第25講-預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工簡介

四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院課時授課教案/學(xué)年第期課程名稱：授課班級：授課時間：課題：教學(xué)目的：重點(diǎn)、難點(diǎn)：教學(xué)方式與程序：運(yùn)用教具：課后作業(yè)：課后記錄：年月日第25講預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工簡介§1.張拉限制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失1.張拉限制應(yīng)力——在張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時所達(dá)到的規(guī)定應(yīng)力，稱為張拉限制應(yīng)力，用表示。①限制應(yīng)力越高，預(yù)壓應(yīng)力越大，抗裂性越好；②限制應(yīng)力不宜太高，鋼筋可能拉屈服，甚至拉斷，且構(gòu)件的開裂彎矩與極限彎矩就越接近，構(gòu)件延性就越差；③限制應(yīng)力不宜太低，預(yù)應(yīng)力效果差，奢侈鋼筋；④各種預(yù)應(yīng)力鋼筋的限制應(yīng)力不一樣，軟鋼比硬鋼高；⑤先張法比后張法高；張拉限制應(yīng)力限值鋼筋種類張拉方法先張法后張法消退應(yīng)力鋼絲、鋼絞線0.75fptk0.75fptk熱處理鋼筋0.70fptk0.65fptkfptk——預(yù)應(yīng)力鋼筋極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值張拉限制應(yīng)力值均不應(yīng)小于0.40fptk2.預(yù)應(yīng)力損失——預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件，在施工和運(yùn)用過程中，預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉限制應(yīng)力，由于各種緣由漸漸降低的現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力損失共有以下六種：（1）張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失；（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失；（后張法）（3）砼加熱養(yǎng)護(hù)時，預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺座間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失；（先張法）（4）預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松馳引起的預(yù)應(yīng)力損失；（5）混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；（6）環(huán)形構(gòu)件采納螺旋預(yù)應(yīng)力筋時局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失；分別記作：（1）張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失σl1表6-2錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值a錨具類別a帶螺帽的錨具（鋼絲）螺帽縫隙1每塊后加墊板的縫隙1鋼絲束的墩頭錨具1錐塞式錨具（鋼絲束鋼質(zhì)錐形錨具等）5夾片錨具有頂壓時5無頂壓時6~8單根冷軋帶肋鋼筋和冷拔低碳鋼絲的錐形夾具5削減l1損失的措施有：1）選擇錨具變形小或使預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)縮小的錨具、夾具，并盡量少用墊板，因每增加一塊墊板，a值就增加1mm。2）增加臺座長度。因l1值與臺座長度成反比，采納先張法生產(chǎn)的構(gòu)件，當(dāng)臺座長度100m以上時，l1可忽視不計。（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋和孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失σl2當(dāng)kx+μθ≤0.2時，近似計算：影響系數(shù)與摩擦系數(shù)孔道成型方式Kμ預(yù)埋金屬水紋管0.00150.25預(yù)埋鋼管0.00100.30橡膠管或鋼管抽芯成型0.00140.55削減l2損失的措施有：1）對于較長的構(gòu)件可進(jìn)行兩端張拉，則計算中孔道長度可按構(gòu)件的一半長度計算。但這個措施將引起l1的增加，應(yīng)用時需加以留意。2）采納超張拉，削減松弛損失與摩擦損失。超張拉工藝：停2min停2min（3）砼加熱養(yǎng)護(hù)時，預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺座間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失σl3；（先張法）設(shè)混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時，受張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋與承受拉力的設(shè)備（臺座）之間的溫差為△t(℃鋼筋的線膨脹系數(shù)為=0.00001/℃，則l3可按下列式計算：削減l3損失的措施有：1）用兩次升溫養(yǎng)護(hù)。先在常溫下養(yǎng)護(hù)，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到肯定強(qiáng)度等級，例如C7.5～C10時，再漸漸升溫到規(guī)定的養(yǎng)護(hù)溫度，這時可認(rèn)為鋼筋與混凝土已結(jié)成整體，能夠一起脹縮而不引起應(yīng)力損失。2）鋼模上張預(yù)應(yīng)力鋼筋。由于預(yù)應(yīng)力鋼筋是錨固在鋼模上的，升溫時兩者溫度相同，可以不考慮此項損失。（4）預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失l4鋼筋在高應(yīng)力作用下其塑性變形具有隨時間而增長的性質(zhì)，在鋼筋長度保持不變的條件下則鋼筋的應(yīng)力會隨時間的增長而漸漸降低，這種現(xiàn)象稱為鋼筋的應(yīng)力松弛。另一方面在鋼筋應(yīng)力保持不變的條件下，其應(yīng)變會隨時間的增長而漸漸增大，這種現(xiàn)象稱為鋼筋的徐變。鋼筋的松弛和徐變均將引起預(yù)應(yīng)力的鋼筋中的應(yīng)力損失，這種損失統(tǒng)稱為鋼筋應(yīng)力松弛損失l4。削減l4損失的措施為進(jìn)行超張拉，這里所指的超張拉有兩種形式：①從應(yīng)力零開起先干脆張拉到1.03con；②從應(yīng)力零開起先干脆張拉至1.05con，持荷兩分鐘之后，再卸載con。（5）混凝土收縮、徐變的預(yù)應(yīng)力損失l5混凝土在一般溫度條件下結(jié)硬時會發(fā)生體積收縮，而在預(yù)應(yīng)力作用下，沿壓力方向混凝土發(fā)生徐變。兩者均使構(gòu)件的長度縮短，預(yù)應(yīng)力鋼筋也隨之內(nèi)縮，造成預(yù)應(yīng)力損失。削減l5的措施有：①采納高標(biāo)號水泥，削減水泥用量，降低水灰比，采納干硬性混凝土；②采納級配較好的骨料，加強(qiáng)振搗，提高混凝土的密實(shí)性；③加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以削減混凝土的收縮。（6）用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件，由于砼的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失l6l6的大小與環(huán)形構(gòu)件的直徑d成反比。直徑越小，損失越大，故《混凝土規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)時，l6=30N/mm2當(dāng)時，l6=0預(yù)應(yīng)力與木桶雞：

木桶在制作過程中，用鐵箍把木板箍緊，目的是為了使木板間產(chǎn)生環(huán)向預(yù)壓力，裝水或裝湯后，由水產(chǎn)生環(huán)向拉力，預(yù)壓力抵消掉全部拉力，就不會漏水。3.預(yù)應(yīng)力損失的組合預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件從預(yù)加應(yīng)力起先即須要進(jìn)行計算，而預(yù)應(yīng)力損失是分批發(fā)生的。因此，應(yīng)依據(jù)計算須要，考慮相應(yīng)階段所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。（1）混凝土預(yù)壓前完成的損失lI；（2）混凝土預(yù)壓后完成的損失lII。3.預(yù)應(yīng)力損失的組合考慮到預(yù)應(yīng)力損失計算的誤差，在總損失計算值過小時，產(chǎn)生不利影響，《規(guī)范》規(guī)定當(dāng)總損失值l=lI+lII小于下列數(shù)值時，按下列數(shù)值取用：先張法構(gòu)件100MPa后張法構(gòu)件80MPa§2.預(yù)應(yīng)力砼設(shè)計因預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在施工階段和運(yùn)用階段處于完全不同的受力狀態(tài)，故應(yīng)分別進(jìn)行施工階段和運(yùn)用階段的設(shè)計計算或驗(yàn)算。1.設(shè)計計算內(nèi)容（1）

承載力計算

對預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件只進(jìn)行正截面承載力計算。對預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)同時進(jìn)行正截面和斜截面承載力計算。

（2）裂縫限制驗(yàn)算

依據(jù)運(yùn)用要求及耐久性要求，確定構(gòu)件是不允許開裂還是允許開裂.不允許開裂的構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行抗裂驗(yàn)算，允許開裂的構(gòu)件則應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。

（3）變形驗(yàn)算

對預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行撓度驗(yàn)算。2.預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件工作機(jī)理施工階段—其次批損失后，建立有效預(yù)壓應(yīng)力；彈性階段—運(yùn)用加荷至“消壓”；開裂階段—砼的拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度，開裂；破壞階段—受拉一般鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋屈服至構(gòu)件破壞；3.超靜定結(jié)構(gòu)曲線預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力鋼筋按構(gòu)件彎矩圖形態(tài)布置曲線預(yù)應(yīng)力筋，可產(chǎn)生“等效荷載”（平衡荷載），從而產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力效果好。一般，平衡荷載=恒載+活載/24.預(yù)應(yīng)力度——施加預(yù)應(yīng)力的大小程度?！?.預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求1.截面形式及尺寸2.預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置直線布置和曲線布置：直線布置用于跨度荷載較小的狀況，如預(yù)應(yīng)力板，直線布置優(yōu)點(diǎn)是施工簡潔，用于先張法和后張法構(gòu)件。曲線布置多用于跨度和荷載較大的構(gòu)件，如預(yù)應(yīng)力梁。曲線布置一般用于后張法構(gòu)件。3.間距及孔道尺寸預(yù)應(yīng)力鋼筋的凈距不應(yīng)小于其公稱直徑或等效直徑的1.5倍，且符合下列規(guī)定：對熱處理鋼筋及鋼絲，不應(yīng)小于25mm；對3股鋼絞線，不應(yīng)小于20mm；對7股鋼絞線，不應(yīng)小于25mm。后張法構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力鋼絲束、鋼絞線束的預(yù)留孔道間的水平凈間距，在預(yù)制構(gòu)件中不宜小于50mm，孔道至構(gòu)件邊緣的凈距不宜小于30mm，且不宜小于孔道直徑的一半。孔道的內(nèi)徑應(yīng)比預(yù)應(yīng)力鋼絲束或鋼絞線束外徑及需穿過孔道的連接器外徑大10~15mm。在構(gòu)件兩端及跨中應(yīng)設(shè)灌漿孔或排氣孔，孔距不宜大于12m。4.愛護(hù)層厚度當(dāng)采納鋼筋作預(yù)應(yīng)力筋時，其愛護(hù)層厚度要求同鋼筋混凝土構(gòu)件；當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋為光面鋼絲時，其愛護(hù)層厚度不應(yīng)小于15mm。5.非預(yù)應(yīng)力鋼筋縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋包括受力鋼筋和非受力鋼筋。非預(yù)應(yīng)力受力鋼筋宜采納HRB335、HRB400和CRB550級鋼筋，也可采納RRB400級鋼筋。非預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用：改善受力性能，分散裂縫，提高延性，承受砼收縮及溫度應(yīng)力。6.端部加強(qiáng)措施為了提高錨具下砼的局部砼的抗壓強(qiáng)度，端部附加鋼筋網(wǎng)片或螺旋筋7.灌漿要求孔道灌漿要密實(shí)，采納≥425#水泥純漿或≥M20水泥砂漿，水灰比宜為0.4~0.45。8.構(gòu)件起拱預(yù)應(yīng)力筋與非預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)同時起拱。9.錨具的封裹與維護(hù)永久性錨具必需封裹愛護(hù)，防止腐蝕和外力損傷，并應(yīng)定期檢查維護(hù)，確保錨具牢靠。10.施工平安切記