預應力結構的一般知識PPT學習教案

1、會計學1因為混凝土的抗拉強度太低，導致受拉區(qū)混凝土過早開裂，截面抗彎剛度顯著降低。裂縫寬度與鋼筋應力基本成正比，一般Ms=(0.60.8)My，如配筋按正截面承載力計算，Ms下sss=(0.50.7)fy。對于級鋼筋，fy =300MPa，sss=150210MPa，裂縫寬度已達(0.15 0.25) mm。如采用級高強鋼筋，fy=580MPa，則sss= 290 406 MPa，裂縫寬度已遠遠超過容許限值。 鋼筋混凝土梁應用于大跨度結構時，如為增加剛度而加大截面尺寸，會導致自重進一步增大，形成惡性循環(huán)。 如增加鋼筋來提高剛度，則鋼材的強度得不到充分利用，造成浪費。 采用高強鋼筋，按正截面承載

2、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1頁/共21頁預應力混凝土的基本知識 鋼筋混凝土構件的最大缺點是抗裂性能差。混凝土開裂，使構件的剛度降低，變形增大。 裂縫的存在使構件不適用于高濕度及侵蝕性環(huán)境。 為了滿足對變形和裂縫控制的較高要求，可以加大構件截面尺寸和用鋼量，但這不經濟。 由于自重太大時，構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、重荷載的結構。第2頁/共21頁 另外，提高混凝土強度等級和鋼筋強度對改善構件的抗裂和變形性能效果也不大，這是因為采用高強度等級的混凝土，其抗拉強度提高很少；對于使用時允許裂縫寬度為0.20.3m

3、m的構件，受拉鋼筋應力只能達到150250Ma左右。 預應力混凝土是改善構件抗裂性能的有效途徑。 在混凝土構件承受外荷載之前，對其受拉區(qū)預先施加壓應力。就成為預應力混凝土結構。第3頁/共21頁將圖(b)，(c)迭加得梁跨中截面應力分布如圖8-1d。顯然，通過人為控制預壓力Np的大小可使梁截面受拉邊緣混凝土產生壓應力,零應力或很小的拉應力，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件原有的裂縫狀態(tài)成為預應力混凝土受彎構件。 第4頁/共21頁第5頁/共21頁第6頁/共21頁第7頁/共21頁2.預應力混凝土在構件受荷載以前，預先施加壓力使之產生預壓應力，稱為預應力混凝土構件。預應力混凝土受

4、彎構件在受力過程中預應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。構件開裂后，鋼筋拉力T和壓區(qū)混凝土的壓力C隨彎矩增長而不斷增大。優(yōu)點：充分利用了鋼筋抗拉強度和混凝土抗壓強度高特性，減少用鋼量，截面小，自重輕，適用于大跨結構在正常使用條件下，裂縫小，耐久性好。預拱，使構件撓度減小，剛度大。第8頁/共21頁二、預加應力方法1.先張法張拉鋼筋澆筑混凝土切斷鋼筋，混凝土預壓預應力由混凝土與鋼筋間的粘結力來傳遞第9頁/共21頁預應力由混凝土與鋼筋間的粘結力來傳遞第10頁/共21頁2.后張法預應力由構件兩端錨具實現(xiàn)澆筑混凝土構件澆筑混凝土構件穿預應力鋼穿預應力鋼筋筋錨固鋼筋，孔道灌錨固

5、鋼筋，孔道灌漿漿pcp錨具下混凝土局部承壓問題第11頁/共21頁第12頁/共21頁先張法先張法 構件采用工廠化的生產方式，工序少，工藝簡單，質量容易保證，但它只適用于生產中小型構件。如樓板，屋面板。后張法后張法 施工程序和工藝復雜，需專用張拉設備，和特制錨具，用鋼量大；但由于它不需要固定的張拉臺座，可現(xiàn)場施工，應用靈活。適用于不便于運輸?shù)拇笮蜆嫾?。目前最常見的預應力結構有無粘結預應力混凝土結構，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。避免預留孔洞 ，穿筋，灌漿繁雜過程。適用于跨度大于6 m的樓板及大跨度梁。第13頁/共21頁三、預應力混凝土結構的材料1.鋼筋鋼筋預應力鋼筋的強度

6、越高越好。而且在預應力混凝土制作和使用過程中，由于種種原因，預應力筋中預先施加的張拉應力會產生損失，因此，為使得扣除應力損失后仍具有較高的張拉應力，也必須使用高強鋼筋（絲）作預應力筋。 為避免在超載情況下發(fā)生脆性破斷，預應力筋還必須具有一定的塑性。同時還要求具有良好的加工性能，以滿足對鋼筋焊接、鐓粗的加工要求。對鋼絲類預應力筋，還要求具有低松弛性和與混凝土良好的粘結性能，通常采用刻痕或壓波方法來提高與混凝土粘結強度。優(yōu)先使用預應力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲鋼絞線第14頁/共21頁要求采用高強混凝土；l可以施加較大的預壓應力，提高預應力效率；l有利于減小構件截面尺寸，以適用大跨度

7、的要求；l具有較高的彈性模量，有利于提高截面抗彎剛度，減少預壓時的彈性回縮；l徐變較小，有利于減少徐變引起的預應力損失；l與鋼筋有較大粘結強度，減少先張法預應力筋的應力傳遞長度；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強度早期發(fā)展較快，可較早施加預應力，加快施工速度，提高臺座、模具、夾具的周轉率，降低間接費用 一般預應力混凝土構件的混凝土強度等級不低于C30，當采用高強鋼絲時不低于C40。2.混凝土第15頁/共21頁第二節(jié)預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定1.張拉控制應力在張拉預應力筋對構件施加預應力時，張拉設備（千斤頂油壓表）所控制的總張拉力Np,con除以預應力筋面

8、積Ap得到的應力稱為張拉控制應力scon。張拉控制應力scon取值越高，預應力筋對混凝土的預壓作用越大，可以使預應力筋充分發(fā)揮作用。但scon取值過高，可能會在張拉時引起破斷事故，產生過大應力松弛。因此，規(guī)范規(guī)定了張拉控制應力限值scon。為避免scon的取值過低，影響預應力筋充分發(fā)揮作用，規(guī)范規(guī)定scon不應小于0.4 fptk。張 拉 控 制 應 力 限 值 con張 拉 方 法鋼 筋 種 類先 張 法后 張 法預 應 力 鋼 絲 、 鋼 絞 線熱 處 理 鋼 筋0.75 fptk0.70 fptk0.75 fptk0.65 fptkpconpconAN, 第16頁/共21頁2.預應力損失

9、預應力筋張拉后，由于混凝土和鋼材的性質以及制作方法上原因，預應力筋中應力會從scon逐步減少，并經過相當長的時間才會最終穩(wěn)定下來，這種應力降低現(xiàn)象稱為預應力損失。 由于預應力的通過張拉預應力筋得到，凡是能使預應力筋產生縮短的因素，都將引起預應力損失，主要有：錨固損失s11：錨具變形引起預應力筋的回縮、滑移摩擦損失s12 ：在預應力筋張拉過程中，后張法預應力筋與孔道壁之間的摩擦，先張法預應力筋與錨具之間以及折點處的摩擦，也會使張拉應力造成損失。溫差損失s13 ：先張法中的熱養(yǎng)護引起的溫差損失應力松弛損失s14：長度不變的預應力筋，在高應力的長期作用下會產生松弛，會引起預應力損失。混凝土的收縮和徐

10、變引起的損失s15環(huán)形配筋損失s16先張法 100 后張法80預應力損失的組合預應力損失的組合先張法構件后張法構件混凝土預壓前（第一批）損失lIl1 +l2+l3+l4l1 +l2混凝土預壓后（第二批）損失lIIl5l4+l5第17頁/共21頁一般要求應有較大抗裂度和剛度，對受彎構件，寬高比宜小，翼緣和腹扳的厚度不宜過大。梁高取普通鋼筋混凝土構件的70%；受彎構件的預拉區(qū)設非預應力鋼筋；為控制裂縫寬度，計算確定受拉區(qū)預應力鋼筋的配筋；預應力屋面梁和吊車梁等構件，為防止由于施加預應力而產生預拉區(qū)裂縫，以及減少支座附近的主拉應力，支座處預應力鋼筋彎起；端部非對稱布置的預應力鋼筋應在端部0.2h范圍用附加鋼筋加強；對槽形板，為防止產生縱向裂縫，應在端部100mm范圍附加 不少于2根橫向鋼筋；構件端部凹進，加構造鋼筋；端部全部彎起的受彎構件，或只直線配筋的先張法構件，當端部焊接下部支撐，考慮收縮徐變等不利應吸納，在端部設非預應力縱向構造鋼筋