重點難點預應力砼復習進程

重點難點預應力砼一、預應力混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理

設有一鋼筋混凝土簡支梁，計算跨徑為L，截面為b×h，承受均布荷載q(含自重在內(nèi))，其跨中最大彎矩為M=qL2/8，由均布荷載產(chǎn)生的跨中截面的應力為

鋼筋混凝土簡支梁一種方法是：先在截面重心處施加預壓力，

產(chǎn)生的截面應力為

在預加力Ny和均布荷載q共同作用下，將該預加應力與均布荷載應力疊加，求得截面上、下緣的總應力為另一種方法是：在距截面下緣h/3處（即偏心距e=h/6）處，施加預應力產(chǎn)生的截面應力為

在Ny和q共同作用下，上、下緣的總應力為

由于預先給混凝土梁施加了預壓應力，使混凝土梁在均布荷載q作用下截面下邊緣所產(chǎn)生的拉應力全部被抵消，可以避免混凝土出現(xiàn)裂縫，混凝土梁可以全截面參加工作，因而改善了梁中混凝土的抗拉性能。上述截面應力疊加使得混凝土不出現(xiàn)拉應力，說明了預應力混凝土結(jié)構(gòu)工作的基本原理。

預應力混凝土結(jié)構(gòu)設計計算的關鍵問題:預加力的大小以及預加力的作用點位置

二、加筋混凝土結(jié)構(gòu)的分類（一）國外加筋混凝土的分類將加筋混凝土按預加應力的大小劃分為如下四級：

Ⅰ級：全預應力

Ⅱ級：有限預應力

Ⅲ級：部分預應力

Ⅳ級：普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。對部分預應力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性強調(diào)不夠

（二）國內(nèi)加筋混凝土的分類按其預應力度分成：全預應力混凝土、部分預應力混凝土鋼筋混凝土預應力度（λ）：由預加應力大小確定的消壓彎矩M0與外荷載產(chǎn)生的彎矩M的比值。即

=M0/M

式中：M0——消壓彎矩。即將控制截面邊緣由預加力產(chǎn)生的預壓應力抵消為零時所施加的荷載彎矩。

M——使用荷載（不包括預加力）作用下控制截面的彎矩；

全預應力混凝土結(jié)構(gòu)——沿預應力筋方向的正截面不應出現(xiàn)拉應力，即≥1

部分預應力混凝土結(jié)構(gòu)——沿預應力筋方向的正截面出現(xiàn)拉應力或出現(xiàn)不超過規(guī)定寬度的裂縫，即1>>0；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)——不施加預加應力的混凝土結(jié)構(gòu)，即

=0部分預應力混凝土構(gòu)件分為A類和B類

A類：構(gòu)件正截面混凝土的法向拉應力，不超過規(guī)定的極限。

對于受彎構(gòu)件：荷載組合I時為0.8Rlb（Rlb為混凝土抗拉標準強度）；荷載組合II或組合III時為0.9Rlb

。

B類：構(gòu)件正截面混凝土的拉應力允許超過A類構(gòu)件規(guī)定的極限。但當出現(xiàn)裂縫時，其裂縫寬度不得超過允許限值。三、預應力混凝土結(jié)構(gòu)的特點優(yōu)點

（1）節(jié)省材料，減輕自重，增加跨越能力（2）提高構(gòu)件的抗裂性、增加截面剛度。（3）可以減小混凝土梁的豎向剪力和主拉應力（4）結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全可靠（5）預加力還可以作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接手段，促進了橋梁結(jié)構(gòu)新體系與施工方法的發(fā)展。缺點

（1）最主要的問題是在使用階段如何保持有效預應力不至于降低到過?。?）需要有一定的專門設備和配備一支技術(shù)較熟練的專業(yè)隊伍。（3）預應力反拱度不易控制。1．先張法先將預應力鋼筋張拉并錨固在張力臺坐上，后澆筑構(gòu)件混凝土，待混凝土達到足夠的強度后再放張，以此實現(xiàn)預加力的方法第二節(jié)預加應力的技術(shù)與設備一、預加應力的主要方法先張法的特點不專設永久錨具。施工工序簡單，張拉鋼筋時用臨時錨具固定，可以重復使用。在大批量生產(chǎn)時，先張法構(gòu)件比較經(jīng)濟，質(zhì)量也比較穩(wěn)定。預應力筋通常采用直線配筋，不同截面的預加力作用點不能隨使用荷載彎矩的變化而調(diào)整，因而，先張法只適用于中小跨徑受彎構(gòu)件。2．后張法后張法，是先澆筑構(gòu)件混凝土，待混凝土結(jié)硬后，利用預設在混凝土構(gòu)件內(nèi)的孔道穿入預應力筋，再在梁體上張拉錨固筋束的方法。后張法的特點:

后張法的錨固通過專門的錨具來實現(xiàn).

后張法預制構(gòu)件不需要專門的張拉臺座，可以工廠制作，也可以工地現(xiàn)場預制。預應力筋通常采用曲線配筋，不同截面的預加力作用點隨使用荷載彎矩的變化而調(diào)整，因而，后張法適用于大跨徑受彎構(gòu)件。

先張法是先張拉鋼筋，靠粘結(jié)力來傳遞并保持預加應力的。

后張法是先澆筑構(gòu)件混凝土，靠工作錨具來傳遞和保持預加應力的；

預應力技術(shù)的關鍵是錨具。先張法所用的臨時錨具稱為工具錨，又稱為夾具。后張法所用的永久性錨具稱為工作錨。二、錨具（一）對錨具的要求：受力安全可靠；預應力損失要??；構(gòu)造簡單、緊湊，制作方便，用鋼量少；張拉錨固方便迅速，設備簡單

（二）錨具的分類：按其傳力錨固受力原理，可分為三類：（1）依靠摩阻力錨固的錨具。（2）依靠承壓錨固的錨具。（3）依靠粘結(jié)力錨固的錨具。

對于不同形式的錨具，往往需要有專門的張拉設備配套使用。因此，在設計施工中，錨具與張拉設備的選擇，應同時考慮。

（三）橋梁結(jié)構(gòu)中幾種常用的錨具1.錐形錨具錐形錨（又稱為弗式錨），主要用于鋼絲束的錨固。2.墩頭錨具墩頭錨主要用于錨固鋼絲束，也可錨固直徑14mm以下的鋼筋束3.鋼筋螺紋錨具當采用高強粗鋼筋作為預應力筋束時，可采用螺旋紋錨具錨固4.夾片錨具（2）扁形夾片錨具（1）鋼絞線夾片錨5.固定端錨具（1）

擠壓錨具（2）壓花錨具6.連接器（1）

錨頭連接器（2）接長連接器1．千斤頂三、預加應力的其他設備

2．

制孔器（1）抽拔橡膠管。（2）螺旋金屬波紋管（簡稱波紋管）。

3．穿索機（1）液壓式(橋梁中多用)。（2）電動式

4．

壓漿機

壓漿機是孔道灌漿的主要設備。主要由灰漿攪拌桶、貯漿桶和壓送灰漿的灰漿泵以及供水系統(tǒng)組成。壓漿機的最大工作壓力可達約1.50Mpa（15個大氣壓），可壓送的最大水平距離為150m，最大豎直高度為40m。

5．

張拉臺座先張法生產(chǎn)預應力混凝土構(gòu)件時，需設置用作張拉和臨時錨固筋束的張拉臺座。第三節(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)的材料一、混凝土1.強度高：必須采用高標號混凝土,（只有高強度混凝土，才能承受很大的壓應力,同時，對于先張法構(gòu)件，可增大混凝土的粘接強度，對于后張法構(gòu)件，可增大端部混凝土的承壓能力）

混凝土標號不宜低于C30

當采用碳素鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋時，混凝土標號≥C40。

2.收縮、徐變小3.快硬、早強

二、鋼材

1.強度高：混凝土預應力的大小，取決于預應力鋼筋張拉應力的大小。普通鋼筋，由于強度不高，經(jīng)過一段時間后，預應力喪失殆盡。只有高強鋼筋，才能克服各種因素造成的預應力損失，建立預應力。

2.較好的塑性和可焊性

3.良好的粘結(jié)性能

4.應力松弛損失低

三、預應力筋的種類1.冷拉熱軋鋼筋

2.熱處理鋼筋（多）3.高強度鋼絲4.鋼絞線（多）5.冷拔低碳鋼絲

“單控”：冷拉操作時，僅單一控制冷拉率

“雙控”：冷拉操作時，同時控制冷拉應力和冷拉率

注意：冷拉只能提高抗拉強度，不能提高抗壓強度

混凝土收縮、徐變的計算

1.混凝土的徐變變形計算

混凝土的徐變與混凝土的應力關系極大。

當混凝土應力h>0.6Ra時，混凝土的徐變?yōu)榉蔷€性徐變。如果h值過大，則徐變應變急劇增加，不再收斂，將導致混凝土破壞。

故一般?。?.75～0.80）Ra作為混凝土的長期極限強度（也稱為徐變極限強度）。當混凝土所承受的長期應力h0.5Ra

時，其徐變應變值c與混凝土應力h之間存在線性關系，此時混凝土的徐變變形可寫成c——所計算的徐變應變值e——加載（h作用）時的彈性應變（即急變）值；——徐變應變與彈性應變的比例系數(shù)，一般稱為徐變系數(shù)（亦稱徐變特征值）。

對于用硅酸鹽水泥配制的中等程度的普通混凝土，在要求不十分精確時，混凝土徐變c可以用下述方法近似求得。

(1)首先計算構(gòu)件的理論厚度hLAh——構(gòu)件的橫截面面積（cm2）u——構(gòu)件與大氣接觸的周邊長度（cm）。（cm）(2)根據(jù)相對濕度，受荷載時混凝土的齡期（天）及hL查表12-2得到徐變系數(shù)的終值

(3)圖12-12得到任一時刻t時，徐變系數(shù)與徐變終值的比值，則（4）混凝土在任一時刻t的徐變，2.混凝土的收縮變形計算

混凝土的硬化收縮應變是非受力變形。

它的變形規(guī)律和徐變相似，也是隨時間延續(xù)而增加，初期硬化時收縮變形明顯，以后逐漸變緩。

一般第一年的應變可達到（0.15～0.4）×10-3，收縮變形可延續(xù)至數(shù)年，其終值可達(0.2～0.6)×10-3。

對于硅酸鹽水泥配制的中等稠度的普通混凝土，在不要求十分精確時，混凝土的收縮應變可按下式近似計算（與徐變類似）——收縮應變與其收縮應變終值的比值[比徐變變形少步驟（4）]

圖12-12徐變系數(shù)(t,)和收縮應變(t,)與其

最終的比值曲線圖大氣條件徐變系數(shù)終極值和收縮應變終值

相對濕度75%相對濕度55%(cm)(cm)206020