预应力混凝土构件设计

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1、混凝土结构设计原理依据《建筑结构设计统一标准》（GBJ50009-2001）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）目录第一章绪论第二章混凝土结构材料的物理力学性能第三章按近似概率理论的极限状态设计法第四章受弯构件的正截面受弯承载力第五章受弯构件的斜截面承载力第六章受压构件的截面承载力第七章受拉构件的截面承载力第八章受扭构件的扭曲截面承载力第九章钢筋混凝土构件的变形、裂缝及耐久性第十章预应力混凝土构件第十章预应力混凝土构件§10.1预应力混凝土的基本知识§10.2预应力混凝土构件设计的一般规定

2、§10.3预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析§10.4预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算§10.5预应力混凝土构件的构造要求§10.1预应力混凝土的基本知识一、一般概念钢筋混凝土构件的最大缺点是抗裂性能差。混凝土开裂，使构件的刚度降低，变形增大。裂缝的存在使构件不适用于高湿度及侵蚀性环境。为了满足对变形和裂缝控制的较高要求，可以加大构件截面尺寸和用钢量，但这不经济。由于自重太大时，构件所能承受的自重以外的有效荷载减小，因而特别不适用于大跨度、重荷载的结构。另外，提高混凝土强度等级和钢筋强度对改善构件的

3、抗裂和变形性能效果也不大，这是因为采用高强度等级的混凝土，其抗拉强度提高很少；对于使用时允许裂缝宽度为0.2～0.3mm的构件，受拉钢筋应力只能达到150～250MＰa左右。预应力混凝土是改善构件抗裂性能的有效途径。在混凝土构件承受外荷载之前，对其受拉区预先施加压应力。就成为预应力混凝土结构。将图(b)，(c)迭加得梁跨中截面应力分布如图8-1d。显然，通过人为控制预压力Np的大小可使梁截面受拉边缘混凝土产生压应力,零应力或很小的拉应力，以满足不同的裂缝控制要求，从而改变了普通钢筋混凝土构件原有的裂缝状

4、态成为预应力混凝土受弯构件。二、预应力混凝土的分类根据制作、设计和施工的特点，预应力混凝土可以有不同的分类。1.先张法与后张法。先张法是制作预应力混凝土构件时，先张拉预应力钢筋后浇灌混凝土的一种方法。而后张法是先浇灌混凝土，待混凝土达到规定强度后再张拉预应力钢筋的一种施加预应力方法。2.全预应力和部分预应力全预应力是在使用荷载作用下构件截面混凝土不出现拉应力，即为全截面受压。部分预应力在使用荷载作用下构件截面混凝土允许出现拉应力或开裂。部分预应力又分为A、B两类，A类混凝土正截面的拉应力不超过规定的容许

5、值，B类在构件预压区混凝土正截面的拉应力允许超过规定的限值，但当裂缝出现时，其宽度不超过容许值。3.有粘结预应力与无粘结预应力有粘结预应力是指沿预应力筋全长其周围均与混凝土粘结、握裹住一起的预应力混凝土构件、先张预应力结构及预留孔道穿筋压浆的后张预应力结构均属此类。无粘结预应力，预应力筋伸缩、滑动自由，不与周围混凝土粘结的预应力混凝土结构、这种结构的预应力筋表面涂有防锈材料外套防老化的塑料管防止与混凝土粘结。无粘结预应力混凝土结构通常与后张预应力工艺相结合。三、施加预应力的方法1.先张法通常通过机械张拉

6、钢筋给混凝土施加预应力。可采用台座长线张拉或钢模短线张拉。其基本工序为⑴在台座(或钢模)上用张拉机具张拉预应力钢筋至控制应力并用夹具临时固定如图8-2a，b；⑵支模并浇灌混凝土如图8-2c；⑶养护混凝土(一般为蒸汽养护)至其达设计强度的75％以上时切断预应力钢筋如图8-2d。先张法构件是通过预应力钢筋与混凝土之间的粘结力传递预应力的大批制作中小型构件，如预应力混凝土楼板屋面板梁等。2.后张法后张法的基本工序：(1)浇注混凝土制作构件时，并预留孔道，如图8-3a；⑵养护混凝土到规定强度值；⑶在孔道中穿筋，

7、并在构件上用张拉机具张拉预应力钢筋至控制应力，如图8-3b；⑷张拉端用锚具锚住预应力钢筋，并在孔道内力灌浆，如图8-3c；后张法构件是依靠其两端锚具锚住预应力钢筋并传递预应力的，因此，这样的锚具是构件的一部分，是永久性的，不能重复使用。此方法适用于在施工现场制作大型构件，如预应力屋架、吊车梁、大跨度桥梁等。对于水管、贮水池等圆形构件，可以用张拉机将拉紧的钢丝缠绕在管壁的外围，对其施加预压应力，锚固后再在其上喷一层水泥浆以保护预应力钢丝。四、锚具锚具是预应力混凝土构件锚固预应力筋的装置，它对在构件中建立有

8、效预应力起着至关重要的作用。先张法构件中的锚具可重复使用，也称夹具或工作锚；后张法构件依靠锚具传递预应力，锚具也是构件的组成部分，不能重复使用。对锚具的要求是：安全可靠，使用有效、节约钢材及制作简单。锚具的种类繁多，按其构造形式及锚固原理，可以分为三种基本类型。1.锚块锚塞型这种锚具(图8-4)由锚块和锚塞两部分组成，其中锚块形式有锚板、锚圈、锚筒等，根据所锚钢筋的根数，锚塞也可分成若干片。锚块内的孔洞以及锚塞做成楔形或锥形，预应力钢筋回缩