重點(diǎn)難點(diǎn)預(yù)應(yīng)力砼

重點(diǎn)難點(diǎn)預(yù)應(yīng)力砼第一頁，共45頁。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)：

在承受外荷載作用之前，預(yù)先在外荷載作用下的混凝土受拉區(qū)施加壓應(yīng)力，以改善結(jié)構(gòu)的使用性能，這種結(jié)構(gòu)稱之為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用中存在兩個(gè)主要問題：一是帶裂縫工作，二是無法充分利用高強(qiáng)度鋼筋的強(qiáng)度。

第二頁，共45頁。一、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理

設(shè)有一鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，計(jì)算跨徑為L(zhǎng)，截面為b×h，承受均布荷載q(含自重在內(nèi))，其跨中最大彎矩為M=qL2/8，由均布荷載產(chǎn)生的跨中截面的應(yīng)力為

第三頁，共45頁。鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁第四頁，共45頁。一種方法是：先在截面重心處施加預(yù)壓力，

產(chǎn)生的截面應(yīng)力為

在預(yù)加力Ny和均布荷載q共同作用下，將該預(yù)加應(yīng)力與均布荷載應(yīng)力疊加，求得截面上、下緣的總應(yīng)力為第五頁，共45頁。另一種方法是：在距截面下緣h/3處（即偏心距e=h/6）處，施加預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的截面應(yīng)力為

在Ny和q共同作用下，上、下緣的總應(yīng)力為第六頁，共45頁。

由于預(yù)先給混凝土梁施加了預(yù)壓應(yīng)力，使混凝土梁在均布荷載q作用下截面下邊緣所產(chǎn)生的拉應(yīng)力全部被抵消，可以避免混凝土出現(xiàn)裂縫，混凝土梁可以全截面參加工作，因而改善了梁中混凝土的抗拉性能。上述截面應(yīng)力疊加使得混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力，說明了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)工作的基本原理。

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的關(guān)鍵問題:預(yù)加力的大小以及預(yù)加力的作用點(diǎn)位置

第七頁，共45頁。二、加筋混凝土結(jié)構(gòu)的分類（一）國(guó)外加筋混凝土的分類將加筋混凝土按預(yù)加應(yīng)力的大小劃分為如下四級(jí)：

Ⅰ級(jí)：全預(yù)應(yīng)力

Ⅱ級(jí)：有限預(yù)應(yīng)力

Ⅲ級(jí)：部分預(yù)應(yīng)力

Ⅳ級(jí)：普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。對(duì)部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性強(qiáng)調(diào)不夠

第八頁，共45頁。（二）國(guó)內(nèi)加筋混凝土的分類按其預(yù)應(yīng)力度分成：全預(yù)應(yīng)力混凝土、部分預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力度（λ）：由預(yù)加應(yīng)力大小確定的消壓彎矩M0與外荷載產(chǎn)生的彎矩M的比值。即

=M0/M

式中：M0——消壓彎矩。即將控制截面邊緣由預(yù)加力產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力抵消為零時(shí)所施加的荷載彎矩。

M——使用荷載（不包括預(yù)加力）作用下控制截面的彎矩；第九頁，共45頁。

全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)——沿預(yù)應(yīng)力筋方向的正截面不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力，即≥1

部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)——沿預(yù)應(yīng)力筋方向的正截面出現(xiàn)拉應(yīng)力或出現(xiàn)不超過規(guī)定寬度的裂縫，即1>>0；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)——不施加預(yù)加應(yīng)力的混凝土結(jié)構(gòu)，即

=0第十頁，共45頁。部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件分為A類和B類

A類：構(gòu)件正截面混凝土的法向拉應(yīng)力，不超過規(guī)定的極限。

對(duì)于受彎構(gòu)件：荷載組合I時(shí)為0.8Rlb（Rlb為混凝土抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度）；荷載組合II或組合III時(shí)為0.9Rlb

。

B類：構(gòu)件正截面混凝土的拉應(yīng)力允許超過A類構(gòu)件規(guī)定的極限。但當(dāng)出現(xiàn)裂縫時(shí)，其裂縫寬度不得超過允許限值。第十一頁，共45頁。三、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)

（1）節(jié)省材料，減輕自重，增加跨越能力（2）提高構(gòu)件的抗裂性、增加截面剛度。（3）可以減小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)加力還可以作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接手段，促進(jìn)了橋梁結(jié)構(gòu)新體系與施工方法的發(fā)展。第十二頁，共45頁。缺點(diǎn)

（1）最主要的問題是在使用階段如何保持有效預(yù)應(yīng)力不至于降低到過?。?）需要有一定的專門設(shè)備和配備一支技術(shù)較熟練的專業(yè)隊(duì)伍。（3）預(yù)應(yīng)力反拱度不易控制。第十三頁，共45頁。1．先張法先將預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉并錨固在張力臺(tái)坐上，后澆筑構(gòu)件混凝土，待混凝土達(dá)到足夠的強(qiáng)度后再放張，以此實(shí)現(xiàn)預(yù)加力的方法第二節(jié)預(yù)加應(yīng)力的技術(shù)與設(shè)備一、預(yù)加應(yīng)力的主要方法第十四頁，共45頁。第十五頁，共45頁。先張法的特點(diǎn)不專設(shè)永久錨具。施工工序簡(jiǎn)單，張拉鋼筋時(shí)用臨時(shí)錨具固定，可以重復(fù)使用。在大批量生產(chǎn)時(shí)，先張法構(gòu)件比較經(jīng)濟(jì)，質(zhì)量也比較穩(wěn)定。預(yù)應(yīng)力筋通常采用直線配筋，不同截面的預(yù)加力作用點(diǎn)不能隨使用荷載彎矩的變化而調(diào)整，因而，先張法只適用于中小跨徑受彎構(gòu)件。第十六頁，共45頁。2．后張法后張法，是先澆筑構(gòu)件混凝土，待混凝土結(jié)硬后，利用預(yù)設(shè)在混凝土構(gòu)件內(nèi)的孔道穿入預(yù)應(yīng)力筋，再在梁體上張拉錨固筋束的方法。第十七頁，共45頁。第十八頁，共45頁。后張法的特點(diǎn):

后張法的錨固通過專門的錨具來實(shí)現(xiàn).

后張法預(yù)制構(gòu)件不需要專門的張拉臺(tái)座，可以工廠制作，也可以工地現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制。預(yù)應(yīng)力筋通常采用曲線配筋，不同截面的預(yù)加力作用點(diǎn)隨使用荷載彎矩的變化而調(diào)整，因而，后張法適用于大跨徑受彎構(gòu)件。第十九頁，共45頁。

先張法是先張拉鋼筋，靠粘結(jié)力來傳遞并保持預(yù)加應(yīng)力的。

后張法是先澆筑構(gòu)件混凝土，靠工作錨具來傳遞和保持預(yù)加應(yīng)力的；第二十頁，共45頁。

預(yù)應(yīng)力技術(shù)的關(guān)鍵是錨具。先張法所用的臨時(shí)錨具稱為工具錨，又稱為夾具。后張法所用的永久性錨具稱為工作錨。二、錨具第二十一頁，共45頁。（一）對(duì)錨具的要求：受力安全可靠；預(yù)應(yīng)力損失要??；構(gòu)造簡(jiǎn)單、緊湊，制作方便，用鋼量少；張拉錨固方便迅速，設(shè)備簡(jiǎn)單

第二十二頁，共45頁。（二）錨具的分類：按其傳力錨固受力原理，可分為三類：（1）依靠摩阻力錨固的錨具。（2）依靠承壓錨固的錨具。（3）依靠粘結(jié)力錨固的錨具。

對(duì)于不同形式的錨具，往往需要有專門的張拉設(shè)備配套使用。因此，在設(shè)計(jì)施工中，錨具與張拉設(shè)備的選擇，應(yīng)同時(shí)考慮。

第二十三頁，共45頁。（三）橋梁結(jié)構(gòu)中幾種常用的錨具1.錐形錨具錐形錨（又稱為弗式錨），主要用于鋼絲束的錨固。第二十四頁，共45頁。2.墩頭錨具墩頭錨主要用于錨固鋼絲束，也可錨固直徑14mm以下的鋼筋束第二十五頁，共45頁。3.鋼筋螺紋錨具當(dāng)采用高強(qiáng)粗鋼筋作為預(yù)應(yīng)力筋束時(shí)，可采用螺旋紋錨具錨固第二十六頁，共45頁。4.夾片錨具（2）扁形夾片錨具（1）鋼絞線夾片錨第二十七頁，共45頁。5.固定端錨具（1）

擠壓錨具（2）壓花錨具第二十八頁，共45頁。6.連接器（1）

錨頭連接器（2）接長(zhǎng)連接器第二十九頁，共45頁。1．千斤頂三、預(yù)加應(yīng)力的其他設(shè)備第三十頁，共45頁。

2．

制孔器（1）抽拔橡膠管。（2）螺旋金屬波紋管（簡(jiǎn)稱波紋管）。

3．穿索機(jī)（1）液壓式(橋梁中多用)。（2）電動(dòng)式第三十一頁，共45頁。

4．

壓漿機(jī)

壓漿機(jī)是孔道灌漿的主要設(shè)備。主要由灰漿攪拌桶、貯漿桶和壓送灰漿的灰漿泵以及供水系統(tǒng)組成。壓漿機(jī)的最大工作壓力可達(dá)約1.50Mpa（15個(gè)大氣壓），可壓送的最大水平距離為150m，最大豎直高度為40m。

5．

張拉臺(tái)座先張法生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時(shí)，需設(shè)置用作張拉和臨時(shí)錨固筋束的張拉臺(tái)座。第三十二頁，共45頁。第三節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料一、混凝土1.強(qiáng)度高：必須采用高標(biāo)號(hào)混凝土,（只有高強(qiáng)度混凝土，才能承受很大的壓應(yīng)力,同時(shí)，對(duì)于先張法構(gòu)件，可增大混凝土的粘接強(qiáng)度，對(duì)于后張法構(gòu)件，可增大端部混凝土的承壓能力）

混凝土標(biāo)號(hào)不宜低于C30

當(dāng)采用碳素鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋時(shí)，混凝土標(biāo)號(hào)≥C40。

2.收縮、徐變小3.快硬、早強(qiáng)第三十三頁，共45頁。

二、鋼材

1.強(qiáng)度高：混凝土預(yù)應(yīng)力的大小，取決于預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉應(yīng)力的大小。普通鋼筋，由于強(qiáng)度不高，經(jīng)過一段時(shí)間后，預(yù)應(yīng)力喪失殆盡。只有高強(qiáng)鋼筋，才能克服各種因素造成的預(yù)應(yīng)力損失，建立預(yù)應(yīng)力。

2.較好的塑性和可焊性

3.良好的粘結(jié)性能

4.應(yīng)力松弛損失低第三十四頁，共45頁。

三、預(yù)應(yīng)力筋的種類1.冷拉熱軋鋼筋

2.熱處理鋼筋（多）3.高強(qiáng)度鋼絲4.鋼絞線（多）5.冷拔低碳鋼絲第三十五頁，共45頁。

“單控”：冷拉操作時(shí)，僅單一控制冷拉率

“雙控”：冷拉操作時(shí)，同時(shí)控制冷拉應(yīng)力和冷拉率

注意：冷拉只能提高抗拉強(qiáng)度，不能提高抗壓強(qiáng)度第三十六頁，共45頁。

混凝土收縮、徐變的計(jì)算

1.混凝土的徐變變形計(jì)算

混凝土的徐變與混凝土的應(yīng)力關(guān)系極大。

當(dāng)混凝土應(yīng)力h>0.6Ra時(shí)，混凝土的徐變?yōu)榉蔷€性徐變。如果h值過大，則徐變應(yīng)變急劇增加，不再收斂，將導(dǎo)致混凝土破壞。

故一般取（0.75～0.80）Ra作為混凝土的長(zhǎng)期極限強(qiáng)度（也稱為徐變極限強(qiáng)度）。第三十七頁，共45頁。當(dāng)混凝土所承受的長(zhǎng)期應(yīng)力h0.5Ra

時(shí)，其徐變應(yīng)變值c與混凝土應(yīng)力h之間存在線性關(guān)系，此時(shí)混凝土的徐變變形可寫成c——所計(jì)算的徐變應(yīng)變值e——加載（h作用）時(shí)的彈性應(yīng)變（即急變）值；——徐變應(yīng)變與彈性應(yīng)變的比例系數(shù)，一般稱為徐變系數(shù)（亦稱徐變特征值）。

第三十八頁，共45頁。

對(duì)于用硅酸鹽水泥配制的中等程度的普通混凝土，在要求不十分精確時(shí)，混凝土徐變c可以用下述方法近似求得。

(1)首先計(jì)算構(gòu)件的理論厚度hLAh——構(gòu)件的橫截面面積（cm2）u——構(gòu)件與大氣接觸的周邊長(zhǎng)度（cm）。（cm）第三十九頁，共45頁。(2)根據(jù)相對(duì)濕度，受荷載時(shí)混凝土的齡期（天）及hL查表12-2得到徐變系數(shù)的終值

(3)圖12-12得到任一時(shí)刻t時(shí)，徐變系數(shù)與徐變終值的比值，則（4）混凝土在任一時(shí)刻t的徐變，第四十頁，共45頁。2.混凝土的收縮變形計(jì)算

混凝土的硬化收縮應(yīng)變是非受力變形。

它的變形規(guī)律和徐變相似，也是隨時(shí)間延續(xù)而增加，初期硬化時(shí)收縮變形明顯，以后逐漸變緩。

一般第一年的應(yīng)變可達(dá)到（0.15～0.4）×10-3，收縮變形可延續(xù)至數(shù)年，其終值可達(dá)(0.2～0.6)×10-3。第四十一頁，共45頁。

對(duì)于硅酸鹽水泥配制的中等稠度的普通混凝土，在不要求十分精確時(shí)，混凝土的收縮應(yīng)變可按下式近似計(jì)算（與徐變類似）——收縮應(yīng)變與其收縮應(yīng)變終值的比值[比徐變變形少步驟（4）]第四十二頁，共45頁。

圖12-12徐變系數(shù)(t,)和收縮應(yīng)變(t,)與其

最終的比值曲線圖第四十三頁，共45頁。大氣條件徐變系數(shù)終極值和收縮應(yīng)變終值