预应力混凝土梁和板

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1、5.5预应力混凝土梁和板我们知道混凝土的抗拉强度远远小于其抗压强度，抗拉极限应变远远小于其抗压极限应变。亦即混凝土的抗拉能力很低。对普通的钢筋混凝土构件，若不允许开裂，钢筋应力只能达到，这个数值远低于钢筋的屈服强度，钢筋强度得不到充分利用。即便对于允许开裂的构件，规范规定一般的裂缝宽度不得超过0.2～0.3mm，与此相应的钢筋应力约为150～250N／mm2（光圆钢筋）或200～300N／mm2（螺纹钢筋）。这就意味着钢筋的应力无法再提高，使用高强钢筋是无法发挥作用的。5.5预应力混凝土梁和板使用高强混凝土并不能解决这一问题。因为混凝土的强度提高后，其极限

2、拉应变没有大的变化，弹性模量的提高也很有限。在抗裂能力和弹性模量都没有根本提高的情况下，仍然只能靠加大截面尺寸的方法来保证构件的抗裂能力和刚度，既不能节约材料，反而由于采用高强混凝土而提高了造价。所以从限制开裂和裂缝宽度角度考虑（正常使用），普通钢筋混凝土不能充分利用钢筋的作用。克服普通钢筋混凝土构件易开裂的缺点的办法，一是加大截面尺寸（浪费）；二是采用预应力混凝土，预应力混凝土可充分发挥高强钢筋的作用，并可使用高强混凝土。这可充分发挥材料性能，减小构件截面尺寸。5.5预应力混凝土梁和板那么，什么是预应力混凝土构件呢？就是指在受荷之前预先对混凝土施加压应力

3、的构件。预应力混凝土的出现是一次革命，使钢筋混凝土结构的应用进入了一个新时代，见图5-81。图5-81预应力混凝土简支梁(a)预压应力作用下；(b)外荷载作用下；(c)预压力和外荷载共同作用下5.5预应力混凝土梁和板预应力混凝土结构有以下特点：提高构件的抗裂性；提高构件的刚度（减小挠度、减小裂缝宽度），但不能提高承载力（相同材料截面相同）；节约材料，降低造价。预应力混凝土结构采用较高强度的钢筋和混凝土，充分发挥材料性能，减小构件截面尺寸，节约材料、降低造价，减轻结构自重；提高梁的抗扭和抗剪承载力，但不提高抗弯承载力；提高梁的抗疲劳承载力保护钢筋免受大气腐蚀

4、5.5预应力混凝土梁和板预应力混凝土结构的缺点：生产工艺复杂（张拉机具、台座、锚具），尤其是后张法要求用特制锚具，增加了制做成本。按照使用荷载作用下构件截面应力状态的不同，预应力混凝土分为全预应力混凝土、有限预应力混凝土及部分预应力混凝土三类。全预应力混凝土：在使用荷载下，截面受拉区混凝土中不出现拉应力；有限预应力混凝土：在使用荷载下，截面受拉区混凝土中允许出现拉应力，但拉应力值不超过混凝土抗拉强度标准值ftk；部分预应力混凝土：在使用荷载下，截面上允许出现裂缝，但对最大裂缝宽度予以限制。5.5预应力混凝土梁和板5.5.1施加预应力的方法和材料对混凝土施加

5、预应力主要是通过张拉预应力钢筋的方法，分为先张法和后张法。5.5预应力混凝土梁和板5.5.1.1施加预应力的方法（1）先张法在浇筑构件混凝土之前张拉预应力钢筋的施工方法称为先张法。其施工过程如图5-82。先张法中钢筋的预应力是靠钢筋和混凝土的粘结作用传给混凝土的。张拉钢筋并在台座上固定浇注混凝土构件混凝土强度达设计强度的70%以上时剪断钢筋5.5预应力混凝土梁和板5.5.1.1施加预应力的方法（2）后张法构件混凝土结硬以后，在预留孔道中穿入预应力钢筋张拉的施工方法称为后张法。其施工过程如图5-83。浇混凝土构件，并在构件中预留孔道在构件中预留孔道中穿钢筋并

6、张拉锚固灌浆5.5预应力混凝土梁和板5.5.1.1施加预应力的方法后张法中，预应力是靠锚具传递给混凝土的。锚具是张拉时必不可少的工具，而且锚具的类型很多，性能各有特点。图5-84为常用的几种锚具。采用的锚具不同，张拉钢筋时的预应力损失大小也不同。图5-84常用锚具(a)锥形螺杆锚具；(b)螺丝端杆锚具；(c)墩头锚具；(d)锥形锚具；(e)JM12锚具5.5预应力混凝土梁和板5.5.1.1施加预应力的方法预应力混凝土也分为有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土。有粘结预应力混凝土即：先张法生产的预应力混凝土构件以及后张法张拉钢筋后在孔道中灌浆所生产的预应力

7、混凝土构件，见图5-85。有粘结预应力混凝土的特点：受力性能好，裂缝分布均匀，裂缝宽度较小。图5-85有粘结预应力混凝土5.5预应力混凝土梁和板5.5.1.1施加预应力的方法无粘结预应力混凝土见图5-86。后张法张拉钢筋后不在孔道中灌浆所生产的预应力混凝土构件。其特点是：造价低，便于以后再次张拉或更换预应力钢筋。图5-86无粘结预应力混凝土5.5预应力混凝土梁和板5.5.1.2张拉控制应力σcon张拉控制应力：张拉钢筋时，张拉设备上的测力计所指示的总张拉力除以预应力钢筋截面面积得出的应力值，用σcon表示。在配筋相同情况下，钢筋张拉得越紧，产生的预应力就越

8、大，构件的抗裂性也越好，但是预应力钢筋的张拉应力也不是可以无限制地