預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理

1、東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理第第 七十七十 講講主講教師：主講教師： 曹雙寅曹雙寅 舒贛平舒贛平預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (1/16) 內(nèi)容提要（內(nèi)容提要（1/1）一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念 二、預(yù)應(yīng)力混凝土材料及錨夾具 三、張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 四、預(yù)應(yīng)力的傳遞和局部承壓 五、本章要點(diǎn) 第第7070講講: :預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (2/16) 一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念 （1/5） 1、預(yù)應(yīng)力的概念（1）預(yù)應(yīng)力：受荷載前預(yù)先對混凝土施加（壓）應(yīng)力（2）工作原理：預(yù)壓力可減少甚至抵消荷載產(chǎn)

2、生的拉力 2 施加預(yù)應(yīng)力的目的（1）將混凝土變成彈性材料預(yù)應(yīng)力是改變混凝土性能的手段無裂縫混凝土可用材料力學(xué)方法（2）利于使用高強(qiáng)鋼材極限狀態(tài)：承載力、裂縫、撓度問題：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不能充分利用高強(qiáng)鋼筋！（3）預(yù)加應(yīng)力的目的是荷載平衡 預(yù)先施加與使用相反的荷載，抵消部分或全部外荷載 預(yù)壓力作用下(a)外荷載作用下(b)預(yù)壓力與外荷載共同作用(c)第第7070講講: :預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (3/16) 一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念 （2/5）3、預(yù)加應(yīng)力的效果（1）預(yù)應(yīng)力混凝土梁與鋼筋混凝土梁的比較裂縫及變形：裂縫遲、裂寬??；剛度大，反拱，撓度很

3、小。鋼筋應(yīng)力變化（工作機(jī)理）相同處：彎矩由鋼筋和混凝土合力組成的力矩平衡不同處：RC梁主要靠鋼筋應(yīng)力的增加,內(nèi)力臂的變化不大 PC梁主要靠內(nèi)力臂增加，預(yù)應(yīng)力筋處于高應(yīng)力裂縫閉合：超載時(shí)可能開裂，但卸載后裂縫會(huì)閉合預(yù)應(yīng)力被克服后：沒有本質(zhì)的不同，承載力與RC相同材料：預(yù)應(yīng)力構(gòu)件能較充分地利用高強(qiáng)材料 第第7070講講: :預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (4/16) 一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念 （3/5）（2）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)不開裂或延遲開裂、限制裂縫開展，提高結(jié)構(gòu)的耐久性合理、有效地利用高強(qiáng)鋼筋和高強(qiáng)混凝土提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度，使混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范

4、圍擴(kuò)大施加預(yù)應(yīng)力是對結(jié)構(gòu)作了一次檢驗(yàn)，有利于保證質(zhì)量重復(fù)荷載下的抗疲勞性能較好。具有良好的裂縫閉合性能。提高抗剪性能 第第7070講講: :預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (5/16) 一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念 （4/5）4、預(yù)加應(yīng)力的方法（1）先張法方法：在混凝土澆筑前張拉預(yù)應(yīng)力筋主要工序：張拉鋼筋并臨時(shí)錨固；制作構(gòu)件；放松鋼筋預(yù)應(yīng)力傳遞：通過預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)力（2）后張法方法：直接在成型的構(gòu)件上張拉預(yù)應(yīng)力筋主要工序： 制作構(gòu)件并預(yù)留孔道；直接在構(gòu)件上張拉；用錨具錨固預(yù)應(yīng)力傳遞：錨具等 錨具凹槽第第7070講講: :預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)

5、應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (6/16) 一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念 （5/5）5、預(yù)應(yīng)力混凝土分類（1）按照預(yù)應(yīng)力程度分 全預(yù)應(yīng)力混凝土定義：在使用荷載作用下受拉區(qū)不出現(xiàn)拉應(yīng)力優(yōu)點(diǎn)：抗裂性好、剛度大和抗疲勞性能好缺點(diǎn)：費(fèi)鋼材；反拱大；預(yù)拉區(qū)開裂；延性差；施工費(fèi)高部分預(yù)應(yīng)力混凝土定義：在使用荷載作用下受拉區(qū)已出現(xiàn)拉應(yīng)力或裂縫的優(yōu)點(diǎn)：克服全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的不足，可合理控制裂縫（2）按照預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)狀態(tài)分有粘結(jié): 預(yù)應(yīng)力筋沿全長與周圍混凝土粘結(jié)無粘結(jié)：預(yù)應(yīng)力筋沿全長與混凝土不粘結(jié)、發(fā)生相對滑動(dòng)第第7070講講: :預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (7/1

6、6) 二、二、 預(yù)應(yīng)力混凝土材料及錨夾具預(yù)應(yīng)力混凝土材料及錨夾具（1/1）1 預(yù)應(yīng)力混凝土材料（1）混凝土：高強(qiáng)度 、低徐變 、低收縮（2）預(yù)應(yīng)力筋：高強(qiáng)度、低松馳、具有一定的塑性（3）灌漿材料（一般采用純水泥漿）：強(qiáng)度、 流動(dòng)性2、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的錨夾具（1）錨具和夾具夾具：能夠重復(fù)使用的錨具：留在構(gòu)件上不再取下的（2）幾種預(yù)應(yīng)力筋常用的錨具 群錨錨具 JM型錨具 螺絲端桿錨具 鐓頭錨具 弗式錨具第第7070講講: :預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 （1） 下一講的主要內(nèi)容下一講的主要內(nèi)容1、預(yù)應(yīng)力的損失2、局部承壓的驗(yàn)算東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第第 七十一七

7、十一 講講主講教師：主講教師： 曹雙寅曹雙寅 舒贛平舒贛平第第71講：講：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (2) 上一講的內(nèi)容上一講的內(nèi)容1、預(yù)應(yīng)力的概念和作用2、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件和非預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的異同處 正常使用方面、承載力方面、材料利用方面等3、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的分類 按照施工方法分、按照應(yīng)力程度分、按照粘結(jié)狀態(tài)分第第71講：講：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (8/16) 三、張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失三、張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 （1/5）1 張拉控制應(yīng)力con（1）定義：張拉設(shè)備控制的總張拉力除以預(yù)應(yīng)力鋼筋面積（2）要求不宜過低：使混凝土獲得較高的預(yù)壓應(yīng)

8、力不宜過高：構(gòu)件開裂時(shí)的荷載與破獲時(shí)的荷載接近 施工時(shí)(一束中)可能個(gè)別鋼筋屈服或斷裂規(guī)定：最小值：不宜小于0.4fptk 最大值：與材料和施工方法有關(guān)第第71講：講：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (9/16) 三、張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失三、張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 （2/5）2、預(yù)應(yīng)力損失（1）定義及影響定義：由于工藝和材料等原因，初始預(yù)應(yīng)力在將不斷降低影響：會(huì)降低預(yù)應(yīng)力的效果（2）損失原因、特點(diǎn)、影響因素、計(jì)算方法和減少措施錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失原因：錨具變形、縫隙壓縮和鋼筋在錨具中內(nèi)縮滑移等特點(diǎn)：先、后張法均有，張拉端有錨固端無，瞬時(shí)完成計(jì)算模式：（對直線鋼

9、筋）： 減少措施：減少墊片數(shù)量，增加臺(tái)座的長度 slEla1第第71講：講：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (10/16) 三、張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失三、張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 （3/5）鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失原因：預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁（轉(zhuǎn)向裝置）之間的摩擦作用特點(diǎn)：先、后張法均有，與位置有關(guān)，瞬時(shí)完成計(jì)算模式 減少措施：兩端張拉，超張拉加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)預(yù)應(yīng)力筋與承拉設(shè)備間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失原因：T砼未成型,鋼筋伸長(變松)，T共同變形特點(diǎn)：先張法有，與升溫時(shí)砼結(jié)硬程度有關(guān)計(jì)算方法：減少措施：兩次升溫，在鋼模上張拉（共同升溫）)11 (2xconlettEsl23第

10、第71講：講：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (11/16) 三、張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失三、張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 （4/5）預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失原因：鋼筋松馳和徐變特點(diǎn)：先、后張法均有，需要時(shí)間（初期快）計(jì)算方法（與鋼筋種類、強(qiáng)度和控制應(yīng)力有關(guān)）： 措施：超張拉 混凝土的收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失原因：混凝土的收縮和徐變特點(diǎn)：先、后張法均有，需要時(shí)間（初期快）計(jì)算方法 ：l5=(45(25)+220pc/fcu)/(1+15)修正：高濕度環(huán)境可降低；干燥環(huán)境應(yīng)增加。 可考慮荷載作用時(shí)間的影響，乘以不大于1的系數(shù)措施：混凝土質(zhì)量，控制pc/fcu0.5，增加非

11、預(yù)應(yīng)力鋼筋4lcon第第71講：講：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (12/16) 三、張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失三、張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 （5/5）螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋局部擠壓混凝土引起的預(yù)應(yīng)力損失原因：用螺旋預(yù)應(yīng)力筋作配筋，混凝土受擠壓變形計(jì)算方法：與直徑有關(guān)，d3m時(shí)忽略。分批張拉引起的損失原因：分批張拉時(shí)，受后批張拉使構(gòu)件壓縮(或伸長)計(jì)算方法：與在已張拉筋處產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力有關(guān)（3）各階段預(yù)應(yīng)力損失的組合 分批組合內(nèi)容混凝土預(yù)壓前的損失lI ：混凝土預(yù)壓后的損失lII： l（lI+lII）最小限量：100（先張法），80（后張法） pcIE4321llll21ll5l

12、654lll第第71講：講：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (13/16) 四、預(yù)應(yīng)力的傳遞和局部承壓（四、預(yù)應(yīng)力的傳遞和局部承壓（1/31/3） 1、先張法預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力傳遞長度和錨固長度（1）預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力傳遞長度先張法構(gòu)件的 “自錨”原因：鋼筋和混凝土的粘結(jié)作用應(yīng)力特點(diǎn)：端部為零，逐漸增大至最大。傳遞長度：應(yīng)力由零增至最大所需長度說明：ltr內(nèi)預(yù)應(yīng)力效果差，應(yīng)按實(shí)際應(yīng)力（按照線性） ltr與預(yù)應(yīng)力筋的種類和直徑、混凝土強(qiáng)度等有關(guān) （2）預(yù)應(yīng)力筋的錨固長度 預(yù)應(yīng)力筋的錨固長度la應(yīng)較其傳遞長度ltr大。 ppct rt rt r第第71講：講：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混

13、凝土結(jié)構(gòu)的原理 (14/16) 四、預(yù)應(yīng)力的傳遞和局部承壓（四、預(yù)應(yīng)力的傳遞和局部承壓（2/32/3） 2、局部受壓承載力計(jì)算（1）特點(diǎn)后張法構(gòu)件錨具的墊板下的混凝土承受較大的局部應(yīng)力局部應(yīng)力分布復(fù)雜（2）局部受壓承載力計(jì)算要求：不開裂，無過大變形（下陷） 足夠的局部抗壓承載力截面尺寸驗(yàn)算：Fl1.35clfcAln 受壓承載力驗(yàn)算： 間接鋼筋對混凝土約束的折減系數(shù) v間接鋼筋的體積配筋率ln)2(9 . 0AffFycorvclcl第第71講：講：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (15/16) 四、預(yù)應(yīng)力的傳遞和局部承壓（四、預(yù)應(yīng)力的傳遞和局部承壓（3/33/3） 混凝土局部受

14、壓時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù) 局部壓力設(shè)計(jì)值， Fl=1.2conAp 局部受壓時(shí)的計(jì)算底面積，按同心、對稱的原則確定cor配置間接鋼筋的局部受壓承載力提高系數(shù) lblAAbAlcorAA/方格網(wǎng)配筋螺旋式配筋第第71講：講：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (16/16) 五、本章要點(diǎn)（五、本章要點(diǎn)（1/1） 1、預(yù)應(yīng)力的概念：目的、效果和分類2、張拉控制應(yīng)力的定義3、預(yù)應(yīng)力損失原因、減少措施、組合和計(jì)算方法4、先張法構(gòu)件端部鋼筋應(yīng)力的傳遞特點(diǎn)5、局部受壓設(shè)計(jì)計(jì)算。 東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第第 七十二七十二 講講主講教師：主講教師： 曹雙寅曹雙寅 舒贛平舒贛平第第72講：

15、講：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (3) 上一講的內(nèi)容上一講的內(nèi)容1、張拉控制應(yīng)力 定義及要求2、預(yù)應(yīng)力損失 分類、特點(diǎn)和控制第第72講：講：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (13/16) 四、預(yù)應(yīng)力的傳遞和局部承壓（四、預(yù)應(yīng)力的傳遞和局部承壓（1/31/3） 1、先張法預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力傳遞長度和錨固長度（1）預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力傳遞長度先張法構(gòu)件的 “自錨”原因：鋼筋和混凝土的粘結(jié)作用應(yīng)力特點(diǎn)：端部為零，逐漸增大至最大。傳遞長度：應(yīng)力由零增至最大所需長度說明：ltr內(nèi)預(yù)應(yīng)力效果差，應(yīng)按實(shí)際應(yīng)力（按照線性） ltr與預(yù)應(yīng)力筋的種類和直徑、混凝土強(qiáng)度等有關(guān) （2）預(yù)應(yīng)力筋

16、的錨固長度 預(yù)應(yīng)力筋的錨固長度la應(yīng)較其傳遞長度ltr大。 ppct rt rt r第第72講：講：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (14/16) 四、預(yù)應(yīng)力的傳遞和局部承壓（四、預(yù)應(yīng)力的傳遞和局部承壓（2/32/3） 2、局部受壓承載力計(jì)算（1）特點(diǎn)后張法構(gòu)件錨具的墊板下的混凝土承受較大的局部應(yīng)力局部應(yīng)力分布復(fù)雜（2）局部受壓承載力計(jì)算要求：不開裂，無過大變形（下陷） 足夠的局部抗壓承載力截面尺寸驗(yàn)算：Fl1.35clfcAln 受壓承載力驗(yàn)算： 間接鋼筋對混凝土約束的折減系數(shù) v間接鋼筋的體積配筋率ln)2(9 . 0AffFycorvclcl第第72講：講：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理 (15/16) 四、預(yù)應(yīng)力的傳遞和局部承壓（四、預(yù)應(yīng)力的傳遞和局