预应力混凝土构件设计课件.ppt

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1、第九章预应力混凝土结构设计混凝土结构设计原理湖南城市学院土木工程学院混凝土结构设计原理课程组一、基本概念1.预应力混凝土的特点加载加载*提高刚度和抗裂度*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一、基本概念2.先张法和后张法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张拉锚固灌浆一、基本概念3.有粘结和无粘结预应力混凝土有粘结预应力混凝土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

2、孔道中灌浆所生产的预应力混凝土构件特点受力性能好，裂缝分布均匀，裂缝宽度较小一、基本概念3.有粘结和无粘结预应力混凝土无粘结预应力混凝土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特点造价低，便于以后再次张拉或更换预应力钢筋一、基本概念4.全预应力和部分预应力使用荷载下不出现拉应力或裂缝全预应力混凝土构件使用荷载下允许混凝土受拉区产生宽度不大的裂缝部分预应力混凝土构件二、施加预应力的方法1.张拉预应力筋的方法*直接张拉法：用千斤顶等机械工具直接张拉预应力钢筋*电热法：低电压强电流通过钢筋使其发热伸长，达设计要求时断电*连续配筋

3、法：用旋转工作台将预应力筋缠绕于混凝土块体上或水池壁上*自张法：用自应力水泥制成混凝土，结硬时混凝土膨胀带动混凝土中的钢筋一起伸长，在混凝土中产生压力*直接加压法：用千斤顶直接在构件两端加力使其获得预压力二、施加预应力的方法2.锚具和夹具*夹具：主要依靠摩擦力来夹住钢筋，它不留在构件上，剪断预应力筋后夹具的作用即消失*锚具：永久地留在构件上，如锚具失效构件中的预应力将全部消失。三、预应力混凝土所用的材料1.钢筋强度高；与混凝土间有足够的粘结力；良好的加工性能和一定的塑性要求处于侵蚀介质中的预应力混凝土构件，不宜采用热处理钢筋、碳素钢丝、

4、刻痕钢丝、钢绞线等作为预应力钢筋钢筋消除应力钢丝，钢铰线，热处理钢筋等注意对直接承受动荷载的预应力混凝土构件，不得采用有焊接接头的冷拉钢筋三、预应力混凝土所用的材料2.混凝土C30一般预应力混凝土构件采用热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线的预应力混凝土构件C40要求：1.高强度（抗压强度↑→尺寸↓，自重↓）2．收缩、徐变小（预应力损失↓）3．快硬、早强。四、张拉控制应力con的确定1.con对结构的影响ApconApconApconApcon使构件出现脆性破坏con越大，混凝土中的预压应力越大，但过大会产生如下问题预应

5、力筋过早进入流幅，降低其塑性增加钢筋的松弛损失四、张拉控制应力con的确定2.con的取值预应力钢筋屈服强度的0.5~0.9冷拉钢筋预应力钢筋极限抗拉强度的0.4~0.75预应力钢筋极限抗拉强度的0.4~0.70碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线冷拔低碳钢丝、热处理钢筋五、预应力损失值1.预应力损失的种类定义：初始张拉能力由于各种原因而降低的降低值。1．锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失。减小方法：i)减小（尽量少用垫板，每增加1块垫板，↑1mm）。ii)加大（当台座长度在100m以上时，可忽略）。五、预应力损失值2.管道摩擦损失l2PP

6、xPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxd后张法中，张拉钢筋时，钢筋在孔道中滑动，就会产生摩擦力主要由两部分组成*孔道偏差等因素引起的*曲线型孔道而引起的五、预应力损失值2.管道摩擦损失l2考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦系数预应力钢筋与孔道壁间的摩擦系数五、预应力损失值2.管道摩擦损失l2采用超张拉可以减少l2建议的张拉程序为01.1con停2分钟0.85con停2分钟con五、预应力损失值3.温差应力损失l3混凝土蒸汽养护时,预应力钢筋与台座之间温差引起的损失*采用二次升温法可减少l3:先在常温下养护,当混凝土

7、的强度达到7.5~10N/mm2时再逐渐升温五、预应力损失值4.预应力筋松弛损失l4钢筋在高应力作用下，长度不变而应力随时间逐渐降低的现象称为应力松弛钢筋张拉后1小时内约完成总松弛的50%，24小时内完成总松弛的80%，以后逐渐收敛采用超张拉时为0.9，不采用时为1.0常数参见规范的相关内容五、预应力损失值4.预应力筋松弛损失l4采用超张拉可以减少l4建议的张拉程序为0(1.05~1.16)con停2~5分钟0con在高应力下，本需1小时才能完成的损失，在2~5分钟内就完成了大部分五、预应力损失值5.混凝土收缩徐变损失l5高

8、湿环境中可降低50%干燥环境中应增加20~30%先张法：后张法：五、预应力损失值6.钢筋挤压混凝土损失l6采用螺旋式预应力筋作为配筋的环形构件，由于预应力筋对混凝土的局部挤压使构件直径减小所引起的损失当d