第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般知識(shí)

1、第八章第八章 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般知識(shí)一般知識(shí)預(yù)應(yīng)力原理在木桶上的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力原理在木桶上的應(yīng)用(a)木桶；木桶；(b)竹箍分離體圖；竹箍分離體圖；(c)板塊分離體圖板塊分離體圖塊體拼裝式預(yù)應(yīng)力塊體拼裝式預(yù)應(yīng)力一、預(yù)應(yīng)力的概念一、預(yù)應(yīng)力的概念8.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的概念預(yù)應(yīng)力原理在木鋸上的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力原理在木鋸上的應(yīng)用(a)木鋸；木鋸；(b)木鋸各桿件分離圖；木鋸各桿件分離圖；(c)鋸片的受力圖鋸片的受力圖美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)(ACI)定義：定義：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土是根據(jù)需要人預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土是根據(jù)需要人為地引入某一為地引入某一 數(shù)值的反向荷載，用以部分或全部抵銷使用荷數(shù)值

2、的反向荷載，用以部分或全部抵銷使用荷載的一種加筋混凝土。載的一種加筋混凝土。定義二定義二：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。加壓應(yīng)力，就成為預(yù)應(yīng)力混凝土。一、預(yù)應(yīng)力的基本概念一、預(yù)應(yīng)力的基本概念2hIeNANppppc2hIMc)2(2hIeNANhIMppppccb0pcc)2(2hIeNANhIMppppccbtkpccf0tkpccf由于預(yù)加應(yīng)力由于預(yù)加應(yīng)力 pc較大，受拉較大，受拉邊緣仍處于受壓狀態(tài)，邊緣仍處于受壓狀態(tài)，不會(huì)不會(huì)出現(xiàn)開裂；出現(xiàn)開裂；受拉邊緣應(yīng)力雖然受拉，但拉應(yīng)力小于混受拉邊緣應(yīng)力雖然受拉

3、，但拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度，凝土的抗拉強(qiáng)度，一般不會(huì)出現(xiàn)開裂；一般不會(huì)出現(xiàn)開裂；受拉邊緣應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，雖然會(huì)產(chǎn)受拉邊緣應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，雖然會(huì)產(chǎn)生裂縫，但比鋼筋混凝土構(gòu)件（生裂縫，但比鋼筋混凝土構(gòu)件（Np =0）的）的開裂明開裂明顯推遲顯推遲，裂縫寬度也顯著減小裂縫寬度也顯著減小。二、施加預(yù)應(yīng)力的方法鋼筋就位鋼筋就位張拉鋼筋張拉鋼筋臨時(shí)固定鋼筋臨時(shí)固定鋼筋澆筑混凝土澆筑混凝土并養(yǎng)護(hù)并養(yǎng)護(hù)放松鋼筋放松鋼筋鋼筋回縮鋼筋回縮混凝土受預(yù)壓混凝土受預(yù)壓1、先張法施工工序、先張法施工工序先張法先張法先張法先張法2、先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力的傳遞、先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力的傳遞先張法構(gòu)件是通過預(yù)先張

4、法構(gòu)件是通過預(yù)應(yīng)力筋與砼之間的粘應(yīng)力筋與砼之間的粘結(jié)力傳遞預(yù)應(yīng)力。結(jié)力傳遞預(yù)應(yīng)力。3、先張法應(yīng)用實(shí)例、先張法應(yīng)用實(shí)例圖：長(zhǎng)線法臺(tái)座1、后張法施工工序、后張法施工工序預(yù)留鋼筋孔道預(yù)留鋼筋孔道澆筑混凝土澆筑混凝土混凝土養(yǎng)護(hù)混凝土養(yǎng)護(hù) 穿入鋼穿入鋼筋筋張拉鋼筋張拉鋼筋 用錨具錨固鋼筋用錨具錨固鋼筋混凝土受預(yù)壓混凝土受預(yù)壓后張法構(gòu)件是依靠其兩端的錨具錨住預(yù)應(yīng)力鋼筋并后張法構(gòu)件是依靠其兩端的錨具錨住預(yù)應(yīng)力鋼筋并傳遞預(yù)應(yīng)力。傳遞預(yù)應(yīng)力。后張法后張法后張法孔道灌漿的目的：孔道灌漿的目的： (a) 使預(yù)應(yīng)力鋼材處于水泥漿的弱堿環(huán)境之中以防止受侵蝕； (b) 使預(yù)應(yīng)力筋與結(jié)構(gòu)混凝土之間產(chǎn)生粘結(jié)力； (c) 填充

5、孔道的空間以防止積水和凍水；（5）孔道灌漿施工注意事項(xiàng)：）孔道灌漿施工注意事項(xiàng)：灌漿是預(yù)應(yīng)力生產(chǎn)工藝中最重要的環(huán)節(jié)之一。灌漿開始用低壓（大約3個(gè)大氣壓），然后增加壓力直到灰漿從其他排漿孔流出為止。灌漿必須連續(xù)進(jìn)行，直到從排氣孔中流出的灰漿沒有氣泡并與灌入的灰漿具有同樣的稠度為止。1、預(yù)應(yīng)力鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋1、預(yù)應(yīng)力鋼筋的要求：、預(yù)應(yīng)力鋼筋的要求：強(qiáng)度高、塑性好、低松弛強(qiáng)度高、塑性好、低松弛 預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度越高越好預(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程中，由于種種原因，預(yù)而且在預(yù)應(yīng)力混凝土制作和使用過程中，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

6、扣除應(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，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）也必須使用高強(qiáng)鋼筋（絲）作預(yù)應(yīng)力筋作預(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)力筋還必須具有一具有一定的塑性定的塑性。同時(shí)還要求具有良好的加工性能，以滿足對(duì)鋼筋焊。同時(shí)還要求具有良好的加工性能，以滿足對(duì)鋼筋焊接、鐓粗的加工要求。接、鐓粗的加工要求。 對(duì)鋼絲類預(yù)應(yīng)力筋，還要求具有對(duì)鋼絲類預(yù)應(yīng)力筋，還要求具有低松弛性低松弛性和與混凝土良好的和與混凝土良好的粘結(jié)性能，通常采用粘結(jié)性能，通常采用刻痕刻痕或或

7、壓波壓波方法來提高與混凝土方法來提高與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度。粘結(jié)強(qiáng)度。三、 預(yù)應(yīng)力混凝土的材料及錨夾具2、混凝土、混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土要求采用高強(qiáng)混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土要求采用高強(qiáng)混凝土1、預(yù)應(yīng)力混凝土的要求：、預(yù)應(yīng)力混凝土的要求：強(qiáng)度高、徐變收縮小、快速早強(qiáng)強(qiáng)度高、徐變收縮小、快速早強(qiáng)可以施加較大的預(yù)壓應(yīng)力，提高預(yù)應(yīng)力效率；可以施加較大的預(yù)壓應(yīng)力，提高預(yù)應(yīng)力效率；有利于減小構(gòu)件截面尺寸，以適用大跨度的要求；有利于減小構(gòu)件截面尺寸，以適用大跨度的要求；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)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；的彈性回縮；徐變較小，有利于減少徐變

8、引起的預(yù)應(yīng)力損失；徐變較小，有利于減少徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；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；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；有利于提高局部承壓能力，便于后張錨具的布置和減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；小錨具墊板的尺寸；強(qiáng)度早期發(fā)展較快，可較早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工速?gòu)?qiáng)度早期發(fā)展較快，可較早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工速度，提高臺(tái)座、模具、夾具的周轉(zhuǎn)率，降低間接費(fèi)用；度，提高臺(tái)座、模具、夾具的周轉(zhuǎn)率，降低間接費(fèi)用；2、相關(guān)規(guī)范規(guī)定：、相關(guān)規(guī)范規(guī)定： 一般預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于一般預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等

9、級(jí)不低于C30，當(dāng)采用高強(qiáng)鋼絲時(shí)不低于當(dāng)采用高強(qiáng)鋼絲時(shí)不低于C40。三、錨具和夾具三、錨具和夾具1、什么是錨夾具、什么是錨夾具錨具錨具是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件錨固預(yù)應(yīng)力筋的裝置，其對(duì)在構(gòu)件是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件錨固預(yù)應(yīng)力筋的裝置，其對(duì)在構(gòu)件中建立有效的預(yù)應(yīng)力起著至關(guān)重要的作用。中建立有效的預(yù)應(yīng)力起著至關(guān)重要的作用。先張法中的錨具可以重復(fù)使用，也稱為先張法中的錨具可以重復(fù)使用，也稱為夾具夾具。后張法中的錨具不能重復(fù)使用，永久留在構(gòu)件上，稱為后張法中的錨具不能重復(fù)使用，永久留在構(gòu)件上，稱為錨具錨具。2、錨具的要求、錨具的要求對(duì)錨具的要求是：安全可靠、使用有效、節(jié)約鋼材及制安全可靠、使用有效、節(jié)約鋼材及制作簡(jiǎn)

10、單。作簡(jiǎn)單。3、常用的錨夾具錨具按其構(gòu)造形式和錨固原理可分成三種類型：支承式、錨具按其構(gòu)造形式和錨固原理可分成三種類型：支承式、楔緊式及粘結(jié)力錨具楔緊式及粘結(jié)力錨具圖 螺絲端桿錨具（1）支承式錨具）支承式錨具支承式錨具又分為兩種：螺桿螺螺桿螺帽型和鐓頭型；帽型和鐓頭型；A、螺桿螺帽型螺桿螺帽型 在粗鋼筋斷部在粗鋼筋斷部用滾壓法加工螺紋、或焊接上一用滾壓法加工螺紋、或焊接上一根螺絲桿，于張拉后利用螺母對(duì)根螺絲桿，于張拉后利用螺母對(duì)螺桿的支撐作用將預(yù)應(yīng)力筋錨固螺桿的支撐作用將預(yù)應(yīng)力筋錨固在鋼墊板上在鋼墊板上螺桿螺帽型錨具螺桿螺帽型錨具(a) 張拉端 (b) 分散式固定端 (c) 集中式固定端圖 鐓

11、頭錨具B、鐓頭錨 用專門的鐓頭設(shè)備把高強(qiáng)鋼絲的端頭鐓粗成球形，將粗鐓頭支承在錨板孔端面形成錨固，如下圖所示。 夾持鋼絞線的弗式錨具（2）楔緊式錨具）楔緊式錨具A、錨塞式錨具 如下圖所示為法國(guó)的弗萊西奈式鋼絞線錨具。B、夾片式錨具 將預(yù)應(yīng)力筋用夾片楔緊在錐形錨孔中的錨具成為夾片式錨具，適用于單根和多根預(yù)應(yīng)力束。JM12錨具夾持單根鋼絞線的簡(jiǎn)式錨具錨固19根鋼絞線的錨具楔緊式錨具楔緊式錨具（3）粘結(jié)力錨具該種錨具可用于錨固數(shù)十根鋼絲組成的鋼絲束。將鋼絲端頭彎成弧形，再用高標(biāo)號(hào)的混凝土澆成一個(gè)粗頭，張拉后在與構(gòu)件的空隙中加入墊板，如圖所示。各型錨具及千斤頂各型錨具及千斤頂1、提高了構(gòu)件的抗裂能力。、

12、提高了構(gòu)件的抗裂能力。2、增大了構(gòu)件的剛度。、增大了構(gòu)件的剛度。3、充分利用了高強(qiáng)度材料。、充分利用了高強(qiáng)度材料。4、擴(kuò)大了構(gòu)件的應(yīng)用范圍。、擴(kuò)大了構(gòu)件的應(yīng)用范圍。5、工序多、施工復(fù)雜、需要張拉和錨具等、工序多、施工復(fù)雜、需要張拉和錨具等設(shè)備設(shè)備四、 預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)1、柱網(wǎng)最大的預(yù)應(yīng)力工程深圳車港工程桁架柱網(wǎng)：1625m 桁架跨度：45m2、最大預(yù)應(yīng)力鋼桁架工程北京西客站五、 預(yù)應(yīng)力混凝土的發(fā)展3、層數(shù)最多的預(yù)應(yīng)力工程（63層）廣州國(guó)際大廈4、高度最高的預(yù)應(yīng)力工程青島中銀大廈 241m高，58層5、面積最大的單體預(yù)應(yīng)力工程是首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)新航站樓工程8.8萬m2/層，總計(jì)：35萬m2在張拉預(yù)

13、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）所控制的壓表）所控制的總張拉力總張拉力Np,con除以預(yù)應(yīng)力筋面積除以預(yù)應(yīng)力筋面積Ap得到的應(yīng)得到的應(yīng)力稱為力稱為張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力 con。它是預(yù)應(yīng)力筋在在構(gòu)件受荷以前所經(jīng)受的最大應(yīng)力。它是預(yù)應(yīng)力筋在在構(gòu)件受荷以前所經(jīng)受的最大應(yīng)力。張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力 con取值越高，預(yù)應(yīng)力筋對(duì)混凝土的預(yù)壓作用取值越高，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。越大，可以使預(yù)應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用。但但 con取值過高，可能會(huì)在張拉時(shí)引起破斷事故，產(chǎn)生過大取值過高，可能會(huì)在張拉時(shí)引起

14、破斷事故，產(chǎn)生過大應(yīng)力松弛。應(yīng)力松弛。因此，因此，規(guī)范規(guī)范規(guī)定了張拉控制應(yīng)力限值規(guī)定了張拉控制應(yīng)力限值 con。pconpconAN,8.2 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失張拉控制應(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 fptk二、預(yù)應(yīng)力損失二、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，原因，預(yù)應(yīng)力筋中應(yīng)力會(huì)從預(yù)應(yīng)力筋中應(yīng)力會(huì)從 con逐步減少逐步減少，并經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)的，并經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)最終穩(wěn)定下來，這種應(yīng)力降低現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力

15、損失。時(shí)間才會(huì)最終穩(wěn)定下來，這種應(yīng)力降低現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力損失。由于最終穩(wěn)定后的應(yīng)力值才對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生實(shí)際的預(yù)應(yīng)力效果。由于最終穩(wěn)定后的應(yīng)力值才對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生實(shí)際的預(yù)應(yīng)力效果。因此，預(yù)應(yīng)力損失是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中的一個(gè)因此，預(yù)應(yīng)力損失是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中的一個(gè)關(guān)鍵的問題。關(guān)鍵的問題。過高或過低估計(jì)預(yù)應(yīng)力損失，都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的使用性能產(chǎn)生不過高或過低估計(jì)預(yù)應(yīng)力損失，都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的使用性能產(chǎn)生不利影響。利影響。 由于預(yù)應(yīng)力的通過張拉預(yù)應(yīng)力筋得到，由于預(yù)應(yīng)力的通過張拉預(yù)應(yīng)力筋得到，凡是能使預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生縮凡是能使預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生縮短的因素，都將引起預(yù)應(yīng)力損失短的因素，都將引起預(yù)應(yīng)力損失，主要有：主要有：

16、 錨固損失：錨固損失：錨具變形引起預(yù)應(yīng)力筋的回縮、滑移錨具變形引起預(yù)應(yīng)力筋的回縮、滑移摩擦損失：摩擦損失：在預(yù)應(yīng)力筋張拉過程中，后張法在預(yù)應(yīng)力筋張拉過程中，后張法預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦間的摩擦，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)，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。使張拉應(yīng)力造成損失?；炷恋氖湛s和徐變引起的損失混凝土的收縮和徐變引起的損失松弛損失松弛損失：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：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)生松弛松弛，會(huì)引起預(yù)應(yīng)力損失。，會(huì)引起預(yù)應(yīng)力損失。溫差損失：溫差損失：先張法中的先張

17、法中的熱養(yǎng)護(hù)引起的溫差損失熱養(yǎng)護(hù)引起的溫差損失彈性壓縮損失：彈性壓縮損失：混凝土彈性壓縮，后張法中后拉束對(duì)先張拉束造混凝土彈性壓縮，后張法中后拉束對(duì)先張拉束造成的壓縮變形而產(chǎn)生成的壓縮變形而產(chǎn)生分批張拉損失分批張拉損失等。等。三、預(yù)應(yīng)力損失的組合三、預(yù)應(yīng)力損失的組合預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件從預(yù)加應(yīng)力開始即需要進(jìn)行計(jì)算，而預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件從預(yù)加應(yīng)力開始即需要進(jìn)行計(jì)算，而預(yù)應(yīng)力損失是分批發(fā)生的。因此，應(yīng)根據(jù)計(jì)算需要，考慮相應(yīng)階段所損失是分批發(fā)生的。因此，應(yīng)根據(jù)計(jì)算需要，考慮相應(yīng)階段所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失?；炷令A(yù)壓前完成的損失混凝土預(yù)壓前完成的損失 lI；混凝土預(yù)壓后完成的損失混凝土預(yù)壓后完成的損失 lII。根據(jù)上述預(yù)應(yīng)力損失發(fā)生時(shí)間先后關(guān)系，具體組合