《預應力混凝土構件》PPT課件.ppt

鋼筋混凝土受拉與受彎等構件 由于混凝土抗拉強度及極限拉應變值都很低 所以在使用荷載作用下 通常是帶裂縫工作的 因而對使用上不允許開裂的構件 不能充分利用受拉鋼筋的強度 為了要滿足變形和裂縫控制的要求 則需增大構件的截面尺寸和用鋼量 這將導致自重過大 使鋼筋混凝土結構用于大跨度或承受動力荷載的結構成為不可能或很不經濟 因而 鋼筋混凝土結構中采用高強度鋼筋是不能發(fā)揮其作用的 而提高混凝土強度等級對提高構件的抗裂性能和控制裂縫寬度的作用也不大 一 概述 10 1預應力混凝土的概念 10 1預應力混凝土的概念 二 預應力混凝土的基本概念 10 1預應力混凝土的概念 在構件使用前 通過預加外力 使受拉區(qū)預先產生壓應力 以抵消或減小外荷載產生拉應力 這樣就可利用混凝土的抗壓強度來彌補混凝土的抗拉強度不足的缺陷 達到防止受拉區(qū)混凝土過早開裂的要求 從而可提高截面抗彎剛度和減小裂縫寬度 甚至可以做到在使用荷載下不出現(xiàn)裂縫 10 1預應力混凝土的概念 預應力在日常生活中的應用 木桶是用環(huán)向竹箍對桶壁預先施加環(huán)向壓應力 當桶中盛水后 水壓引起的拉應力小于預加壓應力時 桶就不會漏水 從書架上取下一疊書 由于受到雙手施加的壓力 這一疊書就如同一橫梁 可以承擔全部書的重量 10 1預應力混凝土的概念 預應力混凝土主要優(yōu)點是 抗裂性好 剛度大 節(jié)省材料 減小自重 延緩裂縫的出現(xiàn) 減小裂縫寬度 截面剛度顯著提高 撓度減小 可建造大跨度結構 提高構件的抗剪承載力 施加縱向預應力可延緩斜裂縫的形成 使受剪承載力得到提高 卸載后的結構變形或裂縫可得到恢復 由于預應力的作用 使用活荷載移去后 裂縫會閉合 結構變形也會得到復位 提高構件的疲勞承載力 預應力可降低鋼筋的疲勞應力比 增加鋼筋的疲勞強度 提高受壓構件的穩(wěn)定性 預應力混凝土結構的缺點是 需要增設施加預應力的設備 制作技術要求較高 施工周期較長 10 1預應力混凝土的概念 適用于對裂縫要求嚴格的結構 適用于跨度大 承受重型荷載的構件或動力荷載結構 適用于對構件的剛度和變形控制較高的結構構件 預應力混凝土結構的應用 10 1預應力混凝土的概念 注意 預應力混凝土不能提高構件的承載能力 也就是說 當截面和材料相同時 預應力混凝土與普通鋼筋混凝土受彎構件的承載能力相同 與受拉區(qū)鋼筋是否施加預應力無關 三 預應力混凝土的分類按照使用荷載下對截面拉應力控制要求的不同 預應力混凝土結構構件可分為三種 全預應力混凝土全預應力混全凝土是指在各種荷載組合下構件截面上均不允許出現(xiàn)拉應力的預應力混凝土構件 大致相當于裂縫控制等級為一級的構件 有限預應力混凝土有限預應力混凝土是按在短期荷載作用下 容許混凝土承受某一規(guī)定拉應力值 但在長期荷載作用下 混凝土不得受拉的要求設計 相當于裂縫控制等級為二級的構件 10 1預應力混凝土的概念 部分預應力混凝土部分預應力混凝土是按在使用荷載作用下 容許出現(xiàn)裂縫 但最大裂寬不超過允許值的要求設計 相當于裂縫控制等級為三級的構件 全預應力混凝土構件具有抗裂性和抗疲勞性好 剛度大等優(yōu)點 但也存在構件反拱值過大 延性差 預應力鋼筋配筋量大 施加預應力工藝復雜 費用高等主要缺點 因此適當降低預應力 做成有限或部分預應力混凝土構件 即克服了上述全預應力的缺點 同時又可以用預應力改善鋼筋混凝土構件的受力性能 有限或部分預應力混凝土介于全預應力混凝土和鋼筋混凝土之間 有很大的選擇范圍 設計者可根據(jù)結構的功能要求和環(huán)境條件 選用不同的預應力值以控制構件在使用條件下的變形和裂縫 并在破壞前具有必要的延性 因而是當前預應力混凝土結構的一個主要發(fā)展趨勢 10 1預應力混凝土的概念 本章目錄 施加預應力的方法分為兩類 先張法和后張法 10 2施加預應力的方法 1先張法 先張法的工序 將預應力鋼筋用夾具固定于臺座或鋼模上 支模 幫扎非預應力鋼筋 澆注混凝土 待混凝土達到預定強度后 切斷或放松鋼筋 使混凝土產生預壓應力 10 2施加預應力的方法 請看先張法工序 2后張法 后張法的工序 澆筑混凝土構件 并在構件中預留孔道 待混凝土達到預定強度后 用千斤頂張拉鋼筋 用錨具將張拉端預應力鋼筋錨固 用壓力泵將高強水泥漿灌入預留孔道 使預應力鋼筋與孔道壁產生粘結力 10 2施加預應力的方法 請看后張法工序 無粘結預應力鋼筋是將預應力鋼筋的外表面涂以瀝清 油脂或其他潤滑防銹材料 以減小摩擦力并防銹蝕 并用塑料套管或以紙帶 塑料帶包裹 以防止施工中碰壞涂層 并使之與周圍混凝土隔離 而在張拉時可沿縱向發(fā)生相對滑移的后張預應力鋼筋 特點 不需要預留孔道 也不必灌漿 施工簡便 快速 造價較低 易于推廣應用 后張無粘結預應力 后張無粘結預應力技術 用專用油脂涂在預應力鋼筋表面并用塑料包裹 預先鋪設無粘結預應力鋼筋 然后澆筑混凝土 混凝土達到強度要求時張拉預應力筋 然后進行錨固后張無粘結預應力技術的關鍵點 一定要有非預應力鋼筋 錨具的可靠性 高強鋼絲的可靠度 10 2施加預應力的方法 預應力建立的條件鋼筋與混凝土之間有可靠的力的傳遞 是保證混凝土受到預壓的條件 先張法是通過鋼筋與混凝土之間的粘結力來傳遞預壓力 后張法是依靠錨具來傳遞預壓力先張法構件建立預應力的條件 粘結力傳遞長度后張法構件建立預應力的條件 錨具錨固能力的可靠度 10 2施加預應力的方法 本章目錄 作業(yè) 思考題 3 錨具和夾具 預應力混凝土的材料及錨夾工具 夾片式錨具 預應力混凝土的材料及錨夾工具 預應力混凝土結構對鋼筋的要求 高強度預應力混凝土構件在制作和使用過程中 由于種種原因 會出現(xiàn)各種預應力損失 為了在扣除預應力損失后 仍然能使混凝土建立起較高的預應力值 需采用較高的張拉應力 因此預應力鋼筋必須采用高強鋼筋 絲 具有一定的塑性為防止發(fā)生脆性破壞 要求預應方鋼筋在拉斷時 具有一定的伸長率 良好的加工性能即要求鋼筋有良好的可焊性 以及鋼筋 鐓粗 后并不影響原來的物理性能 與混凝土之間有較好的黏結強度先張法構件的預應力傳遞是靠鋼筋和混凝土之間的黏結力完成的 因此需要有足夠的黏結強度 預應力混凝土的材料 10 3預應力混凝土的材料 預應力混凝土結構對混凝土的要求 強度高預應力混凝土只有采用較高強度的混凝土 才能建立起較高的預壓應力 并可減少構件截面尺寸 減輕結構自重 對先張法構件 采用較高強度的混凝土可以提高黏結強度 對后張法構件 則可承受構件端部強大的預壓力 收縮 徐變小這樣可以減少由于收縮 徐變引起的預應力損失 快硬 早強這樣可以盡早施加預應力 加快臺座 錨具 夾具的周轉率 以利加快施工進度 降低間接費用 一般預應力混凝土構件的混凝土強度等級不低于C30 采用預應力鋼絞線 高強鋼絲和熱處理鋼筋時 混凝土強度等級不低于C40 10 3預應力混凝土的材料 本章目錄 預應力混凝土構件的構造要求 構造要求與張拉工藝 錨固措施 預應力鋼筋的種類等因素有關 1 先張法預應力構件的構造要求 預應力鋼筋 絲 的凈間距目的 便于混凝土的澆注 保證鋼筋 絲 與混凝土的粘結錨固以及施加預應力的方便 預應力鋼筋的凈距不應小于鋼筋直徑d及25mm 預應力鋼絲的凈距不宜小于15mm 10 7預應力混凝土構件的構造要求 混凝土保護層厚度目的 保證鋼筋與混凝土的粘結強度 防止放松預應力鋼筋時出現(xiàn)縱向劈裂裂縫 預應力鋼筋對保護層厚度的要求同鋼筋混凝土構件 預應力光面鋼絲的保護層厚度不應小于15mm 鋼筋 鋼絲的錨固目的 保證鋼筋 絲 與混凝土之間有可靠的粘結力 采用變形鋼筋 刻痕鋼絲 螺旋肋鋼絲 鋼絞線等 10 7預應力混凝土構件的構造要求 2 后張法預應力構件的構造要求 預留孔道的構造要求孔道的布置應考慮張拉設備的尺寸 錨具尺寸及端部混凝土局部受壓的強度要求等因素 孔道直徑應比預應力鋼筋束外徑 鋼筋對焊接頭處外徑及錐形螺桿錨具的套筒等外徑大10 15mm 以便于穿入預應力鋼筋并保證孔道灌漿的質量 孔道之間的凈距不應小于25mm 孔道至構件邊緣的凈距不應小于25mm及孔道的半徑 構件兩端及跨中應設置灌漿孔或排氣孔 其孔距不宜大于12m 孔道灌漿所用的水泥砂漿強度等級不應低于M20 水灰比宜為0 4 0 45 為減少收縮 宜摻入0 01 水泥用量的鋁粉 凡需要起拱的構件 預留孔道宜隨構件同時起拱 10 7預應力混凝土構件的構造要求 3 非預應力鋼筋 預應力構件中為什么要配置非預應力筋呢 如果預應力鋼筋僅滿足抗裂或裂縫控制要求 而不滿足承載力要求 需配置一定的非預應力鋼筋 對裂縫分布和開展寬度起到一定的限制作