預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)基本概念及其材料

一、基本概念

1.普通鋼筋混凝土的局限性*普通鋼筋混凝土的使用因上述原因而受到限制*帶裂縫而影響耐久性*構(gòu)件的自重大*高強(qiáng)鋼筋無(wú)法使用基本原理

§12.1第一頁(yè)，共五十七頁(yè)。2.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理以簡(jiǎn)支梁為例第二頁(yè)，共五十七頁(yè)。2.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理第三頁(yè)，共五十七頁(yè)。概念

所謂預(yù)應(yīng)力混凝土，就是事先人為地在混凝土或鋼筋混凝土中引入內(nèi)部應(yīng)力，且其數(shù)值和分布恰好能將使用荷載產(chǎn)生的應(yīng)力抵消到一個(gè)合適程度的配筋混凝土。

2.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理第四頁(yè)，共五十七頁(yè)。1、預(yù)應(yīng)力混凝土的分級(jí)I級(jí)——全預(yù)應(yīng)力：不消壓

II級(jí)——有限預(yù)應(yīng)力：可受拉，但不開(kāi)裂

III級(jí)——部分預(yù)應(yīng)力：允許開(kāi)裂

IV級(jí)——鋼筋混凝土：無(wú)預(yù)應(yīng)力 為避免將分級(jí)誤解為質(zhì)量的好壞，代之按使用要求限制裂縫寬度和選擇預(yù)應(yīng)力度。圖示二、配筋混凝土結(jié)構(gòu)的分類(lèi)第五頁(yè)，共五十七頁(yè)。2.預(yù)應(yīng)力度：定義：第六頁(yè)，共五十七頁(yè)。3.部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的分類(lèi)：A類(lèi)：當(dāng)對(duì)構(gòu)件控制截面受拉邊緣的拉應(yīng)力加以限制時(shí)，為A類(lèi)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件；B類(lèi)：當(dāng)構(gòu)件控制截面受拉邊緣應(yīng)力超過(guò)限值或出現(xiàn)不超過(guò)寬度限值的裂縫時(shí)，為B類(lèi)構(gòu)件。4、配筋混凝土的其它分類(lèi)方法：“配筋強(qiáng)度比”第七頁(yè)，共五十七頁(yè)。三、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度：（2）節(jié)省材料，減少自重；（3）可以減少混凝土梁的豎向剪力和主拉應(yīng)力；（4）結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全可靠；（5）預(yù)應(yīng)力可以作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的手段。第八頁(yè)，共五十七頁(yè)。缺點(diǎn)：（1）工藝較復(fù)雜；（2）需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備；（3）預(yù)應(yīng)力拱度不易控制；（4）費(fèi)用高；第九頁(yè)，共五十七頁(yè)。張拉鋼筋并在臺(tái)座上固定澆注混凝土構(gòu)件混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上時(shí)剪斷鋼筋先張法

1.先張法依靠粘結(jié)力來(lái)傳遞并保持預(yù)加應(yīng)力預(yù)加應(yīng)力的主要方法

§12.2第十頁(yè)，共五十七頁(yè)。先張法第十一頁(yè)，共五十七頁(yè)。澆混凝土構(gòu)件，并在構(gòu)件中預(yù)留孔道在構(gòu)件中預(yù)留孔道中穿鋼筋并張拉錨固灌漿后張法依靠工作錨具來(lái)傳遞和保持預(yù)加應(yīng)力

2.后張法第十二頁(yè)，共五十七頁(yè)。后張法(Pretension)第十三頁(yè)，共五十七頁(yè)。后張法Post-tension第十四頁(yè)，共五十七頁(yè)。二：錨具

1.對(duì)錨具的要求1、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)對(duì)錨具的要求(1)根據(jù)設(shè)計(jì)取用的預(yù)應(yīng)力筋種類(lèi)、預(yù)壓力大小及布束的需要選擇預(yù)應(yīng)力錨具(2)錨具應(yīng)只有足夠的強(qiáng)度和剛度，安全可靠；(3)構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工制作方便；(4)施工方便、節(jié)省材料、價(jià)格低廉。第十五頁(yè)，共五十七頁(yè)。*夾具：主要依靠摩擦力來(lái)夾住鋼筋，它不留在構(gòu)件上，剪斷預(yù)應(yīng)力筋后夾具的作用即消失*錨具：永久地留在構(gòu)件上，如錨具失效構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力將全部消失。第十六頁(yè)，共五十七頁(yè)。錨具分類(lèi)方法：按錨固受力筋類(lèi)型：錨粗鋼筋、鋼絲束、鋼鉸線、鋼筋束按傳遞預(yù)應(yīng)力的原理分：支承式和摩擦式按錨具的使用位置不同：張拉端和固定端第十七頁(yè)，共五十七頁(yè)。1、承壓型錨具——鋼筋螺紋錨：利用螺帽、墊板等的承壓作用將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固在端部第十八頁(yè)，共五十七頁(yè)。特點(diǎn)：屬于自承式錨具，操作簡(jiǎn)單，受力可靠，滑移量小。適用于較短的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件及直線預(yù)應(yīng)構(gòu)件。缺點(diǎn)：下料長(zhǎng)工度精度要求高，不可多根錨固。第十九頁(yè)，共五十七頁(yè)。常用錨具2、承壓形錨具：鐓頭錨具張拉端固定端錨杯型錨環(huán)型錨板型特點(diǎn)：支承式錨具，加工簡(jiǎn)單、張拉方便，錨固可靠，成本低廉缺點(diǎn)：鋼絲下料長(zhǎng)度要求較嚴(yán)，張拉端一般要擴(kuò)孔，較費(fèi)人工適用于單跨結(jié)構(gòu)及直線型構(gòu)件一般用錨板型第二十頁(yè)，共五十七頁(yè)。墩頭錨工作示意圖第二十一頁(yè)，共五十七頁(yè)。1.DM-60，2.DXM-60，3.DM-120，4.DXM-120

墩頭錨產(chǎn)品圖片第二十二頁(yè)，共五十七頁(yè)。3、摩擦型錨具——

錐形錨可以用到固定端，也可以用于張拉端鋼絲通過(guò)摩擦力將預(yù)拉力傳給錨環(huán)，錨環(huán)通過(guò)承壓板將預(yù)應(yīng)力傳給混凝土缺點(diǎn)：滑移量大、每根鋼絲應(yīng)力有差異第二十三頁(yè)，共五十七頁(yè)。摩擦型錨具——錐形錨第二十四頁(yè)，共五十七頁(yè)。摩擦型錨具——夾片式錨第二十五頁(yè)，共五十七頁(yè)。摩擦型錨具——夾片式錨第二十六頁(yè)，共五十七頁(yè)。BM型扁錨

二、施加預(yù)應(yīng)力的方法

2.錨具和夾具摩擦型錨具——夾片式錨第二十七頁(yè)，共五十七頁(yè)。工程例子

二、施加預(yù)應(yīng)力的方法

2.錨具和夾具第二十八頁(yè)，共五十七頁(yè)。工程例子

二、施加預(yù)應(yīng)力的方法

2.錨具和夾具第二十九頁(yè)，共五十七頁(yè)。張拉設(shè)備——千斤頂制孔器穿索機(jī)灌孔水泥漿及壓漿機(jī)張拉臺(tái)座

進(jìn)入下一節(jié)第三十頁(yè)，共五十七頁(yè)。返回第三十一頁(yè)，共五十七頁(yè)。什么是鐓頭錨具：利用鋼絲的鐓粗頭來(lái)錨固預(yù)應(yīng)力鋼絲的一種支承式錨具返回第三十二頁(yè)，共五十七頁(yè)。兩種千斤頂返回第三十三頁(yè)，共五十七頁(yè)。預(yù)應(yīng)力波紋管波紋管機(jī)返回第三十四頁(yè)，共五十七頁(yè)。預(yù)應(yīng)力穿索機(jī)返回第三十五頁(yè)，共五十七頁(yè)。預(yù)應(yīng)力灌漿機(jī)

返回第三十六頁(yè)，共五十七頁(yè)。一、混凝土1、對(duì)混凝土的要求

混凝土的種類(lèi)很多，在預(yù)應(yīng)力混凝土中一般采用以水泥為膠結(jié)材料的混凝土。預(yù)應(yīng)力混凝土應(yīng)具有高強(qiáng)度(且早期高強(qiáng))和小變形(包括收縮和徐變小)的特點(diǎn)。另外，輕質(zhì)、高性能也將成為預(yù)應(yīng)力混凝土的主要指標(biāo)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料

§12.3第三十七頁(yè)，共五十七頁(yè)。（1）高強(qiáng)度要求采用高強(qiáng)混凝土的原因：１、采用與高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋相匹配的高強(qiáng)混凝土，可以充分發(fā)揮材料強(qiáng)度，從而有效減小構(gòu)件截面尺寸和自重．以利于適應(yīng)大跨徑的要求；２、高強(qiáng)混凝土具有較高的彈性模量，從而具有更小的彈性變形和與強(qiáng)度有關(guān)的塑性變形，預(yù)應(yīng)力損失也可相應(yīng)減小，３、高強(qiáng)混凝土具有更高的抗拉強(qiáng)度、局部承壓強(qiáng)度以及較強(qiáng)的粘結(jié)性能，從而可推遲構(gòu)件正截面和斜截面裂縫的出現(xiàn)，有利于后張和先張預(yù)應(yīng)力筋的錨固。預(yù)應(yīng)力混凝土不僅應(yīng)高強(qiáng)而且也要早期高強(qiáng)，以便早日施加預(yù)應(yīng)力，提高構(gòu)件的生產(chǎn)效率和設(shè)備的利用率。第三十八頁(yè)，共五十七頁(yè)。

2）低收縮、低徐變?cè)陬A(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中采用低收縮、低徐變的混凝土，一方面可以減小由于混凝土收縮、徐變產(chǎn)少的預(yù)應(yīng)力損失，另一方面也可以有效控制預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的徐變變形。影響混凝土收縮和徐變的因素：1、2、3、4、53）快硬、早強(qiáng)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的混凝土具有快硬、早強(qiáng)的性質(zhì)，可盡早施加頂應(yīng)力，加快施工進(jìn)度提高設(shè)備以及模板的利用率。第三十九頁(yè)，共五十七頁(yè)。2、混凝土的強(qiáng)度和彈性模量第四十頁(yè)，共五十七頁(yè)。2、混凝土的強(qiáng)度和彈性模量第四十一頁(yè)，共五十七頁(yè)。3、高強(qiáng)混凝土

高強(qiáng)混凝土是指采用常規(guī)的水泥、砂石為原材料，采用常規(guī)的生產(chǎn)工藝，主要依靠添加高效減水劑或同時(shí)摻加一定數(shù)量的活性礦物材料．使新拌混凝上擁有良好的工作性能，并在硬化后具有高強(qiáng)、高密實(shí)性的水泥混凝土。目前抗壓強(qiáng)度超過(guò)50MPa的混凝土通常被認(rèn)為是高強(qiáng)混凝土，80MPa以上的稱為超高強(qiáng)混凝土。第四十二頁(yè)，共五十七頁(yè)。4、高性能混凝土

人們總是以強(qiáng)度來(lái)評(píng)價(jià)混凝土的性能。但實(shí)踐表明，諸如橋梁、道路、海上構(gòu)筑物、化工構(gòu)筑物等使用壽命期較長(zhǎng)且處于惡劣環(huán)境中的結(jié)構(gòu)物的破壞原因，并不是強(qiáng)度問(wèn)題，而是耐久件問(wèn)題。事實(shí)上．強(qiáng)度高的混凝土個(gè)一定能夠保證有足夠的耐久性?；炷脸龖?yīng)較高的強(qiáng)度、良好的工作性能以及在超載、事故或地震情況下有足夠的延性外，還必須能夠抵抗氣候作用、化學(xué)侵蝕、磨損以及其他破壞，并具備熱反應(yīng)低、密度小、耐磨、低收縮、低徐變、耐疲勞和放氣少等特性。高性能混凝土這一術(shù)語(yǔ)就是對(duì)這樣一種材料的概括。第四十三頁(yè)，共五十七頁(yè)。4、高性能混凝土具體體現(xiàn)在：1)較高的早期強(qiáng)度、高驗(yàn)收強(qiáng)度；2)高耐久性，可保護(hù)鋼筋不被銹蝕，當(dāng)在惡劣條件下使用時(shí)，同樣可保持混凝土堅(jiān)固耐久；3)良好的上作性能，既可配制坍落度為152~203mm的混凝土，又可以配制坍落度大干203mm的流態(tài)混凝土，而不發(fā)生離析。第四十四頁(yè)，共五十七頁(yè)。5、輕骨料混凝土：為了增大預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的跨越能力、增強(qiáng)其對(duì)周?chē)h(huán)境的耐久性，除應(yīng)采用高強(qiáng)的混凝土材料，還必須采用輕質(zhì)和高性能的混凝土材料?；炷敛牧系膹?qiáng)度／自重比較低是個(gè)不利因素，隨著預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)跨徑的不斷增大，自重也隨之增加，這使得結(jié)構(gòu)的承載能力大部分消耗于抵抗自重內(nèi)力。因此，輕骨料混凝應(yīng)用于預(yù)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)具有直接的經(jīng)濟(jì)利益。第四十五頁(yè)，共五十七頁(yè)。6、混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線：第四十六頁(yè)，共五十七頁(yè)。7、混凝土的變形橫向變形收縮變形徐變變形8、混凝土的疲勞第四十七頁(yè)，共五十七頁(yè)。強(qiáng)度高；快硬、早強(qiáng)；混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C40要求長(zhǎng)期荷載作用下混凝土的變形性能——徐變變形性能結(jié)硬過(guò)程中混凝土體積縮小的性質(zhì)——收縮使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件縮短，從而引起預(yù)應(yīng)力鋼筋中的預(yù)拉應(yīng)力的下降預(yù)應(yīng)力損失高強(qiáng)混凝土：采用水泥、砂石原料和常規(guī)工藝配制，依靠添加高效減水劑或摻加粉煤灰、磨細(xì)礦渣、F礦粉或硅粉等活性礦物材料，使新拌混凝土具有良好的工作性能，并在硬化后具有高強(qiáng)度、高密實(shí)性的強(qiáng)度等級(jí)為C50及以上的混凝土。

第四十八頁(yè)，共五十七頁(yè)。徐變變形計(jì)算影響徐變的主要因素：荷載應(yīng)力、持荷時(shí)間、混凝土的品質(zhì)與加載齡期、以及構(gòu)件尺寸和工作的環(huán)境等c≤0.5fck，徐變變形與應(yīng)力成正比----線性徐變c>0.6fc----

非線性徐變c>0.8fc----

造成混凝土破壞，不穩(wěn)定徐變變形值徐變系數(shù)加載齡期計(jì)算考慮齡期第四十九頁(yè)，共五十七頁(yè)。收縮變形計(jì)算收縮開(kāi)始時(shí)的混凝土齡期計(jì)算考慮齡期第五十頁(yè)，共五十七頁(yè)。嚴(yán)格控制水灰比注意選用高標(biāo)號(hào)水泥并宜控制水泥用量不大于500kg/m3選用優(yōu)質(zhì)活性摻合料加強(qiáng)振搗與養(yǎng)護(hù)配制要求與措施第五十一頁(yè)，共五十七頁(yè)。

二、預(yù)應(yīng)力鋼材一、對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的要求1、高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力筋有效預(yù)應(yīng)力的大小取決于預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力的大小?？紤]到預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在施工以及使用過(guò)程中將出現(xiàn)的各種預(yù)應(yīng)力損失，只有采用高強(qiáng)材料，才有可能建立較高的有效預(yù)應(yīng)力。第五十二頁(yè)，共五十七頁(yè)。提高鋼材的強(qiáng)度通常有三種不同的方法：1)在鋼材成分中增加某些合金元素．如碳、錳、硅、鉻等；2)采用冷拔、冷拉等方法來(lái)提高鋼材屈服強(qiáng)度；3)通過(guò)調(diào)質(zhì)熱處理、高頻感應(yīng)熱處理、余熱處理等方法提高鋼材強(qiáng)度。第五十三頁(yè)，共五十七頁(yè)。2、較好的塑性為實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的延性破壞，保證預(yù)應(yīng)力筋的彎曲和轉(zhuǎn)折要求，預(yù)應(yīng)力筋必須具有足夠的塑性，即預(yù)應(yīng)力筋必須滿足一定的拉斷延伸率和彎折次數(shù)的要求。第五十四頁(yè)，共五十七頁(yè)。3、較好的粘結(jié)性能在先張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力筋和混凝土之間應(yīng)具有可靠的粘結(jié)力．以確保預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力可靠地傳遞至混凝土中。在后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力筋與孔道后灌漿水泥之間應(yīng)有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，以使預(yù)應(yīng)力筋與周?chē)?/p>