預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的一般知識(shí)素材PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)基本概念預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)基本概念一、基本概念qk=10kN/mL0跨度為跨度為5.2m的簡(jiǎn)支梁，截的簡(jiǎn)支梁，截面尺寸為面尺寸為200450mm2，作作用均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值用均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=10kN/m，均布恒荷載，均布恒荷載gk=5kN/m。1.鋼筋混凝土的缺欠鋼筋混凝土的缺欠第1頁(yè)/共24頁(yè)因?yàn)榛炷恋目估瓘?qiáng)度太低，導(dǎo)致受拉區(qū)混凝土過(guò)早開(kāi)裂，截面抗彎剛度顯著降低。裂縫寬度與鋼筋應(yīng)力基本成正比，一般Ms=(0.60.8)My，如配筋按正截面承載力計(jì)算，Ms下sss=(0.50.7)fy。對(duì)于級(jí)鋼筋，fy =300MPa，sss=150210MPa，裂縫寬度已達(dá)(0.

2、15 0.25) mm。如采用級(jí)高強(qiáng)鋼筋，fy=580MPa，則sss= 290 406 MPa，裂縫寬度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)容許限值。 鋼筋混凝土梁應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)時(shí)，如為增加剛度而加大截面尺寸，會(huì)導(dǎo)致自重進(jìn)一步增大，形成惡性循環(huán)。 如增加鋼筋來(lái)提高剛度，則鋼材的強(qiáng)度得不到充分利用，造成浪費(fèi)。 采用高強(qiáng)鋼筋，按正截面承載力要求可減少配筋，截面抗彎剛度基本與配筋面積成比例降低，故撓度變形控制難以滿足。 第2頁(yè)/共24頁(yè)預(yù)應(yīng)力混凝土的基本知識(shí) 鋼筋混凝土構(gòu)件的最大缺點(diǎn)是抗裂性能差。混凝土開(kāi)裂，使構(gòu)件的剛度降低，變形增大。 裂縫的存在使構(gòu)件不適用于高濕度及侵蝕性環(huán)境。 為了滿足對(duì)變形和裂縫控制的較高要求，可

3、以加大構(gòu)件截面尺寸和用鋼量，但這不經(jīng)濟(jì)。 由于自重太大時(shí)，構(gòu)件所能承受的自重以外的有效荷載減小，因而特別不適用于大跨度、重荷載的結(jié)構(gòu)。第3頁(yè)/共24頁(yè) 另外，提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)和鋼筋強(qiáng)度對(duì)改善構(gòu)件的抗裂和變形性能效果也不大，這是因?yàn)椴捎酶邚?qiáng)度等級(jí)的混凝土，其抗拉強(qiáng)度提高很少；對(duì)于使用時(shí)允許裂縫寬度為0.20.3mm的構(gòu)件，受拉鋼筋應(yīng)力只能達(dá)到150250Ma左右。 預(yù)應(yīng)力混凝土是改善構(gòu)件抗裂性能的有效途徑。 在混凝土構(gòu)件承受外荷載之前，對(duì)其受拉區(qū)預(yù)先施加壓應(yīng)力。就成為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。第4頁(yè)/共24頁(yè)將圖(b)，(c)迭加得梁跨中截面應(yīng)力分布如圖8-1d。顯然，通過(guò)人為控制預(yù)壓力Np的大小可使

4、梁截面受拉邊緣混凝土產(chǎn)生壓應(yīng)力,零應(yīng)力或很小的拉應(yīng)力，以滿足不同的裂縫控制要求，從而改變了普通鋼筋混凝土構(gòu)件原有的裂縫狀態(tài)成為預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件。 第5頁(yè)/共24頁(yè)第6頁(yè)/共24頁(yè)第7頁(yè)/共24頁(yè)第8頁(yè)/共24頁(yè)2.預(yù)應(yīng)力混凝土在構(gòu)件受荷載以前，預(yù)先施加壓力使之產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，稱為預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件在受力過(guò)程中預(yù)應(yīng)力筋一直承受較大的拉力Np，而截面混凝土則一直主要承受壓力C。構(gòu)件開(kāi)裂后，鋼筋拉力T和壓區(qū)混凝土的壓力C隨彎矩增長(zhǎng)而不斷增大。優(yōu)點(diǎn)：充分利用了鋼筋抗拉強(qiáng)度和混凝土抗壓強(qiáng)度高特性，減少用鋼量，截面小，自重輕，適用于大跨結(jié)構(gòu)在正常使用條件下，裂縫小，耐久性好。預(yù)拱，使

5、構(gòu)件撓度減小，剛度大。第9頁(yè)/共24頁(yè)二、預(yù)加應(yīng)力方法1.先張法張拉鋼筋澆筑混凝土切斷鋼筋，混凝土預(yù)壓預(yù)應(yīng)力由混凝土與鋼筋間的粘結(jié)力來(lái)傳遞第10頁(yè)/共24頁(yè)預(yù)應(yīng)力由混凝土與鋼筋間的粘結(jié)力來(lái)傳遞第11頁(yè)/共24頁(yè)2.后張法預(yù)應(yīng)力由構(gòu)件兩端錨具實(shí)現(xiàn)澆筑混凝土構(gòu)件澆筑混凝土構(gòu)件穿預(yù)應(yīng)力鋼穿預(yù)應(yīng)力鋼筋筋錨固鋼筋，孔道灌錨固鋼筋，孔道灌漿漿pcp錨具下混凝土局部承壓?jiǎn)栴}第12頁(yè)/共24頁(yè)第13頁(yè)/共24頁(yè)先張法先張法 構(gòu)件采用工廠化的生產(chǎn)方式，工序少，工藝簡(jiǎn)單，質(zhì)量容易保證，但它只適用于生產(chǎn)中小型構(gòu)件。如樓板，屋面板。后張法后張法 施工程序和工藝復(fù)雜，需專用張拉設(shè)備，和特制錨具，用鋼量大；但由于它不需要

6、固定的張拉臺(tái)座，可現(xiàn)場(chǎng)施工，應(yīng)用靈活。適用于不便于運(yùn)輸?shù)拇笮蜆?gòu)件。目前最常見(jiàn)的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)有無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，屬后張法一種。鋼筋表面涂膜防腐蝕油脂，與混凝土一同澆筑。避免預(yù)留孔洞 ，穿筋，灌漿繁雜過(guò)程。適用于跨度大于6 m的樓板及大跨度梁。第14頁(yè)/共24頁(yè)三、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料1.鋼筋鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度越高越好。而且在預(yù)應(yīng)力混凝土制作和使用過(guò)程中，由于種種原因，預(yù)應(yīng)力筋中預(yù)先施加的張拉應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生損失，因此，為使得扣除應(yīng)力損失后仍具有較高的張拉應(yīng)力，也必須使用高強(qiáng)鋼筋（絲）作預(yù)應(yīng)力筋。 為避免在超載情況下發(fā)生脆性破斷，預(yù)應(yīng)力筋還必須具有一定的塑性。同時(shí)還要求具有良好的加工性能，以滿足

7、對(duì)鋼筋焊接、鐓粗的加工要求。對(duì)鋼絲類預(yù)應(yīng)力筋，還要求具有低松弛性和與混凝土良好的粘結(jié)性能，通常采用刻痕或壓波方法來(lái)提高與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度。優(yōu)先使用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲鋼絞線第15頁(yè)/共24頁(yè)要求采用高強(qiáng)混凝土；l可以施加較大的預(yù)壓應(yīng)力，提高預(yù)應(yīng)力效率；l有利于減小構(gòu)件截面尺寸，以適用大跨度的要求；l具有較高的彈性模量，有利于提高截面抗彎剛度，減少預(yù)壓時(shí)的彈性回縮；l徐變較小，有利于減少徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；l與鋼筋有較大粘結(jié)強(qiáng)度，減少先張法預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力傳遞長(zhǎng)度；l有利于提高局部承壓能力，便于后張錨具的布置和減小錨具墊板的尺寸；l強(qiáng)度早期發(fā)展較快，可較早施加預(yù)應(yīng)力，加

8、快施工速度，提高臺(tái)座、模具、夾具的周轉(zhuǎn)率，降低間接費(fèi)用 一般預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C30，當(dāng)采用高強(qiáng)鋼絲時(shí)不低于C40。2.混凝土第16頁(yè)/共24頁(yè)第二節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)的一般規(guī)定1.張拉控制應(yīng)力在張拉預(yù)應(yīng)力筋對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，張拉設(shè)備（千斤頂油壓表）所控制的總張拉力Np,con除以預(yù)應(yīng)力筋面積Ap得到的應(yīng)力稱為張拉控制應(yīng)力scon。張拉控制應(yīng)力scon取值越高，預(yù)應(yīng)力筋對(duì)混凝土的預(yù)壓作用越大，可以使預(yù)應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用。但scon取值過(guò)高，可能會(huì)在張拉時(shí)引起破斷事故，產(chǎn)生過(guò)大應(yīng)力松弛。因此，規(guī)范規(guī)定了張拉控制應(yīng)力限值scon。為避免scon的取值過(guò)低，影響預(yù)應(yīng)力筋充分發(fā)

9、揮作用，規(guī)范規(guī)定scon不應(yīng)小于0.4 fptk。張 拉 控 制 應(yīng) 力 限 值 con張 拉 方 法鋼 筋 種 類先 張 法后 張 法預(yù) 應(yīng) 力 鋼 絲 、 鋼 絞 線熱 處 理 鋼 筋0.75 fptk0.70 fptk0.75 fptk0.65 fptkpconpconAN, 第17頁(yè)/共24頁(yè)2.預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力筋張拉后，由于混凝土和鋼材的性質(zhì)以及制作方法上原因，預(yù)應(yīng)力筋中應(yīng)力會(huì)從scon逐步減少，并經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)最終穩(wěn)定下來(lái)，這種應(yīng)力降低現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力損失。 由于預(yù)應(yīng)力的通過(guò)張拉預(yù)應(yīng)力筋得到，凡是能使預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生縮短的因素，都將引起預(yù)應(yīng)力損失，主要有：錨固損失s11：錨具變形引

10、起預(yù)應(yīng)力筋的回縮、滑移摩擦損失s12 ：在預(yù)應(yīng)力筋張拉過(guò)程中，后張法預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦，先張法預(yù)應(yīng)力筋與錨具之間以及折點(diǎn)處的摩擦，也會(huì)使張拉應(yīng)力造成損失。溫差損失s13 ：先張法中的熱養(yǎng)護(hù)引起的溫差損失應(yīng)力松弛損失s14：長(zhǎng)度不變的預(yù)應(yīng)力筋，在高應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下會(huì)產(chǎn)生松弛，會(huì)引起預(yù)應(yīng)力損失。混凝土的收縮和徐變引起的損失s15環(huán)形配筋損失s16先張法 100 后張法80預(yù)應(yīng)力損失的組合預(yù)應(yīng)力損失的組合先張法構(gòu)件后張法構(gòu)件混凝土預(yù)壓前（第一批）損失lIl1 +l2+l3+l4l1 +l2混凝土預(yù)壓后（第二批）損失lIIl5l4+l5第18頁(yè)/共24頁(yè)一般要求應(yīng)有較大抗裂度和剛度，對(duì)受彎構(gòu)件

11、，寬高比宜小，翼緣和腹扳的厚度不宜過(guò)大。梁高取普通鋼筋混凝土構(gòu)件的70%；受彎構(gòu)件的預(yù)拉區(qū)設(shè)非預(yù)應(yīng)力鋼筋；為控制裂縫寬度，計(jì)算確定受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的配筋；預(yù)應(yīng)力屋面梁和吊車梁等構(gòu)件，為防止由于施加預(yù)應(yīng)力而產(chǎn)生預(yù)拉區(qū)裂縫，以及減少支座附近的主拉應(yīng)力，支座處預(yù)應(yīng)力鋼筋彎起；端部非對(duì)稱布置的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)在端部0.2h范圍用附加鋼筋加強(qiáng)；對(duì)槽形板，為防止產(chǎn)生縱向裂縫，應(yīng)在端部100mm范圍附加 不少于2根橫向鋼筋；構(gòu)件端部凹進(jìn)，加構(gòu)造鋼筋；端部全部彎起的受彎構(gòu)件，或只直線配筋的先張法構(gòu)件，當(dāng)端部焊接下部支撐，考慮收縮徐變等不利應(yīng)吸納，在端部設(shè)非預(yù)應(yīng)力縱向構(gòu)造鋼筋。第19頁(yè)/共24頁(yè)4.預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的截面形式和尺寸軸心受拉構(gòu)件：方形或矩形。 受彎構(gòu)件：矩形、形、 形但截面高度比非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件小，h=1/151/25L0 第20頁(yè)/共24頁(yè)第三節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件計(jì)算的一般原理 一、計(jì)算內(nèi)容（一）使用階段計(jì)算（）承載力計(jì)算 （）裂縫控制驗(yàn)算（）變形驗(yàn)算（二）施工階段驗(yàn)算第21頁(yè)/共24頁(yè)人有了