建筑結(jié)構(gòu)：預(yù)應(yīng)力混凝土完整版

4.4預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)一、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理二、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的構(gòu)造§4.4.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理一、基本概念跨度為5.2m的簡(jiǎn)支梁，截面尺寸為200×450mm2，作用均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=10kN/m，均布恒荷載gk=5kN/m。撓度達(dá)到0.25mm鋼筋混凝土的缺欠★因?yàn)榛炷恋目估瓘?qiáng)度太低，導(dǎo)致受拉區(qū)混凝土過(guò)早開裂，截面抗彎剛度顯著降低。裂縫寬度與鋼筋應(yīng)力基本成正比，一般Ms=(0.6~0.8)My，如配筋按正截面承載力計(jì)算，Ms下sss=(0.5~0.7)fy。對(duì)于Ⅱ級(jí)鋼筋，fy=300MPa，sss=150~210MPa，裂縫寬度已達(dá)(0.15~0.25)mm。如采用Ⅵ級(jí)高強(qiáng)鋼筋，fy=580MPa，則sss=290~406MPa，裂縫寬度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)容許限值。★

鋼筋混凝土梁應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)時(shí)，如為增加剛度而加大截面尺寸，會(huì)導(dǎo)致自重進(jìn)一步增大，形成惡性循環(huán)?！?/p>

如增加鋼筋來(lái)提高剛度，則鋼材的強(qiáng)度得不到充分利用，造成浪費(fèi)。★

采用高強(qiáng)鋼筋，按正截面承載力要求可減少配筋，截面抗彎剛度基本與配筋面積成比例降低，故撓度變形控制難以滿足。

預(yù)應(yīng)力混凝土在構(gòu)件受荷載以前，預(yù)先施加壓力使之產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，稱為預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件在受力過(guò)程中預(yù)應(yīng)力筋一直承受較大的拉力Np，而截面混凝土則一直主要承受壓力C。構(gòu)件開裂后，鋼筋拉力T和壓區(qū)混凝土的壓力C隨彎矩增長(zhǎng)而不斷增大。 優(yōu)點(diǎn)：充分利用了鋼筋抗拉強(qiáng)度和混凝土抗壓強(qiáng)度高特性，減少用鋼量，截面小，自重輕，適用于大跨結(jié)構(gòu)在正常使用條件下，裂縫小，耐久性好。預(yù)拱，使構(gòu)件撓度減小，剛度大。二、預(yù)加應(yīng)力方法先張法張拉鋼筋澆筑混凝土切斷鋼筋，混凝土預(yù)壓預(yù)應(yīng)力由混凝土與鋼筋間的粘結(jié)力來(lái)傳遞后張法預(yù)應(yīng)力由構(gòu)件兩端錨具實(shí)現(xiàn)澆筑混凝土構(gòu)件穿預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固鋼筋，孔道灌漿先張法構(gòu)件采用工廠化的生產(chǎn)方式，，工序少，工藝簡(jiǎn)單，質(zhì)量容易保證，但它只適用于生產(chǎn)中小型構(gòu)件。如樓板，屋面板。后張法施工程序和工藝復(fù)雜，需專用張拉設(shè)備，和特制錨具，用鋼量大；但由于它不需要固定的張拉臺(tái)座，可現(xiàn)場(chǎng)施工，應(yīng)用靈活。適用于不便于運(yùn)輸?shù)拇笮蜆?gòu)件。目前最常見的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)有無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，屬后張法一種。鋼筋表面涂膜防腐蝕油脂，與混凝土一同澆筑。避免預(yù)留孔洞，穿筋，灌漿繁雜過(guò)程。適用于跨度大于6m的樓板及大跨度梁。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束三、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度越高越好。而且在預(yù)應(yīng)力混凝土制作和使用過(guò)程中，由于種種原因，預(yù)應(yīng)力筋中預(yù)先施加的張拉應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生損失，因此，為使得扣除應(yīng)力損失后仍具有較高的張拉應(yīng)力，也必須使用高強(qiáng)鋼筋（絲）作預(yù)應(yīng)力筋。

為避免在超載情況下發(fā)生脆性破斷，預(yù)應(yīng)力筋還必須具有一定的塑性。同時(shí)還要求具有良好的加工性能，以滿足對(duì)鋼筋焊接、鐓粗的加工要求。對(duì)鋼絲類預(yù)應(yīng)力筋，還要求具有低松弛性和與混凝土良好的粘結(jié)性能，通常采用‘刻痕’或‘壓波’方法來(lái)提高與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度。優(yōu)先使用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲鋼絞線要求采用高強(qiáng)混凝土；可以施加較大的預(yù)壓應(yīng)力，提高預(yù)應(yīng)力效率；有利于減小構(gòu)件截面尺寸，以適用大跨度的要求；具有較高的彈性模量，有利于提高截面抗彎剛度，減少預(yù)壓時(shí)的彈性回縮；徐變較小，有利于減少徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；與鋼筋有較大粘結(jié)強(qiáng)度，減少先張法預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力傳遞長(zhǎng)度；有利于提高局部承壓能力，便于后張錨具的布置和減小錨具墊板的尺寸；強(qiáng)度早期發(fā)展較快，可較早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工速度，提高臺(tái)座、模具、夾具的周轉(zhuǎn)率，降低間接費(fèi)用

一般預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C30，當(dāng)采用高強(qiáng)鋼絲時(shí)不低于C40。混凝土四、張拉控制應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力損失張拉控制應(yīng)力在張拉預(yù)應(yīng)力筋對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，張拉設(shè)備（千斤頂油壓表）所控制的總張拉力Np,con除以預(yù)應(yīng)力筋面積Ap得到的應(yīng)力稱為張拉控制應(yīng)力scon。張拉控制應(yīng)力scon取值越高，預(yù)應(yīng)力筋對(duì)混凝土的預(yù)壓作用越大，可以使預(yù)應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用。但scon取值過(guò)高，可能會(huì)在張拉時(shí)引起破斷事故，產(chǎn)生過(guò)大應(yīng)力松弛。因此，《規(guī)范》規(guī)定了張拉控制應(yīng)力限值[scon]。為避免scon的取值過(guò)低，影響預(yù)應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用，《規(guī)范》規(guī)定scon不應(yīng)小于0.4fptk。§4.4.2預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造一般要求應(yīng)有較大抗裂度和剛度，對(duì)受彎構(gòu)件，寬高比宜小，翼緣和腹扳的厚度不宜過(guò)大。梁高取普通鋼筋混凝土構(gòu)件的70%；受彎構(gòu)件的預(yù)拉區(qū)設(shè)非預(yù)應(yīng)力鋼筋；為控制裂縫寬度，計(jì)算確定受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的配筋；預(yù)應(yīng)力屋面梁和吊車梁等構(gòu)件，為防止由于施加預(yù)應(yīng)力而產(chǎn)生預(yù)拉區(qū)裂縫，以及減少支座附近的主拉應(yīng)力，支座處預(yù)應(yīng)力鋼筋彎起；端部非對(duì)稱布置的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)在端部0.2h范圍用附加鋼筋加強(qiáng)；對(duì)槽形板，為防止產(chǎn)生縱向裂縫，應(yīng)在端部100mm范圍附加不少于2根橫向鋼筋；構(gòu)件端部凹進(jìn)，加構(gòu)造鋼筋；端部全部彎起的受彎構(gòu)件，或只直線配筋的先張法構(gòu)件，當(dāng)端部焊接下部支撐，考慮收縮徐變等不利應(yīng)吸納，在端部設(shè)非預(yù)應(yīng)力縱向構(gòu)造鋼筋。預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力筋張拉后，由于混凝土和鋼材的性質(zhì)以及制作方法上原因，預(yù)應(yīng)力筋中應(yīng)力會(huì)從scon逐步減少，并經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)最終穩(wěn)定下來(lái)，這種應(yīng)力降低現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力損失。由于預(yù)應(yīng)力的通過(guò)張拉預(yù)應(yīng)力筋得到，凡是能使預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生縮短的因素，都將引起預(yù)應(yīng)力損失，主要有：錨固損失s11：錨具變形引起預(yù)應(yīng)力筋的回縮、滑移摩擦損失s12：在預(yù)應(yīng)力筋張拉過(guò)程中，后張法預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦，先張法預(yù)應(yīng)力筋與錨具之間以及折點(diǎn)處的摩擦