第8章 預(yù)應(yīng)力混凝土

第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念普通鋼筋混凝土的抗拉極限應(yīng)變只有0.0001～0.0015，在正常使用條件下受拉區(qū)混凝土開裂，構(gòu)件的剛度小、撓度大。要使混凝土不開裂，受拉鋼筋的應(yīng)力只能達(dá)到30Mpa；對(duì)允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，當(dāng)裂縫寬度限制在0.2～0.3mm時(shí)，受拉鋼筋的應(yīng)力也只能達(dá)到200Mpa

左右。為了克服普通鋼筋混凝土過早出現(xiàn)裂縫和鋼筋不能充分發(fā)揮其作用這一矛盾，人們創(chuàng)造了對(duì)混凝土施加預(yù)應(yīng)力的方法。第一節(jié)概述

一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理

在結(jié)構(gòu)承受外荷載作用前，在受拉區(qū)人為地預(yù)先施加壓應(yīng)力，從而達(dá)到部分或全部抵消拉應(yīng)力的效果。把散件拼成整體a、C20普通鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，在荷載作用下，在梁跨中下邊緣產(chǎn)生10N/mm2的拉應(yīng)力，混凝土梁早已開裂，且裂縫已有相當(dāng)?shù)拈_展。b、在預(yù)壓力作用下，截面下邊緣(預(yù)壓區(qū)）跨中產(chǎn)生壓應(yīng)力σ1=10N/mm2，形成反拱f1預(yù)壓區(qū)預(yù)加應(yīng)力單獨(dú)作用下受力預(yù)拉區(qū)f1σ1σ1c、在外荷載作用下，截面下邊緣產(chǎn)生拉應(yīng)力σ2=9N/mm2，其撓度為f

2

荷載單獨(dú)作用下受力受壓區(qū)－砼受拉區(qū)－鋼筋σ2d、在預(yù)壓力及外荷載作用，截面下邊緣產(chǎn)生應(yīng)力б2-σ1=1N/mm2,其撓度為f2–f1=f

f2-f1使用階段的荷載逐漸逐漸增加預(yù)應(yīng)力單獨(dú)作用截面應(yīng)力使用荷載單獨(dú)作用截面應(yīng)力拉區(qū)砼未開裂拉區(qū)砼已開裂б2б1б2-б1預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制樁預(yù)應(yīng)力空心板打完預(yù)制樁后，預(yù)應(yīng)力管樁施工現(xiàn)場(chǎng)

按應(yīng)力狀態(tài)分為：

（1）全預(yù)應(yīng)力混凝土在使用荷載作用下，不允許截面上混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件。屬嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。（2）部份預(yù)應(yīng)力混凝土允許出現(xiàn)裂縫，但最大裂縫寬度不超過允許值的構(gòu)件。屬允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。

按施工方法分為：先張法預(yù)應(yīng)力混凝土和后張法預(yù)應(yīng)力混凝土；按鋼筋和混凝土之間的連接情況分為：有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土。

預(yù)應(yīng)力混凝土的分類1.施加預(yù)應(yīng)力的方法機(jī)械張拉法---先張法、后張法電熱張拉法化學(xué)方法

將低壓強(qiáng)電流通過預(yù)應(yīng)力鋼筋使其加熱伸長(zhǎng)，利用斷電后鋼筋降溫冷卻回縮來建立預(yù)壓應(yīng)力。利用膨脹水泥實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土構(gòu)件施加預(yù)壓應(yīng)力。先張法：是在澆筑砼前張拉預(yù)應(yīng)力筋并將預(yù)應(yīng)力筋臨時(shí)固定在臺(tái)座或鋼模上，然后澆筑砼，待砼達(dá)到一定強(qiáng)度后放松預(yù)應(yīng)力筋，借助砼與預(yù)應(yīng)力筋的粘結(jié)，使砼產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。

特點(diǎn)：生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，工序少，效率高，質(zhì)量易于保證，同時(shí)由于省去了錨具和減少了預(yù)埋件，構(gòu)件成本較低。主要用于工廠化大量生產(chǎn)，尤其適宜用于長(zhǎng)線法生產(chǎn)中、小型構(gòu)件。先張法預(yù)應(yīng)力是靠鋼筋和混凝土之間的黏結(jié)力傳遞。①特點(diǎn)：由于直接在鋼筋混凝土構(gòu)件上進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，所以不需要固定臺(tái)座設(shè)備，不受地點(diǎn)限制，它適用于現(xiàn)場(chǎng)施工大型預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，而且后張法又是預(yù)制構(gòu)件拼裝的手段。生產(chǎn)周期較長(zhǎng)；需要利用工作錨錨固鋼筋，鋼材消耗較多，成本較高；工序多，操作較復(fù)雜，造價(jià)一般高于先張法。后張法：制備留有孔道的混凝土構(gòu)件，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度后，穿筋并用張拉機(jī)具張拉鋼筋至設(shè)計(jì)規(guī)定應(yīng)力值，借助錨具把預(yù)應(yīng)力筋錨固在構(gòu)件端部，最后進(jìn)行孔道灌漿。后張法后張法后張法無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土張拉程序：預(yù)應(yīng)力鋼筋沿全長(zhǎng)外表涂刷瀝青油氈等潤(rùn)滑防腐材料→包上塑料護(hù)套或套管（預(yù)應(yīng)力鋼筋與砼不建立粘結(jié)力）→澆砼養(yǎng)護(hù)→張拉鋼筋→錨固特點(diǎn)：施工時(shí)跟普通砼一樣，將鋼筋放入設(shè)計(jì)位置可以直接澆砼，不必要預(yù)留孔洞、穿筋、灌漿，簡(jiǎn)化施工程序，由于無粘結(jié)力預(yù)應(yīng)力砼得到有效預(yù)壓應(yīng)力增大，降低造價(jià)，適用于跨度大（6m)的曲線配筋的梁體無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束后張法和先張法的施工對(duì)比先張法構(gòu)件需要臺(tái)座，故在預(yù)制廠生產(chǎn)中小型構(gòu)件。后張法不需要臺(tái)座，故在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)大型構(gòu)件。預(yù)應(yīng)力損失不同。預(yù)應(yīng)力傳遞不同：先張法是依靠混凝土和鋼筋之間的粘結(jié)力來傳遞。后張法是通過錨具來傳遞預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力不同：先張法con＞后張法con，但最終效果一致。用于固定鋼筋構(gòu)件制作完后，能取下重復(fù)使用–––夾具用于永久固定鋼筋、作為構(gòu)件的一部分–––錨具不同種類的錨具，有不同的固定原理。同時(shí)固定預(yù)應(yīng)力筋不同。錨具不同則回縮量不同，尺寸外形對(duì)構(gòu)件的影響不同。2.預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的錨具和夾具螺絲端桿錨具

鐓頭錨具

鋼質(zhì)錐型錨具JM12錨具QM型錨具

XM型錨具3.預(yù)應(yīng)力混凝土對(duì)材料的要求（1）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋的要求

①高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在制作和使用過程中，由于種種原因，會(huì)出現(xiàn)各種預(yù)應(yīng)力損失，為了在扣除預(yù)應(yīng)力損失后，仍然能使混凝土建立起較高的預(yù)應(yīng)力值，需采用較高的張拉應(yīng)力，因此預(yù)應(yīng)力鋼筋必須采用高強(qiáng)鋼筋（絲）；②具有一定的塑性為防止發(fā)生脆性破壞，要求預(yù)應(yīng)方鋼筋在拉斷時(shí)，具有一定的伸長(zhǎng)率；③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；

④與混凝土之間有較好的黏結(jié)強(qiáng)度、先張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力傳遞是靠鋼筋和混凝土之間的黏結(jié)力完成的，因此需要有足夠的黏結(jié)強(qiáng)度。

（2）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土的要求①強(qiáng)度高預(yù)應(yīng)力混凝土只有采用較高強(qiáng)度的混凝土，才能建立起較高的預(yù)壓應(yīng)力，并可減少構(gòu)件截面尺寸，減輕結(jié)構(gòu)自重。對(duì)先張法構(gòu)件，采用較高強(qiáng)度的混凝土可以提高黏結(jié)強(qiáng)度，對(duì)后張法構(gòu)件，則可承受構(gòu)件端部強(qiáng)大的預(yù)壓力；

②收縮、徐變小這樣可以減少由于收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；

③快硬、早強(qiáng)這樣可以盡早施加預(yù)應(yīng)力，加快臺(tái)座、錨具、夾具的周轉(zhuǎn)率，以利加快施工進(jìn)度，降低間接費(fèi)用。