第10章-预应力混凝土构件的计算.ppt

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1、混凝土结构设计原理第10章预应力混凝土构件的计算任课教师：贾立哲2012年3月概述1.1普通混凝土抗裂性很差混凝土的极限拉应变很低，只有0.0001～0.0015，这时钢筋应力仅20～30N/mm2,另外提高混凝土的强度也不明显1.2高强材料得不到充分应用裂缝宽度一般应限制在0.2～0.3mm以内，受拉钢筋应力最高也只能达到150～250N/mm21.3结构自重大使用性能不好普通混凝土结构不能适应现代化建设大跨度和大空间的需要，因为无法采用高强度的材料，势必导致截面尺寸过大和自重过大。普通混凝土构件存在问题预应力混

2、凝土的产生1.1最早给混凝土施加预应力的概念是1888年德国工程师道伦（W.Doehring）提出的，由于当时钢材的强度不高，故未能获得实际结果。1.21928年法国工程师费列西奥（E.Freyssinet）利用高强度的钢丝和高强度等级的混凝土并施加高的预应力（大于400N/mm2）来制造预应力混凝土构件才获得实际意义的成功。1.3我国是1954年开始研究预应力混凝土结构，并与1956年推广，以后获得了较大的发展。一般概念预应力混凝土（prestressedconcrete）是在混凝土构件承受外荷载之前，对其受拉区

3、预先施加压应力。这种预压应力可以部分或全部抵消外荷载产生的拉应力，因而可减少甚至避免裂缝的出现。预应力混凝土受弯构件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态，成为预应力混凝土受弯构件。美国混凝土协会（ACI）对预应力混凝土下的定义是：“预应力混凝土是根据需要人为地引入某一数值与分布的内应力，用以全部或部分抵消外荷载应力的一种加筋混凝土”。预应力混凝土的优、缺点优点：b.增大了构件的刚度，减小挠度，耐久

4、性好，耐疲劳，提高抗剪承载力。c.充分利用高强度材料的性能。预应力筋NuNPyd.扩大了构件的使用范围：减轻自重，加大跨度，提高适用能力。缺点：成本高，材料质量要求高，工序复杂，技术水平要求高。a.提高构件的抗裂能力。预应力与非预应力构件的比较1、预应力构件在使用阶段可以不开裂、挠度减小；2、预应力构件混凝土的抗拉能力明显提高，但同时降低了混凝土抗压能力和钢筋的抗拉能力；3、预应力构件与非预应力构件相比，构件的承载力基本相同；4、预应力构件虽然使用了高强钢筋和高强混凝土，但造价并不是随强度的提高成比例增加，因为预

5、应力混凝土与普通混凝土相比，减小了截面尺寸，减少了材料的用量。预应力混凝土的分类按照使用荷载下对截面拉应力控制要求的不同，预应力混凝土结构构件可分为三种：①全预应力混凝土全预应力混全凝土是指在各种荷载组合下构件截面上均不允许出现拉应力的预应力混凝土构件。大致相当于裂缝控制等级为一级的构件。②有限预应力混凝土有限预应力混凝土是按在短期荷载作用下，容许混凝土承受某一规定拉应力值，但在长期荷载作用下，混凝土不得受拉的要求设计。相当于裂缝控制等级为二级的构件。③部分预应力混凝土部分预应力混凝土是按在使用荷载作用下，容许出现

6、裂缝，但最大裂宽不超过允许值的要求设计。相当于裂缝控制等级为三级的构件。全预应力混凝土构件具有抗裂性和抗疲劳性好、刚度大等优点，但也存在构件反拱值过大，延性差，预应力钢筋配筋量大，施加预应力工艺复杂、费用高等主要缺点。因此适当降低预应力，做成有限或部分预应力混凝土构件，即克服了上述全预应力的缺点，同时又可以用预应力改善钢筋混凝土构件的受力性能。有限或部分预应力混凝土介于全预应力混凝土和钢筋混凝土之间，有很大的选择范围，设计者可根据结构的功能要求和环境条件，选用不同的预应力值以控制构件在使用条件下的变形和裂缝，并在破

7、坏前具有必要的延性，因而是当前预应力混凝土结构的一个主要发展趋势。预应力混凝土的应用预应力混凝土常用于以下一些结构中。一、大跨度结构。如大跨度桥梁、体育馆和车间等。二、对抗裂有特殊要求的结构。如压力容器、压力管道、水工或海洋建筑等。三、高耸建筑结构。如水塔、烟筒、电视塔等。四、大量制造的预制构件。如常见的预应力空心板、预应力预制桩等。施加预应力的方法先张法主要适用于大批量生产以钢丝或d<16mm钢筋配筋的中、小型构件，如常见的预应力混凝土楼板、水管、电杆等。一、先张法后张法主要用于以粗钢筋或钢绞线配筋的大型预应力构

8、件，如桥梁、屋架、屋面梁、吊车梁等。二、后张法二、后张法后张法主要用于以粗钢筋或钢绞线配筋的大型预应力构件，如桥梁、屋架、屋面梁、吊车梁等。三、先张法与后张法的异同1、先张法通过钢筋与混凝土之间的粘结力传力，后张法通过构件端部的锚具将力传给构件。2、先张法不需要锚具，后张法需要。3、以相同的张拉应力张拉钢筋时，先张法建立的预应力低，后张法建立的预应力高。4、