(4)梁式樓梯構(gòu)件LT-1：加載前，構(gòu)件斜梁底部存在6條細(xì)微初始裂縫，最大裂縫寬度為0.18mm，均勻分布于跨中臺階根部截面高度最小處。隨荷載增加，斜梁底部裂縫寬度和數(shù)量不斷增加，裂縫沿斜梁側(cè)面向上延伸。荷載增至19.52kN時，斜梁底部跨中裂縫數(shù)量達(dá)到12條，同時跨中踏步板底出現(xiàn)4條橫向裂縫，最大裂縫寬度達(dá)到0.28mm。荷載增至42.60kN時，斜梁底部裂縫數(shù)量增至19條，最大裂縫寬度超過0.46mm，板底橫向裂縫最大寬度達(dá)到0.42mm。荷載增至115.78kN時，斜梁底部裂縫數(shù)量增至30條，斜梁受力鋼筋最大裂縫寬度超過1.50mm，踏步板底橫向裂縫最大寬度達(dá)到1.25mm，達(dá)到承載能力極限狀態(tài)。

為觀察構(gòu)件LT-1最終破壞狀態(tài)，繼續(xù)加載。隨MTS位移繼續(xù)增加，其力值增長速率逐漸變小，構(gòu)件撓度增長速率逐漸變大。最終荷載增至133.07kN時，構(gòu)件最大撓度達(dá)到110.81mm，梁底最大裂縫寬度超過4.00mm，踏步板底最大裂縫寬度超過2.00mm，停止加載。構(gòu)件底面及側(cè)面裂縫分布如圖9(a)、圖10(a)所示。

圖9 梁式樓梯構(gòu)件底面裂縫分布

圖10 梁式樓梯構(gòu)件側(cè)面裂縫分布

(5)梁式樓梯構(gòu)件LT-2：加載前，構(gòu)件表面未發(fā)現(xiàn)初始裂縫。隨荷載增加，構(gòu)件撓度緩慢增大。荷載增至11.65kN時，斜梁底部出現(xiàn)6條裂縫，均勻分布于跨中臺階根部截面高度最小處，最大裂縫寬度為0.21mm，同時踏步板底出現(xiàn)6條橫向裂縫。隨著荷載增加，斜梁底部裂縫寬度和數(shù)量不斷增加，且裂縫沿斜梁側(cè)面向上延伸。荷載增至32.53kN時，斜梁底部裂縫數(shù)量增至12條，最大裂縫寬度超過0.33mm，同時踏步板底橫向裂縫數(shù)量增至8條，最大裂縫寬度達(dá)到0.25mm。荷載增至54.69kN時，斜梁底部裂縫數(shù)量增至19條，最大裂縫寬度超過0.44mm，踏步板底橫向裂縫最大寬度增至0.37mm。荷載增至149.28kN時，斜梁底部裂縫數(shù)量增至32條，斜梁受力鋼筋最大裂縫寬度超過1.50mm，踏步板底橫向裂縫最大寬度達(dá)到0.97mm，達(dá)到承載能力極限狀態(tài)。

為觀察構(gòu)件LT-2最終破壞狀態(tài)，繼續(xù)加載。隨MTS位移繼續(xù)增加，其力值增長速率逐漸變小，構(gòu)件撓度增長速率逐漸變大。最終荷載增至167.54kN時，構(gòu)件最大撓度達(dá)到103.45mm，梁底最大裂縫寬度超過4.00mm，踏步板底最大裂縫寬度超過2.00mm，停止加載。構(gòu)件底面及側(cè)面裂縫分布如圖9(b)、圖10(b)所示。

(6)梁式樓梯構(gòu)件LT-3：加載前，構(gòu)件表面未發(fā)現(xiàn)初始裂縫。隨荷載增加，構(gòu)件撓度緩慢增大。荷載增至10.75kN時，斜梁底部出現(xiàn)7條裂縫，均勻分布于跨中臺階根部截面高度最小處，最大裂縫寬度為0.23mm，同時跨中踏步板底出現(xiàn)6條橫向裂縫，其最大裂縫寬度為0.20mm。隨荷載增加，斜梁底部裂縫寬度和數(shù)量不斷增加，且裂縫沿斜梁側(cè)面向上延伸。荷載增至25.52kN時，斜梁底部裂縫數(shù)量增至11條，最大裂縫寬度超過0.25mm，同時踏步板底橫向裂縫數(shù)量增至8條，最大裂縫寬度達(dá)到0.22mm。荷載增至46.61kN時，斜梁底部裂縫數(shù)量增至20條，最大裂縫寬度超過0.46mm，同時踏步板底橫向裂縫數(shù)量增至9條，最大裂縫寬度達(dá)到0.28mm。荷載增至130.52kN時，斜梁底部裂縫數(shù)量增至32條，斜梁受力鋼筋最大裂縫寬度超過1.50mm，板底橫向裂縫最大寬度達(dá)到1.00mm，達(dá)到承載能力極限狀態(tài)。

為觀察構(gòu)件LT-3最終破壞狀態(tài)，繼續(xù)加載。隨MTS位移繼續(xù)增加，其力值增長速率逐漸變小，構(gòu)件撓度增長速率逐漸變大。最終荷載增至154.69kN時，構(gòu)件最大撓度達(dá)到102.22mm，梁底最大裂縫寬度超過4.00mm，踏步板底最大裂縫寬度超過2.00mm，停止加載。構(gòu)件底面及側(cè)面裂縫分布如圖9(c)、圖10(c)所示。

2.2 撓度變形

板式樓梯、梁式樓梯構(gòu)件荷載-撓度曲線如圖11所示?？梢钥闯?，樓梯構(gòu)件受力過程具有明顯的彈性階段和彈塑性階段。加載初期，構(gòu)件荷載-撓度曲線的斜率較大；隨著外部荷載增加，荷載-撓度曲線的斜率逐步減??；達(dá)到極限承載力時，荷載-撓度曲線成為平直線，曲率斜率下降為零。

圖11 預(yù)制樓梯構(gòu)件荷載-撓度曲線

板式樓梯、梁式樓梯構(gòu)件的開裂荷載Fcr、開裂撓度fcr及極限荷載Fmax如表2所示?？梢钥闯?，與普通板式樓梯構(gòu)件BT-1相比，構(gòu)件BT-2增加螺旋肋鋼絲并施加預(yù)應(yīng)力后，其開裂荷載達(dá)到18.80kN，抗彎承載能力提升25%以上，達(dá)到186.20kN；與普通梁式樓梯構(gòu)件LT-1相比，構(gòu)件LT-2增設(shè)螺旋肋鋼絲并施加預(yù)應(yīng)力后，其開裂荷載達(dá)到11.65kN，抗彎承載能力也提升25%以上，達(dá)到167.54kN，說明預(yù)應(yīng)力能夠顯著提高預(yù)制混凝土板式樓梯、梁式樓梯的抗裂性能和承載能力。

表2 預(yù)制樓梯的試驗數(shù)據(jù)

與普通板式樓梯構(gòu)件BT-1、梁式樓梯構(gòu)件LT-1相比，預(yù)應(yīng)力混凝土板式樓梯構(gòu)件BT-3、梁式樓梯構(gòu)件LT-3的開裂荷載分別達(dá)到15.70，10.75kN，抗彎承載能力均提升15%以上，說明板式樓梯和梁式樓梯在增設(shè)螺旋肋鋼絲并施加預(yù)應(yīng)力后，可適當(dāng)減少普通鋼筋的配筋面積，其抗裂性能和承載能力同樣得到了改善和提高。

2.3 應(yīng)變曲線

預(yù)應(yīng)力混凝土板式樓梯構(gòu)件BT-2，BT-3和梁式樓梯構(gòu)件LT-2，LT-3跨中側(cè)面混凝土應(yīng)變變化曲線如圖12所示，圖中橫坐標(biāo)為混凝土縱向應(yīng)變，縱坐標(biāo)為1#～10#側(cè)面應(yīng)變片與構(gòu)件底面的垂直距離。板式樓梯、梁式樓梯構(gòu)件跨中底部鋼筋應(yīng)變變化曲線如圖13所示。

圖12 預(yù)制樓梯構(gòu)件側(cè)面混凝土應(yīng)變曲線

由圖12可以看出，預(yù)應(yīng)力混凝土樓梯構(gòu)件板側(cè)、梁側(cè)混凝土應(yīng)變隨截面高度呈直線分布，其整體受力符合平截面假定，可以按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB 50010—2010)[10](簡稱混規(guī))計算開裂荷載及承載能力。由圖13可以看出，底部鋼筋應(yīng)變隨外部荷載增加而增長，加載末期，底部鋼筋應(yīng)變變化顯著，鋼筋受力進(jìn)入塑性階段。

圖13 預(yù)制樓梯構(gòu)件受拉鋼筋應(yīng)變曲線

3 理論計算

3.1 抗彎剛度

根據(jù)混規(guī)，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的短期剛度Bs1計算公式如下：

(1)

式中：Es為鋼筋彈性模量；As為鋼筋截面面積；h0為截面計算高度；Ψ為裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)；αE為鋼筋與混凝土彈性模量比值；ρ為受拉鋼筋配筋率；γf為受拉翼緣與腹板有效截面面積的比值。

預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件不出現(xiàn)裂縫時的短期剛度Bs2計算公式如下：

Bs2=0.85EcI0

(2)

式中：Ec為混凝土彈性模量；I0為換算截面對形心軸的慣性矩。

預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件出現(xiàn)裂縫時的短期剛度Bs3計算公式如下：

(3)

式中κcr為失效彎矩與荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用最大彎矩的比值。

根據(jù)式(1)～(3)計算預(yù)制樓梯構(gòu)件的撓度變化曲線如圖14所示。可以看出，前期階段，預(yù)制樓梯撓度計算值與實測值吻合性較好，接近和達(dá)到承載能力極限狀態(tài)后，隨裂縫數(shù)量和寬度增加，樓梯剛度存在較大程度下降，其撓度計算值與試驗值偏差有所增大。

圖14 預(yù)制樓梯構(gòu)件撓度計算結(jié)果

3.2 開裂彎矩及承載能力

根據(jù)混規(guī)，預(yù)應(yīng)力混凝土樓梯的開裂彎矩Mcr由抵消預(yù)應(yīng)力的消壓彎矩和引起樓梯受拉邊緣應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度的抵抗彎矩兩部分組成，其計算公式如下：

Mcr=(σpc+ftk)W0

(4)

式中：σpc為有效預(yù)加應(yīng)力在預(yù)制樓梯抗裂驗算邊緣產(chǎn)生的混凝土預(yù)壓應(yīng)力；W0為構(gòu)件換算截面彈性抵抗矩。

混凝土受彎構(gòu)件承載能力計算公式如下：

(5)

根據(jù)式(4)～(5)得到預(yù)制樓梯構(gòu)件開裂彎矩計算值Mcr,c和極限彎矩計算值Mmax,c，并與開裂彎矩試驗值Mcr,t和極限彎矩試驗值Mmax,t進(jìn)行對比，其結(jié)果如表3所示。可以看出，構(gòu)件開裂彎矩和極限彎矩的計算值Mcr,c，Mmax,c均小于試驗值Mcr,t，Mmax,t，且計算值與試驗值的差值均在10%內(nèi)，說明采用混規(guī)相關(guān)公式計算預(yù)應(yīng)力混凝土樓梯的開裂彎矩和極限彎矩可以滿足實際工程精度要求。

表3 開裂彎矩Mcr和極限彎矩Mmax

4 結(jié)論

(1)預(yù)應(yīng)力能夠顯著提高預(yù)制混凝土板式樓梯、梁式樓梯的抗裂性能和承載能力。與未配置預(yù)應(yīng)力筋的普通混凝土板式樓梯、梁式樓梯相比，配置預(yù)應(yīng)力筋的樓梯抗裂性能顯著改善，抗彎承載能力提高25%以上。在適當(dāng)減少普通鋼筋用鋼量后，預(yù)應(yīng)力混凝土板式樓梯、梁式樓梯的抗裂性能和承載能力也得以提升。與普通鋼筋混凝土板式樓梯相比，預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土梁式樓梯實現(xiàn)了降低自重25%以上。

(2)彈性階段，預(yù)應(yīng)力混凝土板式樓梯、梁式樓梯受力符合平截面假定。開裂后，構(gòu)件撓度及應(yīng)變變化斜率減小，變化速率增大，樓梯受力進(jìn)入彈塑性工作階段。與試驗實測值對比表明，采用混規(guī)設(shè)計公式計算得到的預(yù)制樓梯開裂彎矩和極限彎矩的計算值均小于試驗值，且誤差均在10%內(nèi)，滿足實際工程精度要求。