預(yù)應(yīng)力混凝土課件

攀枝花市建筑工程學(xué)校教師：熊旭建筑結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件根本知識預(yù)應(yīng)力混凝土根本原理一.生活常識

一些書，豎著疊起來抱很容易，但是要是橫著疊起來抱就不那么容易了2024/2/9要是用繩子捆起來，可以把書抱起來，但是書下面會開裂。2024/2/9用手使勁擠壓書的下端，就可以抱得起來而且沒有裂縫。要是壓力足夠大，上面再放幾本書都沒有問題。2024/2/9假設(shè)我們用把書下面鉆上孔，上一根絲桿，兩端用螺帽使勁擰緊，用拉力代替壓力的話，還是能把書抱起來。2024/2/9二.預(yù)應(yīng)力混凝土的問世假設(shè)我們有這樣的一根梁2024/2/9假設(shè)把中間的柱子抽去，梁承受的彎矩會增加還是減少？2024/2/9增加多少？跨中彎矩M=2024/2/9有時(shí)候我們需要大空間，比方報(bào)告廳，電影院等?？缍仍龃?，對梁的承載力就有了更高的要求用什么方法可以增加梁的承載力呢？我們有兩種方法……2024/2/9第一：增大截面，配置更多的鋼筋。但是增加截面后，構(gòu)件的自重就會增加，甚至造成自毀。2024/2/92024/2/92024/2/9第二：提高材料的強(qiáng)度，混凝土用更高強(qiáng)度等級的，鋼筋用更高級別的。于是截面尺寸變小了，自重也輕了。新的問題又出來了。鋼筋和混凝土的極限抗拉和應(yīng)變都不一樣。所以鋼筋根本上還沒有使上勁，梁下部就開裂了。難道就沒有方法了嗎？于是，預(yù)應(yīng)力混凝土就問世了。2024/2/9預(yù)應(yīng)力混凝土的工作原理預(yù)應(yīng)力的主要作用就是阻止或延遲裂縫的開展。預(yù)，提前，準(zhǔn)備。預(yù)應(yīng)力，提前施加應(yīng)力梁是上部受壓，下部受拉2024/2/9我們能不能在梁〔或其它受拉構(gòu)件〕受荷載之前，給它施加一個(gè)壓力，使其下部混凝土受壓，這樣梁在受到荷載的時(shí)候，在下面受拉之前，需先抵消我們施加的這個(gè)預(yù)壓力，隨著荷載的增加，下面混凝土才開始受到拉力。這樣就可以延遲或阻止裂縫的出現(xiàn)和開展。從而提高構(gòu)件的抗裂性能和剛度?！策@就是預(yù)應(yīng)力混凝土工作原理〕2024/2/9看看木桶，在還沒裝水之前采用鐵箍或竹箍套緊桶壁，便對木桶壁產(chǎn)生一個(gè)環(huán)向的壓力，假設(shè)施加的壓應(yīng)力超過水壓力引起的拉應(yīng)力，木桶就不會開裂漏水。2024/2/9F拉-F預(yù)＜F拉2024/2/9預(yù)應(yīng)力之父介紹林同炎先生2024/2/9十四歲時(shí)就考進(jìn)當(dāng)時(shí)的最高工程學(xué)府——交通大學(xué)唐山學(xué)院(今西南交通大學(xué))。

十八歲時(shí)大學(xué)畢業(yè)，1933年他二十歲時(shí)在美國加州州立大學(xué)柏克萊分校獲得碩士學(xué)位。

1933-1946年在國內(nèi)任成渝鐵路橋梁課長，滇緬鐵路設(shè)計(jì)課長，工信公司總程師及臺灣糖業(yè)鐵路處長等職。2024/2/91946-1976年任美國加州州立大學(xué)柏克利分校教授，結(jié)構(gòu)工程系主任,試驗(yàn)室主任，及全校教育改進(jìn)委員主委。

1976年他從加州州立大學(xué)柏克利分校退休時(shí)獲得該校的最高獎(jiǎng)狀——“柏克利獎(jiǎng)〞和“終身榮譽(yù)教授〞稱號。其后，加州州立大學(xué)柏克利分校特地建立“林同炎紀(jì)念堂〞作為永久性紀(jì)念。2024/2/9美國總統(tǒng)里根在1986年將美國最高科學(xué)獎(jiǎng)——“國家科學(xué)獎(jiǎng)〞頒發(fā)給第一個(gè)入選美國國家工程院的美籍華人林同炎教授，獎(jiǎng)狀上的贊詞寫著：“他是他是工程師，教師和作家。他的科學(xué)分析、技術(shù)創(chuàng)新和富于想象力的設(shè)計(jì)、不僅跨過了科學(xué)與藝術(shù)的壕溝，還打破了技術(shù)與社會的隔膜。〞2024/2/9他一生共設(shè)計(jì)99座橋梁，南寧大橋是他生前設(shè)計(jì)的最后一座，也是他設(shè)計(jì)生涯中最具創(chuàng)新精神和技術(shù)含量的橋梁。林同炎先生于2003年在美國謝世。2009年9月21日南寧大橋建成通車2024/2/92024/2/9世界首座大跨徑斜吊拱曲線橋梁2024/2/9施加預(yù)應(yīng)力的方法〔兩種〕按照張拉鋼筋與澆筑混凝土之間的關(guān)系，可以分為兩類〔后張法和先張法〕第一類：后張法先澆筑混凝土，待混凝土硬化以后，在構(gòu)件上直接張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，這種方法稱為后張法后張法施工步驟：①預(yù)留孔道：先在綁好的鋼筋上面面預(yù)埋波紋管2024/2/92024/2/92024/2/92024/2/9②穿鋼筋：待混凝土到達(dá)一定強(qiáng)度后，一般采用75%強(qiáng)度。2024/2/9③張拉鋼筋并用錨具錨固2024/2/92024/2/92024/2/92024/2/92024/2/92024/2/92024/2/92024/2/92024/2/92024/2/92024/2/9④壓漿：壓漿的作用是保護(hù)鋼筋不腐蝕，使鋼筋和混凝土連接成整體，共同受力。2024/2/92024/2/9第二類：先張法先張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，再澆筑混凝土的方法稱為先張法。先張法的施工工藝：穿鋼筋—張拉鋼筋—澆筑混凝土并養(yǎng)護(hù)—切斷鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼筋被切斷后回縮，擠壓混凝土產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。2024/2/92024/2/9先張法預(yù)應(yīng)力的傳遞主要靠鋼筋與混凝土的粘結(jié)力。先張法的優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)工藝簡單，工序少，效率高。因?yàn)椴灰^具，所以本錢低?，F(xiàn)實(shí)中很少使用，線形單一，場地使用上不靈活。主要用于生產(chǎn)小型的預(yù)制件。2024/2/9五、預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗裂性和抗?jié)B性。②提高了結(jié)構(gòu)的剛度，減小了結(jié)構(gòu)的變形③改善了結(jié)構(gòu)的耐久性能④減小了結(jié)構(gòu)截面尺寸，減輕了自重⑤提高了結(jié)構(gòu)的抗疲勞承載能力⑥合理利用了高強(qiáng)度材料⑦提高了工程質(zhì)量⑧可作為結(jié)構(gòu)的拼裝方法和加固措施缺點(diǎn)：工序較多，施工復(fù)雜，且需要錨具和張拉設(shè)備。2024/2/9六、預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用2024/2/92024/2/92024/2/92024/2/92024/2/92024/2/92024/2/9第二節(jié)張拉控制應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力損失

一、張拉控制應(yīng)力1.概念：在張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)所到達(dá)的規(guī)定應(yīng)力。用δcon表示。2.確定張拉控制應(yīng)力δcon對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。2024/2/9因?yàn)椋嚎刂茟?yīng)力取得適當(dāng)高一些是有利的，這樣會使預(yù)壓效果更好。但是并不是取得越高越好。①控制應(yīng)力越高，構(gòu)件的開裂彎矩和極限彎矩越接近?？赡馨l(fā)生脆性破壞②為了減小預(yù)應(yīng)力損失，在施工時(shí)往往采用超張拉工藝。本來控制應(yīng)力就取得高，加上超張拉，對于鋼筋，可能把鋼筋拉屈服，從而降低預(yù)壓效果。對于高強(qiáng)度鋼絲〔比方鋼絞線，工程上通常采用〕，甚至可能拉斷?！埠芪ｋU(xiǎn)〕2024/2/93.張拉控制應(yīng)力不能超過表5-1，也不能低于0.4fptk4.預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值〔表5-2〕2024/2/9二、預(yù)應(yīng)力損失及減小措施1.概念：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，張拉所建立起來的預(yù)應(yīng)力會逐步減少，并經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間才會最終穩(wěn)定下來，這種應(yīng)力降低現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力損失。2.預(yù)應(yīng)力損失所帶來的危害：預(yù)應(yīng)力損失會影響預(yù)壓效果，甚至?xí)诡A(yù)應(yīng)力完全消失〔等于沒有張拉〕。所以在設(shè)計(jì)和施工中都應(yīng)該采取措施減小預(yù)應(yīng)力損失。2024/2/9造成預(yù)應(yīng)力損失的原因主要有兩種：第一，預(yù)應(yīng)力鋼筋變長造成的。2024/2/92024/2/9第二，預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道的摩擦引起的。具體可以分成一下六類：1，錨固損失sl1

預(yù)應(yīng)力筋張拉后錨固時(shí)，由于錨具受力后變形及鋼筋在錨具中的內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失記為sl12024/2/9消減措施：1，選用變形小或者預(yù)應(yīng)力筋滑動(dòng)小的錨具，盡量減小墊板的塊數(shù)。2，對于先張法，選擇長的臺座。因?yàn)殚L臺座鋼筋相對縮短要小些。2024/2/92，摩擦損失sl2

摩擦損失是指在后張法張拉鋼筋時(shí)，由于預(yù)應(yīng)力筋與周圍接觸的混凝土或套管之間存在摩擦，引起預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力隨距張拉端距離的增加而逐漸減少的現(xiàn)象。2024/2/92024/2/9消減措施：1，采用兩端張拉。2，采用超張拉工藝。01.1δcon持荷2mi0.85δcon持荷2mi

δcon我在工地上是采用的先拉到15%再20%再100%，持荷2min。3，先張法在加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺座間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失sl32024/2/9消減措施：1，在鋼模上張拉，將構(gòu)件和鋼模放在一起養(yǎng)護(hù)。此時(shí)，由于預(yù)應(yīng)力鋼筋和臺座之間不存在溫差，故預(yù)應(yīng)力損失為零。2，二次升溫。2024/2/94.預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失sl4。松弛是鋼筋松弛和徐變的總稱。松弛的概念：是指鋼筋在高應(yīng)力作用下，當(dāng)長度保持不變，應(yīng)力隨時(shí)間增長而降低的現(xiàn)象。徐變的概念：是指鋼筋在長期不變的應(yīng)力作用下，應(yīng)變隨時(shí)間增長而增長的現(xiàn)象。消減措施：1，采用應(yīng)力松弛損失較小的鋼筋作為預(yù)應(yīng)力鋼筋2，采用超張拉工藝。2024/2/95.混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失sl5?；炷潦湛s分枯燥收縮，化學(xué)收縮?；炷列熳儯夯炷猎诔掷m(xù)荷載作用下，除彈性變形和塑性變形外，還會產(chǎn)生隨時(shí)間增長的變形，這種變形稱為徐變。由于收縮和徐變使構(gòu)件縮短，被張緊的鋼筋回縮而產(chǎn)生松弛。2024/2/96.環(huán)形構(gòu)件采用螺旋預(yù)應(yīng)力筋時(shí)局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失l6。張拉后，預(yù)應(yīng)力壓迫環(huán)形構(gòu)件，使其直徑變小。預(yù)應(yīng)力筋松弛。2024/2/9第三節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的材料及構(gòu)造要求

〔一〕混凝土——預(yù)應(yīng)力混凝土要求采用高強(qiáng)混凝土★有利于減小構(gòu)件截面尺寸，以適用大跨度的要求；★可以施加較大的預(yù)壓應(yīng)力，提高預(yù)應(yīng)力效率；★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；★快硬、早強(qiáng)?？奢^早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工速度，提高臺座、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)度等級不低于C30，當(dāng)采用高強(qiáng)鋼絲時(shí)不低于C40。2024/2/9〔二〕預(yù)應(yīng)力鋼筋◆預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度越高越好?！粢?yàn)橹挥胁捎酶邚?qiáng)度的鋼筋，才能建立起較高的張拉應(yīng)力，從而獲得更好的預(yù)壓效果?！魹榉乐乖诔d、低溫、沖擊情況下發(fā)生脆性破斷，預(yù)應(yīng)力筋還必須具有一定的塑性?！敉瑫r(shí)還要求具有良好的加工性能，以滿足對鋼筋焊接、鐓粗的加工要求?！魧︿摻z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’方法來提高與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度。2024/2/9我國常用的預(yù)應(yīng)力鋼筋有：鋼絲、鋼筋、鋼絞線?，F(xiàn)在工地上通常用鋼絞線1.鋼絲：有光面，螺旋肋，三面刻痕三種。2024/2/92024/2/9三面刻痕鋼絲2.熱處理鋼筋2024/2/92024/2/93.鋼絞線鋼絞線是由多根高強(qiáng)鋼絲鉸織在一起的，有三股和七股等。2024/2/9二、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中鋼筋的布置1.預(yù)應(yīng)力鋼筋分為直線布置和曲線布置直線布置的優(yōu)點(diǎn)是施工簡單，先張法后張法都可以采用。主要用在跨度和荷載比較小的構(gòu)件中。曲線布置受力比較合理，后張法中采用。實(shí)際施工中根本上都采用的是曲線布