混凝土结构设计-预应力混凝土.ppt

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1、预应力混凝土构件1概述1.普通钢筋混凝土（非预应力）构件的缺点(1)混凝土的抗拉能力很低；(2)混凝土开裂后降低了截面刚度，增大了结构构件的挠度；(3)裂缝宽度和变形限制要求，不利于发挥高强钢筋的作用。2.混凝土构件施加预应力的效果(1)大大提高了混凝土构件的抗裂性能；(2)提高了构件截面刚度，减小了使用荷载下的挠度，使混凝土结构可用于大跨结构。*相同样材料、相同截面尺寸的预应力混凝土构件和非预力混凝土构件相比，其承载力基本相同。即对构件施加预应力一般不能提高构件的承载力。3.预应力混凝土的概念*充分利用混凝土的抗压强度和高强钢筋的抗拉强度。由于预加应力spc较大，

2、受拉边缘仍处于受压状态，不会出现开裂；受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混凝土的抗拉强度，一般不会出现开裂；受拉边缘应力超过混凝土的抗拉强度，虽然会产生裂缝，但比钢筋混凝土构件（Np=0）的开裂明显推迟，裂缝宽度也显著减小。2施加预应力的方法1.先张法（1）施工方法（2）工艺特点采用工具式锚具或夹具（可重复使用），依靠钢筋和混凝土之间的粘结力来传递预加应力，大多用于直线形预应力筋的张拉。（3）适用场合适用于在预制构件厂批量生产、方便运输的中、小型预制构件，如预应力梁板、轨枕、水管、电杆等。2.后张法（1）施工方法（2）工艺特点采用工作式锚具（不可重复使用），锚具作为

3、结构构件的一部永远安装在构件上，依靠锚具保持和传递预加应力。既可用于直线形预应力筋的张拉，又可用于曲线形预应力筋的张拉。（3）适用场合适用于现场成型的大型结构或构件。3预应力混凝土使用的材料和机具1.预应力混凝土材料（1）对预应力钢筋的要求①高强度；②与混凝土之间有足够的粘结强度；③良好的加工性（可镦性）；④具有一定的塑性（防止脆断）。*常用的预应力钢筋（2）对混凝土的基本要求①高强度；②收缩、徐变小；③快硬、早强。一般预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C30，当采用高强钢丝时不低于C40。2.常用的锚夹具（1）对锚具的要求①受力可靠；②预应力损失小；③张拉设备

4、轻便简单、放松张拉简易快速；④构造简单、制做方便、价格低廉。（2）常用锚具的形式①锥形锚；②镦头锚；③螺纹锚；④夹片锚等4张拉控制应力1.张拉控制应力张拉设备（千斤顶油压表）所控制的总张拉力Np,con除以预应力筋面积Ap得到的应力称为张拉控制应力scon。◆它是预应力筋在在构件受荷以前所经受的最大应力。2.张拉控制应力的取值*为充分发挥预应力的优点获得较高的预压应力，张拉应力宜取得高一些，但张拉控制应力并非越高越好；*先张法比后张法可高一些；*施工阶段可适当提高张拉控制应力（超张拉）。5预应力损失◆预应力筋张拉后，由于混凝土和钢材的性质以及制作方法上原因，预应力筋

5、中应力会从scon逐步减少，并经过相当长的时间才会最终稳定下来，这种应力降低现象称为预应力损失。◆由于最终稳定后的应力值才对构件产生实际的预应力效果。因此，预应力损失是预应力混凝土结构设计和施工中的一个关键的问题。◆过高或过低估计预应力损失，都会对结构的使用性能产生不利影响。5张拉控制应力和预应力损失由于预应力的通过张拉预应力筋得到，凡是能使预应力筋产生缩短的因素，都将引起预应力损失，主要有：◆锚固损失：锚具变形引起预应力筋的回缩、滑移◆摩擦损失：在预应力筋张拉过程中，后张法预应力筋与孔道壁之间的摩擦，先张法预应力筋与锚具之间以及折点处的摩擦，也会使张拉应力造成损失

6、。◆混凝土的收缩和徐变引起的损失◆松弛损失：长度不变的预应力筋，在高应力的长期作用下会产生松弛，会引起预应力损失。◆温差损失：先张法中的热养护引起的温差损失◆弹性压缩损失：混凝土弹性压缩，后张法中后拉束对先张拉束造成的压缩变形而产生分批张拉损失等。1、锚固损失sl1预应力筋张拉后锚固时，由于锚具受力后变形、垫板缝隙的挤紧以及钢筋在锚具种的内缩引起的预应力损失记为sl1。对直线预应力筋，2、摩擦损失sl2摩擦损失是指在后张法张拉钢筋时，由于预应力筋与周围接触的混凝土或套管之间存在摩擦，引起预应力筋应力随距张拉端距离的增加而逐渐减少的现象。直线预应力筋曲线预应力筋取dx

7、=rdq，Np=spApq为张拉端与计算截面曲线部分的切线夹角（rad）设该夹角很小，可近似取张拉端到计算截面的距离x=rq，则摩擦损失sl2为，若一端张拉两端张拉超张拉减少摩擦损失的措施3、热养护损失sl3为缩短先张法构件的生产周期，常采用蒸汽养护加快混凝土的凝结硬化。升温时，新浇混凝土尚未结硬，钢筋受热膨胀，但张拉预应力筋的台座是固定不动的，亦即钢筋长度不变，因此预应力筋中的应力随温度的增高而降低，产生预应力损失sl3。降温时，混凝土达到了一定的强度，与预应力筋之间已具有粘结作用，两者共同回缩，已产生预应力损失sl3无法恢复。设养护升温后，预应力筋与台座的温