預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念及材料

1、jlpklc結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)原理the principle of structure design第十二章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念及其材料basic concept and materials of pc structure國計(jì)原理eot structure design本章主要內(nèi)容: 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的概念、特點(diǎn)、分類； 預(yù)應(yīng)力度、消壓彎矩、全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、部分 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念； 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本工作原理； 先張法和后張法的施工工藝、相同和不同點(diǎn); 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋的要求;錨具的分類及其受力原理;預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的三種概念的內(nèi)涵。，夕結(jié)構(gòu)或計(jì)原理the

2、principle of structure designjipikic12.1概述一、鋼筋球結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)需要帶裂縫工作（使構(gòu)件剛度下降，不能應(yīng)用于不允許開裂的 結(jié)構(gòu)中）無法充分發(fā)揮高強(qiáng)度鋼筋及高標(biāo)號混凝土的作用；二、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念jlpklc結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)原理the principle of structure design國計(jì)原理eot structure design3.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)1 .上面的算例說明:1、由于預(yù)先給混凝土梁施加了預(yù)壓力ny,使混凝土梁在均布荷載 q作用下，下緣產(chǎn)生的拉應(yīng)力完全或部分被預(yù)壓應(yīng)力所抵消，因而可以 避免混凝土出現(xiàn)裂縫或推遲裂縫出。2、鋼筋始終處于

3、高應(yīng)力狀態(tài)，故必須采用高強(qiáng)鋼筋；混凝土應(yīng)力也 很大，同樣必須采用高強(qiáng)混凝土。2 .預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)通過張拉鋼筋等手段，事先對混凝土施加應(yīng)力，以期抵銷或部分 抵消使用荷載產(chǎn)生的應(yīng)力，這種混凝土（結(jié)構(gòu)）就稱為預(yù)應(yīng)力混凝土 （結(jié)構(gòu)）。優(yōu)點(diǎn):(1)提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度。(2 )增強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性(durability)。(3 )采用高強(qiáng)材料，節(jié)約材料，降低造價(jià)，加大適用跨度。(4 )結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全可靠。(5 )能促進(jìn)橋梁新體系的發(fā)展。缺點(diǎn):(1 )工藝較復(fù)雜，對質(zhì)量要求高。(2 )需要有一定的專門設(shè)備。(3 )預(yù)應(yīng)力反拱不易控制。(4 )設(shè)計(jì)要求高。4 .預(yù)應(yīng)力混凝土的分類按預(yù)應(yīng)力度分全預(yù)應(yīng)力部分預(yù)應(yīng)力

4、:短期效應(yīng)組合下 截面不出現(xiàn)拉應(yīng)力全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件jlpklci設(shè)計(jì)原理iple of structure design部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件. l ifl短期效應(yīng)組合下截而 u出現(xiàn)拉應(yīng)力甚至開裂按施工工藝分后張法n張拉鋼筋并在o臺座上固定混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì) 強(qiáng)度的70%以上時(shí) 剪斷鋼筋jlpklc結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)原理the principle of structure designn在構(gòu)件中預(yù)留孔道o中穿鋼筋并張拉錨固灌漿：! ： 1i =工士=二=二工二工按有無粘結(jié)分有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土jlpklci設(shè)計(jì)原理 iple of structure design有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土先張

5、法生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件以及后 張法張拉鋼筋后在孔道中灌漿所生產(chǎn)的 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件特點(diǎn)受力性能好，裂縫分布均勻，裂縫寬度較小jlpklc結(jié)構(gòu)或計(jì)原理 the principle of structure design按預(yù)應(yīng)力鋼筋位置分 體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土 體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理the principle of structure design5.張拉鋼筋的方法直接張拉法:用千斤頂?shù)葯C(jī)械工具 直接張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋*電熱法:低電壓強(qiáng)電流通過鋼筋使 其發(fā)熱伸長,達(dá)設(shè)計(jì)要求時(shí)斷電 連續(xù)配筋法:用旋轉(zhuǎn)工作臺將預(yù)應(yīng)力筋纏繞于混凝土塊體上或水池 壁上*自張法:用自應(yīng)力水泥制成混凝土,結(jié)硬時(shí)混凝土膨脹帶動(dòng)

6、混凝土中的鋼筋一起伸長,在混凝土中產(chǎn)生壓力點(diǎn)直接加壓法:用千斤頂直接在構(gòu)件兩端加力使其獲得預(yù)壓力6 .預(yù)應(yīng)力原理在日常生活中的應(yīng)用jlpklc設(shè)計(jì)原理iple of structure design一本麗涼ft掩壬 苣木桶是用環(huán)向竹箍對桶壁預(yù)先施加環(huán)向壓應(yīng)力。當(dāng)桶中盛水后，水壓引起的拉應(yīng)力小于預(yù)壓應(yīng)力時(shí)，桶就不會(huì)漏水。 從書架上取下一疊書，由于受到雙手施加的壓力，這一疊 書就如同一橫梁，可以承擔(dān)全部書的重量。木鋸是利用預(yù)拉力來抵抗壓力預(yù)先擰緊另一側(cè)的繩子 使鋸條預(yù)先受拉，如預(yù)加拉力大于鋸木時(shí)產(chǎn)生的壓力， 鋸條就始終處于受拉狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生壓曲失穩(wěn)。jlpklc結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)原理the princip

7、le of structure design12.2預(yù)加應(yīng)力的工藝與設(shè)備一、先張法 (pretensioning method):1、先張法工藝流程圖7 / 一 / =，/ /，/ / / / /7/，j，/才7放松鋼筋jlpklc計(jì)原理 structure design2、定義先張法是先張拉鋼筋，后澆筑構(gòu)件混凝土的方法。先張法所用的預(yù)應(yīng)力鋼筋，一般可用高強(qiáng)鋼絲、直徑較小的鋼較線和小直 徑的冷拉鋼筋。3、特點(diǎn)靠鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力來傳遞和保持預(yù)應(yīng)力。4、優(yōu)點(diǎn):先張法生產(chǎn)工藝簡單、工序少，效率高、質(zhì)量容易保 證，適宜工廠化大批量生產(chǎn)。5、缺點(diǎn):需要專門的張拉臺座，基建投資較大。先張法一般宜于

8、生產(chǎn)直線配筋的中小型構(gòu)件。、后張法 (posttensioningjlpklc構(gòu)設(shè)計(jì)原理rinciple of structure designmethod)jlpklc結(jié)構(gòu)就計(jì)原理the principle of structure designjlpklc結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)原理the principle of structure design2、定義先澆筑混凝土后張拉鋼筋的方法。張拉鋼筋的同時(shí)，構(gòu) 件混凝土受到預(yù)壓。3、特點(diǎn)后張法主要是靠錨具傳遞和保持預(yù)加應(yīng)力的。jipikic構(gòu)設(shè)計(jì)原理 rinciple of structure designjipikic設(shè)計(jì)原理iple of structur

9、e design4、優(yōu)點(diǎn)：后張法不用加力臺座，張拉設(shè)備簡單，便于現(xiàn)場 施工，是生產(chǎn)大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的主要方法。預(yù) 應(yīng)力鋼筋可按照需要布置成合理的曲線形。三、錨具1、概念錨具是在制作預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時(shí)錨固預(yù)應(yīng)力筋 的一種裝置。2、對錨具要求：(1)錨具受力安全可靠；(2 )預(yù)應(yīng)力損失?。?3 )構(gòu)造簡單，制作方便，用鋼量少，價(jià)格便宜；(4 )施工設(shè)備簡便，張拉錨固方便迅速。3、錨具的分類jlpklc1設(shè)計(jì)原理 iple of structure design(1)依靠摩阻力錨固的錨具；如錐形錨、夾片式群錨、jm錨(2)依靠承壓錨固的錨具；如鍬頭錨、鋼筋螺紋錨(3)依靠粘結(jié)力錨固的錨具；如先張

10、法的筋束錨固、后張法固定 端的鋼絞線壓花錨具4、幾種常用的錨具jlpklc構(gòu)設(shè)計(jì)原理 rinciple of structure design設(shè)計(jì)原理e of structure designjlpklc構(gòu)設(shè)計(jì)原理 rinciple of structure design構(gòu)設(shè)計(jì)原理 rinciple of structure design安裝中的拉索錨減震器jlpklc結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)原理the principle of structure design錐塞式錨具結(jié)構(gòu)或計(jì)原理 the principle of structure design鍬頭錨具:-張拉端錨具對開墊板一支承板(a)張拉端(b)分

11、散式固定端集中式固定端jlpklc結(jié)構(gòu)或計(jì)原理the principle of structure design夾片式錨具(a) jm12型錨具(b) xm型與qm型錨具夾片錨墊板或計(jì)原理 eof structure design工作錨板jlpklc構(gòu)設(shè)計(jì)原理 rinciple of structure design.一：注l繆總.丁.jlm型精軋螺紋鋼錨具錐影錨jlpklc結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)原理the principle of structure design錨塞a加大網(wǎng)其工作原理是通過張拉鋼束時(shí)頂壓錨塞，將預(yù)應(yīng)力鋼絲卡在錨圈與錨塞間，當(dāng)張拉千斤頂放松預(yù)應(yīng)力鋼絲后，鋼絲向梁內(nèi)回縮時(shí)帶動(dòng)錨塞 向錨圈內(nèi)

12、楔緊，這樣預(yù)應(yīng)力鋼絲通過摩阻力將預(yù)應(yīng)力傳到錨圈，然后由 錨圈承壓，將預(yù)加力傳到混凝土構(gòu)件上。傲頭錨錨杯上。錨杯的外圓車有螺構(gòu)件表面，再慢慢放松千斤jlpklc設(shè)計(jì)原理iple of structure design其工作原理：先將鋼絲逐一穿 過錨杯的蜂窩眼，然后用專門 的徽頭機(jī)將鋼絲端頭徽粗，借 徽粗頭直接承壓將鋼絲固定于 紋，穿束后，在固定端將錨圈 （螺帽）擰上，即可將鋼束錨 固于梁端。在張拉端，則先將 與千斤頂連接的拉桿旋入錨杯 內(nèi)進(jìn)行張拉，待錨杯帶動(dòng)鋼筋 或鋼絲伸長到設(shè)計(jì)需要時(shí)，將 錨圈沿錨杯外的螺紋旋緊頂在 頂，退出拉桿，于是鋼絲束的 回縮力就通過錨圈、墊板，傳 到梁體混凝土上而獲得錨

13、固。jlpklc構(gòu)設(shè)計(jì)原理rinciple of structure design四、預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)具系列qdcl提升千斤頂qk1a-30lt控制系統(tǒng)jlpklc結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)原理the principle of structure design構(gòu)設(shè)計(jì)原理 rinciple of structure designydg型千斤頂jipikic構(gòu)設(shè)計(jì)原理 rinciple of structure designzld型自動(dòng)連續(xù)頂推千斤頂yql600型千斤頂ypd6qa型千斤頂構(gòu)設(shè)計(jì)原理rinciple of structure designjipikic五、工程橡膠支座及伸縮縫系列鉛銷吸花橡膠支座甜鰥芯

14、fine pured leadn corelaminated rubber保護(hù)層翻ruber of product layer連接鋼板connecting steel plate橡膠rubber內(nèi)部鋼板inner steel plate就嬲ruber of product layer 、解賑觸支座 三三一；.jlpklc 結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)原理 the principle of structure design融鰥芯fine pured leadn core保護(hù)層觸.j ruber of product layerjlpklc設(shè)計(jì)原理e of structure design橋梁獻(xiàn)橡膠支座板式系列橡膠

15、伸縮裝式構(gòu)設(shè)計(jì)原理rinciple of structure designgqfy型伸縮裝置jlpklc結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)原理the principle of structure designngjzf4. gyzf4系列 聚四氯乙烯滑板式橡膠支座jipikic結(jié)構(gòu)或計(jì)原理the principle of structure design12.3 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料一、混凝土材料強(qiáng)度高1、對混凝土的要求-收縮、徐變小快硬、早強(qiáng)2、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中常用混凝土強(qiáng)度等級公路橋規(guī)規(guī)定：預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于c40。jlpklc結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)原理the principle of struct

16、ure design%二、預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度高1、對預(yù)應(yīng)力鋼筋的要求塑性好粘結(jié)性能好應(yīng)力松弛低2、預(yù)應(yīng)力鋼筋的類型高強(qiáng)度鋼絲；鋼絞線；精軋螺紋鋼筋。普通鋼筋類型：光圓鋼筋r235,帶肋鋼筋hrb335、hrb400和 kl40012.4 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的三種概念一、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的分類： 按照鋼筋與球之間的粘結(jié)情況分:有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)按照鋼筋是否布置在於截面內(nèi)分:體內(nèi)預(yù)應(yīng)力程結(jié)構(gòu)和體外預(yù)應(yīng)力磴結(jié)構(gòu)o國計(jì)原理eot structure design二、體內(nèi)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砂結(jié)構(gòu)的三種基本概念1、預(yù)加應(yīng)力的目的是將砂變成彈性材料：預(yù)加應(yīng)力的目的只是為了改變混凝土的性能，變脆性材料為彈

17、性材料。這種概念認(rèn)為預(yù)應(yīng)力混凝土與普通鋼筋混凝土是兩 種完全不同的材料，預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用不是配筋而是施加預(yù)壓 應(yīng)力以改變混凝土性能的一種手段。如果預(yù)壓應(yīng)力大于荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，則混凝土就不承受拉應(yīng)力。這種概念要求將無應(yīng) 力或零應(yīng)力作為預(yù)應(yīng)力磴設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。這樣可以用材料力學(xué)公式 計(jì)算校的應(yīng)力、應(yīng)變和撓度、上拱，并在需要時(shí)可采用疊加原 理，計(jì)算十分方便。，夕結(jié)構(gòu)或計(jì)原理the principle of structure designjipikic1）預(yù)壓力f作用在預(yù)應(yīng)力鋼筋的重心處，作用線通過截面的重心。圖12-15同軸預(yù)應(yīng)力混凝土截面的應(yīng)力分布a）受預(yù)加力及外荷載作用的梁b）預(yù)壓力f作用的應(yīng)力c

18、）外彎矩m作用的應(yīng)力d）f及m共同作用的應(yīng)力jlpklc由于預(yù)壓力f的作用，在面積為a的截面上將產(chǎn)生一均勻壓應(yīng)力為如果媯梁上荷載及自重在某一截面處所引起的外彎矩，則該截面任意一點(diǎn)處由引起的應(yīng)力為疊加后的應(yīng)力分布表示為2）如果預(yù)應(yīng)力鋼筋偏離混凝土截面重心布置i設(shè)計(jì)原理 iple of structure design圖12-16偏心預(yù)應(yīng)力混凝土截面的應(yīng)力分布a）偏心預(yù)應(yīng)力及加外荷載的梁b）預(yù)壓力f軸壓作用下的應(yīng)力c）預(yù)壓力偏心矩作用下的應(yīng)力d）外彎矩m作用下的應(yīng)力e）偏心預(yù)壓力及外彎矩共同作用下的應(yīng)力結(jié)構(gòu)或計(jì)原理the principle of structure designjlpklci設(shè)計(jì)

19、原理iple of structure design預(yù)壓力產(chǎn)生的彎矩用在混凝土截面上任意一點(diǎn)處引起的應(yīng)力為ctfey1而疊加后的應(yīng)力表示為f fey my a all3）預(yù)應(yīng)力鋼筋是彎曲的或彎折的圖12-17。壓力。=f 預(yù)拉力產(chǎn)a)預(yù)應(yīng)力鋼筋重心線 壓力c=f預(yù)拉力產(chǎn)圖12-17常高度預(yù)應(yīng)力簡直梁a）預(yù)應(yīng)力梁b）隔離體圖12-18不等高度預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁 a）預(yù)應(yīng)力梁b）隔離體jlpklci設(shè)計(jì)原理iple of structure design偏心力雁混凝土內(nèi)引起的應(yīng)力為所以，預(yù)應(yīng)力在任一截面處引起的混凝土應(yīng)力僅取決于第該截面處的大小和位置，而與預(yù)應(yīng)力鋼筋沿 梁在其他縱斷面上的位置無關(guān)。

20、作用：有助于預(yù)計(jì)開裂的程度jlpklc計(jì)原理 structure design2、施加預(yù)應(yīng)力的目的是使高強(qiáng)度鋼筋和硅能夠共同工作將預(yù)應(yīng)力校看作是高強(qiáng)鋼筋與硅兩種材料組成的一種特殊的鋼筋球。預(yù)先將預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉到一定的應(yīng)力狀態(tài)，在使用階段預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力（應(yīng)變）增加的幅度較小,校不開裂或裂縫較細(xì)，這樣高強(qiáng)鋼筋就可以與硅一起正常工作。jlpklc結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理the principle of structure design圖12-19預(yù)應(yīng)力混凝土梁和鋼筋混凝土梁的內(nèi)部抵抗力矩 a）鋼筋混凝土梁的隔離體b）預(yù)應(yīng)力混凝土梁的隔離體圖12-20采用高強(qiáng)度鋼筋的混凝土梁a）普通鋼筋的一裂縫及過度的撓度b）預(yù)應(yīng)力的 無裂縫及很小的撓度jipikic結(jié)構(gòu)段計(jì)原理the principle of structure design根據(jù)這種觀點(diǎn)，可以得出預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼筋混凝土之間的基本相似性。這樣，就可以大大簡化預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算。同時(shí)，根據(jù)兩者的相似性，可以將預(yù)應(yīng)力鋼筋與普通鋼筋作等強(qiáng)代換，減少用鋼量，這在很多情