第八章-預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般知識

1、普通鋼筋混凝土的缺點：普通鋼筋混凝土的缺點： 在使用荷載下帶裂縫工作，影響使用功能、耐在使用荷載下帶裂縫工作，影響使用功能、耐久、久、 剛度和抗疲勞性。剛度和抗疲勞性。 難以利用高強度鋼筋。與難以利用高強度鋼筋。與wmax對應(yīng)的對應(yīng)的 s = 200N/mm2。而高強鋼筋而高強鋼筋500-1000 N/mmN/mm2 2，高強鋼絲強度可達高強鋼絲強度可達1600N/mm2以上以上 。第一節(jié)第一節(jié) 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念第八章 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般知識一、一、 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力特征預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力特征基本原理：通過預(yù)應(yīng)力的施加，截面上的拉基本原理：通過預(yù)應(yīng)力的

2、施加，截面上的拉應(yīng)力大大減小應(yīng)力大大減小( (甚至在使用時不出現(xiàn)拉應(yīng)力甚至在使用時不出現(xiàn)拉應(yīng)力) )。預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力特征：預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力特征： 預(yù)應(yīng)力的大小可根據(jù)需要調(diào)整。預(yù)應(yīng)力的大小可根據(jù)需要調(diào)整。 在使用荷載下，預(yù)應(yīng)力在使用荷載下，預(yù)應(yīng)力混凝土混凝土構(gòu)件基本處于彈構(gòu)件基本處于彈性工作階段性工作階段( (未裂未裂) )。 施加預(yù)應(yīng)力對構(gòu)件的正截面承載力無明顯影響。施加預(yù)應(yīng)力對構(gòu)件的正截面承載力無明顯影響。 構(gòu)件的抗裂構(gòu)件的抗裂度度提高提高。缺點：缺點：成本高，材料質(zhì)量要求高。構(gòu)造、成本高，材料質(zhì)量要求高。構(gòu)造、施工、設(shè)計、施工、設(shè)計、計算相對復(fù)雜計算相對復(fù)雜。比普通鋼筋混凝土

3、延性差些。比普通鋼筋混凝土延性差些。下列結(jié)構(gòu)物宜優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力混凝土：(1)要求裂縫控制等級較高的結(jié)構(gòu)；(2)大跨度或受力很大的構(gòu)件；(3)對構(gòu)件的剛度和變形控制要求較高的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如工業(yè)廠房中的吊車梁、碼頭和橋梁中的大跨度梁式構(gòu)件等。張拉預(yù)應(yīng)力筋的方法主要有先張法和后張法兩種。1 1 先張法先張法在澆灌混凝土之前張拉預(yù)應(yīng)力筋的方法稱為先張法。在澆灌混凝土之前張拉預(yù)應(yīng)力筋的方法稱為先張法。二、施加預(yù)應(yīng)力的方法二、施加預(yù)應(yīng)力的方法2 2 后張法后張法在結(jié)硬后的混凝土構(gòu)件上張拉預(yù)應(yīng)力筋的方法稱為后張法。在結(jié)硬后的混凝土構(gòu)件上張拉預(yù)應(yīng)力筋的方法稱為后張法。3 3 錨具和夾具錨具和夾具錨具和夾具: 錨

4、固預(yù)應(yīng)力筋的工具錨具錨具：是指在后張法結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中，為保持預(yù)應(yīng)力筋的拉力并將其傳遞到混凝土內(nèi)部的永久性錨固裝置。夾具夾具：是指在先張法構(gòu)件施工時，為保持預(yù)應(yīng)力筋的拉力并將其固定在生產(chǎn)臺座(或設(shè)備)上的時臨性錨固裝置；在后張法結(jié)構(gòu)或構(gòu)件施工時，在張拉千斤頂或設(shè)備上夾持預(yù)應(yīng)力筋的臨時性裝置(又稱工具錨)。預(yù)應(yīng)力筋錨固體系組成：張拉端錨具、固定端錨具、連接器預(yù)應(yīng)力筋錨固體系組成：張拉端錨具、固定端錨具、連接器錨具的四種錨固形式：夾片式、支撐式、錐塞式、握裹式錨具的四種錨固形式：夾片式、支撐式、錐塞式、握裹式連接器連接器 圖9-4 固定端握裹式錨具(a) P型擠壓錨具；(b) H型壓花錨具固定端錨具固

5、定端錨具 圖9-5 圓柱體夾片式錨具(a)圓形單孔錨具；(b)圓形多孔錨具；(c)長方體扁形錨具張拉端錨具張拉端錨具1 夾片式錨具2 支承式錨具 圖9-6 鐓頭錨具 1錨環(huán)；2螺母；3固定端錨板；4鋼絲束圖9-7 螺母錨具張拉錨具張拉錨具3 錐塞式錨具1 1 混凝土混凝土滿足下列要求：(1)強度高強度高。對采用先張法的構(gòu)件可提高鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力，對采用后張法的構(gòu)件，可提高錨固端的局部承壓承載力。(2)收縮、徐變小收縮、徐變小。以減少因收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失。(3)快硬、早強快硬、早強?？杀M早施加預(yù)應(yīng)力，加快臺座、錨具、夾具的周轉(zhuǎn)率，以利加快施工進度?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，混凝土強

6、度等級不宜低于C40，且不應(yīng)低于C30。三、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件對材料要求三、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件對材料要求預(yù)應(yīng)力筋分類：預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。(1) 預(yù)應(yīng)力鋼絲光面鋼絲和螺旋肋鋼絲，公稱直徑有5mm、7mm和9mm等規(guī)格2 2 鋼筋鋼筋- -采用高強鋼筋采用高強鋼筋消除應(yīng)力鋼絲包括低松弛鋼絲和普通松弛鋼絲；按照其強度級別可分類為：中強度預(yù)應(yīng)力鋼絲其極限強度標(biāo)準(zhǔn)值為8001270N/mm2；高強度預(yù)應(yīng)力鋼絲為14701860N/mm2等。成品鋼絲不得存在電焊接頭。(2) 鋼絞線 鋼絞線是由冷拉光圓鋼絲，按一定數(shù)量(有2根、3根、7根等)捻制而成鋼絞線，再

7、經(jīng)過消除應(yīng)力的穩(wěn)定化處理(為減少應(yīng)用時的應(yīng)力松弛，鋼絞線在一定的張力下，進行的短時熱處理)，以盤卷狀供應(yīng)。鋼絞線表示方法：13, 17由鋼絞線組成的預(yù)應(yīng)力筋表示方法：如 15-7f 9.5單位：鋼絞線根鋼絲股預(yù)應(yīng)力筋-束(3) 預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋(也稱精軋螺紋鋼筋)采用熱軋、軋后余熱處理或或熱處理等工藝制作成帶有不連續(xù)無縱肋的外螺紋的直條鋼筋。普通螺紋鋼筋預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力：指預(yù)應(yīng)力筋在進行張拉時所控制達到的最大應(yīng)：指預(yù)應(yīng)力筋在進行張拉時所控制達到的最大應(yīng)力值。力值。其值為張拉設(shè)備(如千斤頂油壓表)所指示的總張拉力除以預(yù)應(yīng)力筋截面面積而得的應(yīng)力值，以con表示。一、一、 張拉控

8、制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力concon第二節(jié)第二節(jié) 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計的一般規(guī)定預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計的一般規(guī)定施加預(yù)應(yīng)力時，所需施加預(yù)應(yīng)力時，所需混凝土立方體抗壓強混凝土立方體抗壓強度應(yīng)經(jīng)計算確定，度應(yīng)經(jīng)計算確定，并并且不宜低于設(shè)計混凝且不宜低于設(shè)計混凝土強度等級值的土強度等級值的7575。con 0.4fptk二、二、 預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失：預(yù)應(yīng)力損失：按照某一控制應(yīng)力值張拉好的預(yù)應(yīng)力鋼筋，其初始拉應(yīng)力會由于各種原因而降低。（一） 引起預(yù)應(yīng)力損失的原因 (1) (1) 張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失l1： 在張拉鋼筋時，一般總是先將鋼筋一

9、端錨固并在另一在張拉鋼筋時，一般總是先將鋼筋一端錨固并在另一端張拉，待鋼筋張拉到規(guī)定的控制應(yīng)力后再將張拉端錨固。端張拉，待鋼筋張拉到規(guī)定的控制應(yīng)力后再將張拉端錨固。張拉端的錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力的降低，張拉端的錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力的降低，此即此即l1 。（2 2） 預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失值預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失值l2： 后張法構(gòu)件在張拉時，由于后張法構(gòu)件在張拉時，由于預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間 的的摩擦而引起的。摩擦而引起的。（3 3） 混凝土加熱養(yǎng)護時，預(yù)應(yīng)力筋與承受拉力的設(shè)備之間溫混凝土加熱養(yǎng)護時，預(yù)應(yīng)

10、力筋與承受拉力的設(shè)備之間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失值差引起的預(yù)應(yīng)力損失值l3： 對長線生產(chǎn)的先張法構(gòu)件，當(dāng)對混凝土進行加熱養(yǎng)護時，對長線生產(chǎn)的先張法構(gòu)件，當(dāng)對混凝土進行加熱養(yǎng)護時，由于臺座和鋼筋之間存在溫差由于臺座和鋼筋之間存在溫差D Dt，鋼筋受熱伸長，而臺座之間鋼筋受熱伸長，而臺座之間距離不變，從而引起預(yù)應(yīng)力損失，該項損失約為距離不變，從而引起預(yù)應(yīng)力損失，該項損失約為2 2 D Dt N/mm/mm2 2(4) (4) 預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失值預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失值l4 應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛：預(yù)應(yīng)力筋在高應(yīng)力長期作用下其塑性變形具有隨時間而增長的性質(zhì)，在預(yù)應(yīng)力筋長度保持不變的條

11、件下預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力會隨時間的增長而逐漸降低的現(xiàn)象。(5) (5) 混凝土收縮、徐變引起預(yù)應(yīng)力筋的損失混凝土收縮、徐變引起預(yù)應(yīng)力筋的損失l5 混凝土受預(yù)壓應(yīng)力后，徐變和收縮都導(dǎo)致構(gòu)件的長度縮短、預(yù)應(yīng)力鋼筋回縮而使其應(yīng)力值降低。這項損失約占預(yù)應(yīng)力總損失的一半。(6) (6) 用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件，當(dāng)直徑用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件，當(dāng)直徑3mm3mm，由于混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失，由于混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失l6u六種損失，有的只發(fā)生在先張法構(gòu)件中，有的只發(fā)生在后張法構(gòu)件中，有的兩種構(gòu)件均有。損失出現(xiàn)的順序也不同。（二）預(yù)應(yīng)力損失值的組合（二）預(yù)應(yīng)力損失值的組合總損

12、失：總損失： l = lI + lII混凝土預(yù)壓前混凝土預(yù)壓前 lI = l1 + l3 + + l4混凝土預(yù)壓后混凝土預(yù)壓后 lII = l5先張法構(gòu)件：先張法構(gòu)件：砼預(yù)壓前砼預(yù)壓前 lI = l1 + l2 砼預(yù)壓后砼預(yù)壓后 lII = l4 + l5 + l6后張法構(gòu)件：后張法構(gòu)件：u 組合：組合：第一批第一批第二批第二批第一批第一批第二批第二批先張法：先張法： ls 100N/mm2后張法：后張法： ls 80N/mm2 ( (三三) )減少預(yù)應(yīng)力損失的措施減少預(yù)應(yīng)力損失的措施 預(yù)應(yīng)力損失越大，預(yù)應(yīng)力的效果越差。針對預(yù)預(yù)應(yīng)力損失越大，預(yù)應(yīng)力的效果越差。針對預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生的原因，在設(shè)計和施工時都應(yīng)采取應(yīng)力損失產(chǎn)生的原因，在設(shè)計和施工時都應(yīng)采取必