預(yù)應(yīng)力混凝土

預(yù)應(yīng)力混凝土第一頁(yè)，共六十二頁(yè)。Contents概念1分類2材料3特性（抗震設(shè)計(jì)、耐久性、應(yīng)力損失、應(yīng)力腐蝕等）4第二頁(yè)，共六十二頁(yè)。預(yù)應(yīng)力混凝土的定義：根據(jù)需要人為地引入某一數(shù)值與分布的內(nèi)應(yīng)力，用以部分或全部抵消外荷載應(yīng)力的一種加筋混凝土。為了更好的了解的這一概念，而后改為：根據(jù)需要人為地引入某一數(shù)值反向荷載，用以部分或全部抵消使用荷載的一種加筋混凝土。第三頁(yè)，共六十二頁(yè)。預(yù)應(yīng)力混凝土的提出

1.普通混凝土抗裂性很差混凝土的極限拉應(yīng)變很低，只有0.0001～0.0015，這時(shí)鋼筋應(yīng)力僅20～30N/mm2,另外提高混凝土的強(qiáng)度也不明顯

2.高強(qiáng)材料得不到充分應(yīng)用裂縫寬度一般應(yīng)限制在0.2～0.3mm以內(nèi)，受拉鋼筋應(yīng)力最高也只能達(dá)到150～250N/mm2

3.結(jié)構(gòu)自重大使用性能不好如用于大跨結(jié)構(gòu)時(shí)，為滿足撓度控制的要求，需要加大截面尺寸來(lái)增大剛度，以致使構(gòu)件的承載力中有較大一部分用于負(fù)擔(dān)結(jié)構(gòu)的自重?？缍仍酱?，自重在承載力中所占比例就越大，很不經(jīng)濟(jì)、不合理、甚至是不可能的第四頁(yè)，共六十二頁(yè)。

構(gòu)件中若采用高強(qiáng)度鋼筋，將使——使用荷載下鋼筋的工作應(yīng)力提高很多，撓度和裂縫寬度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)允許值!

若拉區(qū)最大裂縫控制在0.3mm以內(nèi)的話，鋼筋的拉力僅達(dá)150~250N/mm2,只占高強(qiáng)鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（1000~1300N/mm2）15%~20%

——不能充分利用高強(qiáng)鋼筋的強(qiáng)度！

借助于混凝土的抗壓強(qiáng)度來(lái)補(bǔ)償其抗拉強(qiáng)度的不足，以推遲受拉區(qū)混凝土的開(kāi)裂？即：在構(gòu)件受外荷以前，使它先存在著一種應(yīng)力狀態(tài)（預(yù)加應(yīng)力），用以減小或抵消外荷作用時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力？第五頁(yè)，共六十二頁(yè)。實(shí)際上預(yù)加應(yīng)力的概念在日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐中早有所應(yīng)用。如：第六頁(yè)，共六十二頁(yè)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理

所謂預(yù)應(yīng)力混凝土，就是事先人為地在混凝土或鋼筋混凝土中引入內(nèi)部應(yīng)力，且其數(shù)值和分布恰好能將使用荷載產(chǎn)生的應(yīng)力抵消到一個(gè)合適程度的混凝土。例如，對(duì)混凝土或鋼筋混凝土梁的受拉區(qū)預(yù)先施加壓應(yīng)力，使之建立一種人為的應(yīng)力狀態(tài)，這種應(yīng)力的大小和分布規(guī)律，能有利于抵消使用荷載作用下產(chǎn)生的拉應(yīng)力，因而使混凝土構(gòu)件在使用荷載作用下不致開(kāi)裂，或推遲開(kāi)裂，或者使裂縫寬度減小。這種預(yù)先給混凝土引入內(nèi)部應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，就稱為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。第七頁(yè)，共六十二頁(yè)。預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力混凝土由于事先人為地施加了一個(gè)預(yù)加力，使其在受力方面有許多和普通混凝土結(jié)構(gòu)不同的特點(diǎn)。但是，正正常配筋范圍內(nèi)，預(yù)應(yīng)力混凝土梁的破壞彎矩，主要與構(gòu)建的組成材料的性能有關(guān)，而與是否在受拉鋼筋中施加拉應(yīng)力的影響很小。其破壞彎矩值與同條件下的普通鋼筋混凝土的破壞彎矩值幾乎相同。這說(shuō)明預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)并不能創(chuàng)造出超越其本身材料強(qiáng)度能力之外的奇跡，而只是大大地改善了結(jié)構(gòu)在正常適用階段的工作性能。

第八頁(yè)，共六十二頁(yè)。原理分析以預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁為例，說(shuō)明預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理。

如圖所示，在荷載作用之前，預(yù)先在梁的受壓區(qū)施加偏心壓力Ny,使梁下邊緣混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力σhyx，梁上邊緣產(chǎn)生預(yù)拉應(yīng)力σhy上緣：σhys＝Ny-Ny.e/(bh2/6)

下緣：σhyx＝Ny+Ny.e/(bh2/6)第九頁(yè)，共六十二頁(yè)。

當(dāng)外荷載P作用時(shí)，在梁跨中截面下邊緣產(chǎn)生拉應(yīng)力σhx，梁上邊緣產(chǎn)生壓應(yīng)σhs:上緣：σhs＝＋M/(bh2/6)下緣：σhx＝－M/(bh2/6)

這樣，在預(yù)壓力Ny和外荷載P共同作用下，梁上、下邊緣總應(yīng)力為上述兩項(xiàng)應(yīng)力的疊加：σs=σhys+σhsσx=σhyx+σhx

由此說(shuō)明：由于預(yù)先給混凝土梁施加了預(yù)壓應(yīng)力，使混凝土梁在外荷載P作用下下邊緣所產(chǎn)生的拉應(yīng)力全部（或部分）抵消，因而可避免混凝土出現(xiàn)裂縫（或限制裂縫的大小），混凝土梁可以全截面參加工作。這就相當(dāng)于改善了梁中混凝土的抗拉性能，而且可以達(dá)到充分利用高強(qiáng)鋼材性能的目的。第十頁(yè)，共六十二頁(yè)。第十一頁(yè)，共六十二頁(yè)。預(yù)應(yīng)力混凝土的分類1.按預(yù)應(yīng)力的大小全部預(yù)應(yīng)力部分預(yù)應(yīng)力2.按施加應(yīng)力方法先張法預(yù)應(yīng)力后張法預(yù)應(yīng)力自應(yīng)力預(yù)應(yīng)力3.按預(yù)應(yīng)力筋的粘接狀態(tài)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力4.按施工方法分為預(yù)制法預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆法預(yù)應(yīng)力疊合法預(yù)應(yīng)力第十二頁(yè)，共六十二頁(yè)。預(yù)應(yīng)力混凝土材料·鋼筋的性能強(qiáng)度高較好的塑性、可焊性。

良好的粘結(jié)性。低松弛。

預(yù)應(yīng)力鋼筋一直處于高強(qiáng)受拉應(yīng)力超載情況下發(fā)生脆性破斷，同時(shí)還要求具有良好的加工性能，提高與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度減少預(yù)應(yīng)力損失7.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件一般規(guī)定原因：預(yù)應(yīng)力鋼筋——高應(yīng)力狀態(tài)第十三頁(yè)，共六十二頁(yè)。國(guó)內(nèi)常用的預(yù)應(yīng)力鋼筋有鋼筋、鋼絲、鋼絞線；分為兩大類：1．無(wú)物理屈服點(diǎn)鋼筋（絲）（1）鋼鉸線——由多股（3或7股）高強(qiáng)鋼絲鉸合而成，再經(jīng)低溫回火制成。特點(diǎn)：鋼鉸線比單根鋼絲直徑大，但具有一定的柔性，施工方便且不降低強(qiáng)度。（2）消除應(yīng)力鋼絲——經(jīng)過(guò)低溫回火處理的鋼絲稱為消除應(yīng)力鋼絲。解釋：高碳鋼經(jīng)過(guò)多次冷拔，存在較大的內(nèi)應(yīng)力，需采用低溫回火來(lái)消除內(nèi)應(yīng)力。在外形上分為：光面、刻痕及螺旋肋三種，用φp、φI、φH表示。（3）熱處理鋼筋——用熱軋中碳鋼經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)熱處理后制成的高強(qiáng)度鋼筋。特點(diǎn)：具有強(qiáng)度高、松弛小等特點(diǎn)，以圓盤(pán)形式供應(yīng)，省掉對(duì)焊和整直等工序，施工方便。第十四頁(yè)，共六十二頁(yè)。2．有物理屈服點(diǎn)鋼筋

冷拉低合金鋼——采用熱軋鋼筋經(jīng)冷拉后得到。

特點(diǎn)：鋼筋經(jīng)冷拉后屈服強(qiáng)度提高，塑性有所降低。

鋼筋冷拉后可以提高抗拉強(qiáng)度，當(dāng)鋼筋用于抗壓時(shí)，其強(qiáng)度并不提高。

規(guī)范提倡優(yōu)先采用強(qiáng)度高、性能好的預(yù)應(yīng)力鋼筋（鋼絲、鋼鉸線）。注：鋼筋冷拔后則同時(shí)提高抗拉及抗壓強(qiáng)度。第十五頁(yè)，共六十二頁(yè)。補(bǔ)充：鋼筋的冷拉與冷拔1.鋼筋的冷拉在常溫下將有明顯流幅的鋼筋拉伸到強(qiáng)化階段k點(diǎn)，然后卸載，卸載后鋼筋將沿k直線恢復(fù)到0’，鋼筋產(chǎn)生殘余變形00’。如果再?gòu)埨瑧?yīng)力應(yīng)變曲線，將沿0’kd變化，轉(zhuǎn)折點(diǎn)高于冷拉前屈服點(diǎn)b，但流幅不明顯。時(shí)效硬化——冷拔后，若停留相當(dāng)時(shí)間或高溫作用后再?gòu)埨€將沿0’kk’變化，轉(zhuǎn)折點(diǎn)提高到k’點(diǎn)。工程應(yīng)用：一方面提高鋼筋的屈服強(qiáng)度，同時(shí)鋼筋的長(zhǎng)度也延長(zhǎng)了，從而達(dá)到節(jié)約鋼材的目的。第十六頁(yè)，共六十二頁(yè)。2．鋼筋的冷拔將直徑為6~8mm的鋼筋在常溫下通過(guò)比自身直徑小0.5~1mm的鎢金拔絲模冷拔而成。鋼筋在通過(guò)拔絲模后受到很大的側(cè)向擠壓而產(chǎn)生塑性變形，迫使鋼材內(nèi)部發(fā)生變化而提高鋼筋的強(qiáng)度第十七頁(yè)，共六十二頁(yè)?！兑?guī)范》規(guī)定：預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30，當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋時(shí)預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40?；炷列阅芨邚?qiáng)度

收縮小、徐變小快硬、早強(qiáng)

7.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件一般規(guī)定第十八頁(yè)，共六十二頁(yè)。截面形狀和尺寸通常是：梁高h(yuǎn)=(1/20—1/14)l0，也可取非預(yù)應(yīng)力梁高的70%左右；梁腹寬b=(1/10—1/6)h（宜小些）一般情況，截面的寬高比宜小，翼緣和腹板的厚度也不宜大。第十九頁(yè)，共六十二頁(yè)。預(yù)加應(yīng)力的方法

根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)間的先后，習(xí)慣上把預(yù)加應(yīng)力方法分為先張法后張法同張法第二十頁(yè)，共六十二頁(yè)。先張法施工（a)鋼筋就位(b)張拉鋼筋，并臨時(shí)固定，然后澆混凝土（c)養(yǎng)護(hù)后，切斷放松鋼筋第二十一頁(yè)，共六十二頁(yè)。1.主要張拉程序：先在臺(tái)座上按規(guī)定設(shè)計(jì)要求將鋼筋張拉到控制應(yīng)力→并用錨具臨時(shí)固定→澆注砼→待砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%以上切斷放松鋼筋。2.主要張拉程序：先在臺(tái)座上按規(guī)定設(shè)計(jì)要求將鋼筋張拉到控制應(yīng)力→并用錨具臨時(shí)固定→澆注砼→待砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%以上切斷放松鋼筋。3.特點(diǎn)：施工簡(jiǎn)單、靠粘結(jié)力自錨，不必耗費(fèi)特制錨具，臨時(shí)錨具可以重復(fù)使用（一般稱工具式錨具或夾具），大批量生產(chǎn)時(shí)經(jīng)濟(jì)，質(zhì)量穩(wěn)定。使用于中小型構(gòu)件工廠化生產(chǎn)。

第二十二頁(yè)，共六十二頁(yè)。后張法（有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力）先澆砼，待砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%以上，再?gòu)埨摻睿ㄤ摻钍?.1預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念第二十三頁(yè)，共六十二頁(yè)。1

其主要張拉程序：為埋管制孔→澆砼→抽管→養(yǎng)護(hù)穿筋張拉→錨固→灌漿（防止鋼筋生銹）。2傳力途徑：依靠錨具阻止鋼筋的彈性回彈，使截面砼獲得預(yù)壓應(yīng)力。3特點(diǎn)：這種方法設(shè)備簡(jiǎn)單，不需要張拉臺(tái)座，生產(chǎn)靈活，但需要可靠的錨具及千斤頂，錨具用鋼量大，適用大型構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)施工。這種做法鋼筋與砼結(jié)為整體稱為有粘結(jié)力預(yù)應(yīng)力砼。有粘結(jié)力預(yù)應(yīng)力砼由于粘結(jié)力（阻力）的作用使得預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力降低，導(dǎo)致砼得到壓應(yīng)力降低，所以應(yīng)設(shè)法減少這種粘結(jié)力。第二十四頁(yè)，共六十二頁(yè)。后張法無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土2.3.1張拉程序：預(yù)應(yīng)力鋼筋沿全長(zhǎng)外表涂刷瀝青油氈等潤(rùn)滑防腐材料→包上塑料護(hù)套或套管（預(yù)應(yīng)力鋼筋與砼不建立粘結(jié)力）→澆砼養(yǎng)護(hù)→張拉鋼筋→錨固2.3.2特點(diǎn)：施工時(shí)跟普通砼一樣，將鋼筋放入設(shè)計(jì)位置可以直接澆砼，不必要預(yù)留孔洞、穿筋、灌漿，簡(jiǎn)化施工程序，由于無(wú)粘結(jié)力預(yù)應(yīng)力砼得到有效預(yù)壓應(yīng)力增大，降低造價(jià)，適用于跨度大（6m)的曲線配筋的梁體無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束無(wú)粘結(jié)的鋼絞線是`用防腐油脂涂在鋼絞線表面，并用外塑料護(hù)套而成第二十五頁(yè)，共六十二頁(yè)。同張法1.張拉工藝：一般是利用膨脹水泥配制混凝土，使它在硬化過(guò)程中不但不發(fā)生凝縮，反而發(fā)生膨脹。在混凝土膨脹的時(shí)候，配置在體中的預(yù)應(yīng)力筋就被張拉，而混凝土本身則由于膨脹受到鋼筋的限制而同時(shí)獲得預(yù)壓應(yīng)力。2傳力途徑：人們把這種依靠混凝土自身膨脹來(lái)張拉鋼筋而產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力。人們把這種依靠混凝土自身膨脹來(lái)張拉鋼筋而產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力叫做自應(yīng)力，把采用這種方法的預(yù)應(yīng)力混凝土叫做自應(yīng)力混凝土。

我國(guó)目前已采用自應(yīng)力混凝土大規(guī)模生產(chǎn)承插口管道，起最大直徑已達(dá)1200mm。第二十六頁(yè)，共六十二頁(yè)。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)件穿預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固鋼筋，孔道灌漿比較先、后張法第二十七頁(yè)，共六十二頁(yè)?？拐鹪O(shè)計(jì)第二十八頁(yè)，共六十二頁(yè)。第二十九頁(yè)，共六十二頁(yè)。第三十頁(yè)，共六十二頁(yè)。第三十一頁(yè)，共六十二頁(yè)。第三十二頁(yè)，共六十二頁(yè)。第三十三頁(yè)，共六十二頁(yè)。第三十四頁(yè)，共六十二頁(yè)。第三十五頁(yè)，共六十二頁(yè)。第三十六頁(yè)，共六十二頁(yè)。第三十七頁(yè)，共六十二頁(yè)。第三十八頁(yè)，共六十二頁(yè)。1混凝土結(jié)構(gòu)植筋的錨固材料應(yīng)采用快硬、高強(qiáng)、無(wú)收縮、后期性能穩(wěn)定的材料，并應(yīng)具有可靠耐火性能，滿足建筑防火規(guī)范的相應(yīng)構(gòu)件耐火極限要求。2在彎曲屈服部位或抗震結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大非彈性變形的部位，植筋錨固的使用應(yīng)慎重。

3植筋錨固區(qū)混凝土除強(qiáng)度要求外，混凝土有可靠的橫向約束是必要條件。4植筋錨固長(zhǎng)度的確定，應(yīng)依據(jù)可靠的考慮多因素影響的試驗(yàn)確定鋼筋錨固長(zhǎng)度取值，如無(wú)可靠的試驗(yàn)依據(jù)還是應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定值采用。第三十九頁(yè)，共六十二頁(yè)。耐久性1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問(wèn)題

近些年來(lái)，鋼材的強(qiáng)度隨著科技的進(jìn)步逐步提高，為發(fā)展高效混凝土提供了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。目前，預(yù)應(yīng)力科學(xué)已被廣泛應(yīng)用于土木，水利等工程中。同普通混凝土一樣，預(yù)應(yīng)力混凝土在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，其性能也會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸衰退，其實(shí)質(zhì)就是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題。施工技術(shù)等各方面的影響，可能產(chǎn)生各種裂縫，有些裂縫甚至在投入使用前就已經(jīng)出現(xiàn)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的裂縫有橫向裂縫，縱向裂縫，腹板斜裂縫，表面龜裂等。

。第四十頁(yè)，共六十二頁(yè)。耐久性

1橫向裂縫橫向裂縫多發(fā)生在運(yùn)營(yíng)期間，超載等各種原因使預(yù)應(yīng)力的損失超過(guò)設(shè)計(jì)預(yù)想，都可能導(dǎo)致橫向裂縫的發(fā)生。此外，由于徐變上拱的發(fā)生和發(fā)展，在梁的上翼緣也會(huì)產(chǎn)生橫向裂縫，而且隨著徐變的發(fā)展，而當(dāng)橋上荷載較大時(shí)，這種裂縫又會(huì)又會(huì)暫時(shí)閉合。施工期間內(nèi)出現(xiàn)橫向裂縫主要是控制不當(dāng)，如底座下沉，施加預(yù)應(yīng)力滯后，受到?jīng)_擊等。2縱向裂縫縱向裂縫是預(yù)應(yīng)力梁最嚴(yán)重的一種裂縫。首先，預(yù)應(yīng)力筋張拉是預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁預(yù)制過(guò)程最為關(guān)鍵的一道工序，張拉力設(shè)計(jì)值由計(jì)算確定。張拉過(guò)大，則可能使梁體上翼緣混凝土產(chǎn)生豎向裂紋，下翼緣產(chǎn)生。

第四十一頁(yè)，共六十二頁(yè)。3腹板斜裂縫一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)人員對(duì)正截面強(qiáng)度都比較重視，而往往忽視了斜截面強(qiáng)度或主拉應(yīng)力在支座附近梁體下部既有彎矩又有剪力，因彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力和因剪力產(chǎn)生的剪應(yīng)力形成斜向的主拉應(yīng)力，當(dāng)主拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即產(chǎn)生與主拉應(yīng)力相垂直的斜向裂縫。4表面龜裂預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在預(yù)制時(shí)容易產(chǎn)生龜裂，其原因除了由于混凝土配合比不合適，施工和易性控制不嚴(yán)格，個(gè)別部位混凝土澆筑不均勻外，還有鋼筋保護(hù)層偏差大的影響。最常見(jiàn)的是養(yǎng)護(hù)過(guò)程中升降溫過(guò)快第四十二頁(yè)，共六十二頁(yè)。應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力腐蝕斷裂

金屬應(yīng)力腐蝕斷裂基本概念

應(yīng)力腐蝕斷裂是指金屬結(jié)構(gòu)在拉伸應(yīng)力和腐蝕環(huán)境的共同作用下引起的斷裂。兩者缺一不可，

相互促進(jìn)，但并不是簡(jiǎn)單加合。應(yīng)力腐蝕斷裂是危害最大的腐蝕形態(tài)之一，產(chǎn)生這類腐蝕必須同時(shí)具備幾個(gè)條件：特定環(huán)境(包括介質(zhì)成分，濃度，雜質(zhì)和溫度)，足夠大的拉伸應(yīng)力(超過(guò)某極限值)，特定的合金成分和組織(包括晶粒大小，晶粒取向，形態(tài)，相結(jié)構(gòu)；各類缺陷，加工狀態(tài)等)，才能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂?？傊瑧?yīng)力腐蝕是與環(huán)境因素，力學(xué)因素和冶金因素密切相關(guān)。

金屬在無(wú)裂紋，無(wú)缺陷的情況下，應(yīng)力腐蝕斷裂可分為三個(gè)階段。萌生階段，即由于腐蝕引起的裂紋或蝕坑階段，也就是導(dǎo)致應(yīng)力集中的裂紋源的孕育階段。接著為裂紋發(fā)展階段，即有裂紋源

或蝕坑達(dá)到極限應(yīng)力單位面積所能承受的最大荷載為止的這一階段。最后是失穩(wěn)斷裂階段。前一階段受應(yīng)力影響很小，時(shí)間長(zhǎng)，約占斷裂時(shí)間的90％，后兩階段時(shí)間短，為總斷裂的10％。在有裂紋

的情況下，應(yīng)力腐蝕斷裂過(guò)程只有裂紋擴(kuò)展階段和失穩(wěn)快速斷裂兩個(gè)階段。第四十三頁(yè)，共六十二頁(yè)。應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力腐蝕的條件

(1)足夠大的拉應(yīng)力根據(jù)金屬腐蝕學(xué)基本原理，金屬材料在沒(méi)有腐蝕的條件下，對(duì)于光滑構(gòu)件，只有當(dāng)材料拉應(yīng)力低于抗拉強(qiáng)度時(shí)才會(huì)發(fā)生斷裂。但在應(yīng)力腐蝕條件下，同樣材料在拉應(yīng)力腐蝕條件下，同樣在拉應(yīng)力低于抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)引起應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中拉應(yīng)力可能是冷加工焊接或機(jī)械束縛引起的殘余應(yīng)力，也可能是使用條件下的外加的，引起的應(yīng)力腐蝕的拉應(yīng)力值一般低于材料的屈服極限。預(yù)應(yīng)力筋張拉后在自身截面上會(huì)建立一定拉應(yīng)力，該拉應(yīng)力大于其發(fā)生應(yīng)力腐蝕的門(mén)檻應(yīng)力。

(2)侵蝕性介質(zhì)的存在尤其是腐蝕介質(zhì)，對(duì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂十分必要，只有在一定合金和一定環(huán)境的組合情況下才能發(fā)生這類腐蝕斷裂。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的高強(qiáng)度鋼絲，鋼絞線屬于低碳鋼，其在NaOH水溶液，醋酸水溶液，氨，碳酸鹽和中碳鹽溶液，海洋大氣，工業(yè)大氣，濃硝酸，硝酸和硫酸混合酸介質(zhì)中，有發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂的可能(3)金屬的應(yīng)力腐蝕敏感性合金和含有雜質(zhì)的金屬比純金屬容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。預(yù)應(yīng)力鋼筋含有多種化學(xué)成分，因此屬于應(yīng)力腐蝕敏感型金屬。第四十四頁(yè)，共六十二頁(yè)。。(4)預(yù)應(yīng)力鋼筋表面存在局部缺陷

預(yù)應(yīng)力筋在拉應(yīng)力作用下，裂縫一般是在引起局部腐蝕的介質(zhì)中生核。鋼絲，鋼絞線所有可能的缺陷及涂層保護(hù)膜上的亞微觀裂縫均可能是裂紋生核的地方，它們顯著的提高預(yù)應(yīng)力筋在應(yīng)力作用下的腐蝕傾向。裂紋生核后，在裂紋或蝕坑內(nèi)部便出現(xiàn)了閉塞電池腐蝕，并且裂紋內(nèi)部各處的介質(zhì)濃度也會(huì)有很大差別。腐蝕介質(zhì)的這種不均勻性會(huì)導(dǎo)致裂紋內(nèi)部各處有不同的陰極極化曲線，從而使裂紋繼續(xù)向縱深發(fā)展。第四十五頁(yè)，共六十二頁(yè)。提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的幾點(diǎn)措施

1.預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的裂縫控制(1)改善混凝土材料的性能選用干縮較小的水泥品種，合理調(diào)整混凝土的配合比，采用低水灰比，降低砂率，采用中粗砂，參合適量的外加劑，如高效減水劑，減低收縮劑，膨脹劑等。(2)加強(qiáng)混凝土澆搗的控制和加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)在振搗過(guò)程中既要確保混凝土的密實(shí)，又要避免過(guò)度振搗。加強(qiáng)噴水保濕養(yǎng)護(hù)，大面積混凝土暴露部位要覆蓋上草袋，對(duì)于一些重要的構(gòu)件可以在其表面，噴蓋一層防水薄膜。(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)減少收縮和溫度變形的影響以及加大抵抗變形的能力。適當(dāng)加強(qiáng)梁的腰部鋼筋量以及增加板面鋼筋，以分散裂縫的作用和控制裂縫的發(fā)展，必要時(shí)設(shè)置后澆帶，分片間隔施工。(4)加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的底模支撐做好支撐的地基土處理，以減小基礎(chǔ)的沉降量，支撐與其他非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件支撐的聯(lián)系，在拆除側(cè)模時(shí)要d"b從事，防止預(yù)應(yīng)力構(gòu)件底模支撐松動(dòng)，禁止使用木支撐。第四十六頁(yè)，共六十二頁(yè)。2.提高混凝土的保護(hù)質(zhì)量(1)設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)加厚保護(hù)層厚度要防止鋼筋銹蝕，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)規(guī)范要求，適當(dāng)加厚混凝土保護(hù)層厚度(保護(hù)層不宜太厚，否則構(gòu)件有效高度減小，受力時(shí)將加大裂縫寬度)。(2)在混凝土表面制備防護(hù)涂層在混凝土表面制備表面防護(hù)涂層是防止混凝土腐蝕的有效方法，一般在混凝土完全養(yǎng)護(hù)完畢或?qū)εf混凝土結(jié)構(gòu)的疏松空隙進(jìn)行表面預(yù)處理后再進(jìn)行，形成一層抗?jié)B和耐久的防腐隔離層，能有效阻止腐蝕介質(zhì)在混凝土使用過(guò)程中侵入，成為阻止腐蝕介質(zhì)進(jìn)入混凝土的一道防線，同時(shí)也起到美化環(huán)境的作用?；炷帘砻嫱繉影醋饔脵C(jī)理分為封閉型和隔離型兩大類，工程應(yīng)用時(shí)往往將封閉和隔離作用聯(lián)合起來(lái)使用，以加強(qiáng)防護(hù)效果。混凝土表面涂層已越來(lái)越受到重視并在世界各國(guó)獲得普遍使用，除了有大量應(yīng)用實(shí)例和較長(zhǎng)應(yīng)用歷史外，又以法規(guī)形式制定很多標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)混凝土所處腐蝕環(huán)境分類，涂層設(shè)計(jì)，施工工藝，涂層性能檢測(cè)，甚至涂層使用壽命等都進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定。第四十七頁(yè)，共六十二頁(yè)。防止預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力腐蝕斷裂(1)減少腐蝕方面采取措施。首先，要選用質(zhì)量好的預(yù)應(yīng)力鋼筋材料，盡量避免預(yù)應(yīng)力筋中含有對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感的金屬材料。(2)設(shè)計(jì)時(shí)金屬設(shè)備結(jié)構(gòu)時(shí)要力求合理，盡量減小應(yīng)力集中和避免積存腐蝕介質(zhì)；減少介質(zhì)的腐蝕性，在介質(zhì)中添加緩蝕劑，采用保護(hù)層和陰極保護(hù)可以防止或抑制金屬的應(yīng)力腐蝕。第四十八頁(yè)，共六十二頁(yè)。預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力是一個(gè)不斷變化的值。在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的施工及使用過(guò)程中，由于張拉工藝、材料特性以及環(huán)境條件的影響等原因，預(yù)應(yīng)力筋中的拉應(yīng)力是不斷降低的。這種預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力的降低，即為預(yù)應(yīng)力損失。滿足設(shè)計(jì)需要的預(yù)應(yīng)力筋中的拉應(yīng)力，應(yīng)是張拉控制應(yīng)力扣除預(yù)應(yīng)力損失后的有效預(yù)應(yīng)力。因此，一方面需要預(yù)先確定預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)的初始應(yīng)力(一般稱為張拉控制應(yīng)力)，另一方而要準(zhǔn)確估算預(yù)應(yīng)力損失值。第四十九頁(yè)，共六十二頁(yè)。1.錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失σl1

當(dāng)為直線型預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)式中a——張拉端錨具變形和鋼筋回縮值；

l——張拉端至錨固端之間的距離。減少此項(xiàng)損失的措施有：①選擇變形小或預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)縮小的錨具，盡量減少墊板數(shù)；②對(duì)先張法構(gòu)件，選擇長(zhǎng)臺(tái)座。第五十頁(yè)，共六十二頁(yè)。2.預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失σl2式中k——考慮孔道局部偏差對(duì)摩擦影響的系數(shù)：

x——張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度，可近似取該孔道在縱軸上的投影長(zhǎng)度，

μ——預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁的摩擦系數(shù)，

θ——從張拉端至計(jì)算截面曲線型孔道部分切線的夾角當(dāng)?shù)谖迨豁?yè)，共六十二頁(yè)。減少該項(xiàng)損失，可采取以下措施

①對(duì)較長(zhǎng)的構(gòu)件可在兩端進(jìn)行張拉；②采用超張拉，張拉程序可采用：

當(dāng)?shù)谝淮螐埨?.1σcon時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力沿EHD分布，當(dāng)張拉應(yīng)力降至0.85σcon，由于鋼筋回縮受到孔道反向摩擦力的影響，預(yù)應(yīng)力沿FGHD分布，當(dāng)再?gòu)埨力襝on時(shí)，鋼筋應(yīng)力沿CFGHD分布，可見(jiàn)，超張拉鋼筋中的應(yīng)力比一次張拉至σcon的應(yīng)力分布均勻，預(yù)應(yīng)力損失要小一些。

第五十二頁(yè)，共六十二頁(yè)。3.混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間溫差引起的損失σl3

為了縮短先張法構(gòu)件的生產(chǎn)周期，混凝土常采用蒸汽養(yǎng)護(hù)辦法。升溫時(shí)，新澆的混凝土尚未結(jié)硬，預(yù)應(yīng)力筋與臺(tái)座之間的溫差△t使鋼筋受熱自由伸長(zhǎng)，但兩端的臺(tái)座是固定不動(dòng)的，即距離保持不變，于是鋼筋就松了，鋼筋的應(yīng)力降低；降溫時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土已黏結(jié)成整體，加上兩者的溫度線膨脹系數(shù)相近，二者能夠同步回縮，放松鋼筋時(shí)因溫度上升鋼筋伸長(zhǎng)的部分已不能回縮，因而產(chǎn)生了溫差損失。僅先張法構(gòu)件有該項(xiàng)損失。

σl3=2△t（N/mm2）7.3預(yù)應(yīng)力損失第五十三頁(yè)，共六十二頁(yè)。對(duì)應(yīng)措施①采用二次升溫養(yǎng)護(hù)。先在常溫下養(yǎng)護(hù)至混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C7.5～C10，再逐漸升溫至規(guī)定的養(yǎng)護(hù)溫度，這時(shí)可認(rèn)為鋼筋與混凝土已結(jié)成整體，能夠一起脹縮而不引起預(yù)應(yīng)力損失;②在鋼模上張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋。由于鋼模和構(gòu)件一起加熱養(yǎng)護(hù)，升溫時(shí)兩者溫度相同，可不考慮此項(xiàng)損失。第五十四頁(yè)，共六十二頁(yè)。4鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失σl4鋼筋的應(yīng)力松弛是指鋼筋在高應(yīng)力作用下及鋼筋長(zhǎng)度不變條件下，其應(yīng)力隨時(shí)間增長(zhǎng)而降低的現(xiàn)象。鋼筋應(yīng)力松弛有以下特點(diǎn)：①應(yīng)力松弛與時(shí)間有關(guān)，開(kāi)始快，以后慢；②應(yīng)力松弛與鋼材品種有關(guān)。冷拉鋼筋、熱處理鋼筋的應(yīng)力松弛損失比碳素鋼絲、冷拔低碳鋼絲、鋼絞線要??；③張拉控制應(yīng)力σcon高，應(yīng)力松弛大。

采用超張拉可使應(yīng)力松弛損失有所降低。超張拉程序?yàn)?

因?yàn)樵谳^高應(yīng)力下持荷兩分鐘所產(chǎn)生的松弛損失與在較低應(yīng)力下經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才能完成的松弛損失大體相當(dāng)，所以經(jīng)過(guò)超張拉后再?gòu)埨力襝on時(shí)，一部分松弛損失已完成。第五十五頁(yè)，共六十二頁(yè)。5.混凝土的收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失σl5混凝土結(jié)硬時(shí)產(chǎn)生體積收縮，在預(yù)壓力作用作用下，混凝土?xí)l(fā)生徐變，這都會(huì)使構(gòu)件縮短，構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋跟著回縮，造成預(yù)應(yīng)力損失。先張法構(gòu)件

后張法構(gòu)件

第五十六頁(yè)，共六十二頁(yè)。式中

σpc,σpc′——分別為完成第一批預(yù)應(yīng)力損失后受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點(diǎn)處混凝土法向壓應(yīng)力；fcu′——施加預(yù)應(yīng)力時(shí)混凝土的實(shí)際立方體抗壓強(qiáng)度。一般fcu′不等于構(gòu)件混凝土的立方體強(qiáng)度f(wàn)cu，但要求fcu≥0.75fcu′；

7.3預(yù)應(yīng)力損失第五十七頁(yè)，共六十二頁(yè)。ρ，ρ′——受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的配筋率。

先張法構(gòu)件

后張法構(gòu)件

式中Ap,Ap′——分別為受拉區(qū)和受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積，對(duì)稱配筋的構(gòu)件，取ρ，ρ′，此時(shí)配筋率應(yīng)按鋼筋截面面積的一半進(jìn)行計(jì)算；

A0,An′——

分別為混凝土換算截面積、凈截面面積。

7.3預(yù)應(yīng)力損失第五十八頁(yè)，共六十二頁(yè)。6.用螺旋式預(yù)應(yīng)力