理工19預(yù)應(yīng)力混凝土

第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念一、鋼筋混凝土的缺欠DisadvantagesofRCL0=5.2m的簡支梁截面尺寸為200×450mm2均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=10kN/m均布恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值gk=5kN/m共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的一般知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念★

產(chǎn)生上述問題原因主要是因?yàn)榛炷量估瓘?qiáng)度太低★受拉區(qū)混凝土的過早開裂，截面抗彎剛度顯著降低?！?/p>

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

如果增加鋼筋來提高剛度，則鋼材的強(qiáng)度得不到充分利用，造成浪費(fèi)?！?/p>

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。共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念設(shè)計控制條件：一般RC梁——承載力大跨RC梁——撓度變形高強(qiáng)鋼筋——裂縫寬度共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的一般知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念★

裂縫寬度與鋼筋應(yīng)力基本成正比共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念★一般Msk=(0.5~0.7)My，如配筋按正截面承載力計算，Msk下ssk=(0.5~0.7)fy?！飳τ贖RB335級鋼筋，fy=300MPa，ssk=150~210MPa，裂縫寬度已達(dá)(0.15~0.25)mm?！锶绮捎酶邚?qiáng)鋼筋，fy=580MPa，則ssk=290~406MPa，裂縫寬度已超過容許限值。共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的一般知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念二、預(yù)應(yīng)力的基本概念Concreteisweakintensionbutstrongincompression共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的一般知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念二、預(yù)應(yīng)力的基本概念epspcNpNpsc共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的一般知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念由于預(yù)加應(yīng)力spc較大，受拉邊緣仍處于受壓狀態(tài)，不會出現(xiàn)開裂；受拉邊緣應(yīng)力雖然受拉，但拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度，一般不會出現(xiàn)開裂；受拉邊緣應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，雖然會產(chǎn)生裂縫，但比鋼筋混凝土構(gòu)件（Np=0）的開裂明顯推遲，裂縫寬度也顯著減小。共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的一般知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念★抗裂性能好★減小截面尺寸★提高剛度減小變形（如受彎構(gòu)件撓度）★但注意：施加預(yù)應(yīng)力不提高構(gòu)件的承載力三、施加預(yù)應(yīng)力的好處共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的一般知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念四、施加預(yù)應(yīng)力的方法先張法：澆注混凝土前張拉鋼筋后張法：混凝土結(jié)硬后在構(gòu)件上張拉鋼筋施加預(yù)應(yīng)力的一般方法：張拉（加熱）縱向受拉鋼筋（預(yù)應(yīng)力鋼筋）并將其錨固在混凝土構(gòu)件內(nèi)，依靠鋼筋對構(gòu)件的彈性壓縮，從而使混凝土獲得壓應(yīng)力。張拉機(jī)具：千斤頂共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的一般知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念三、施加預(yù)應(yīng)力的方法先張法Pre-tensionMethod預(yù)應(yīng)力的傳遞是通過鋼筋和混凝土的粘結(jié)力實(shí)現(xiàn)的共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念后張法Post-tensionMethod三、施加預(yù)應(yīng)力的方法預(yù)應(yīng)力的傳遞是通過構(gòu)件端部錨具直接擠壓混凝土而獲得的共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的一般知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念五、預(yù)應(yīng)力混凝土的材料預(yù)應(yīng)力筋的要求◆

預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度越高越好◆

在預(yù)應(yīng)力混凝土制作和使用過程中，由于種種原因，預(yù)應(yīng)力筋中預(yù)先施加的張拉應(yīng)力會產(chǎn)生損失，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?！艟哂辛己玫募庸ば阅?，鋼筋焊接、鐓粗加工◆

鋼絲類預(yù)應(yīng)力筋，要求低松弛性，與混凝土良好的粘結(jié)性能，‘刻痕’或‘壓波’刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念鋼絲Wire中強(qiáng)鋼絲：800~1200MPa高強(qiáng)鋼絲：1470~1860MPa延伸率：d10=6%，d100=3.5~4%直徑3~9mm，有光面、刻痕和螺旋肋三種刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念鋼絞線StrandorTendon有二股、三股和七股鋼絞線，7股鋼絞線應(yīng)用最多外接圓直徑9.5~15.2mm無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線大多為無明顯屈服點(diǎn)條件屈服點(diǎn)：殘余應(yīng)變?yōu)?.2%的抗拉強(qiáng)度共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的一般知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本概念混凝土的要求——預(yù)應(yīng)力混凝土要求采用高強(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★與鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度較大，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，便于后張錨具布置，減小錨具墊板尺寸★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)度等級不低于C30，當(dāng)采用高強(qiáng)鋼絲時不低于C40。共四十二頁共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件(gòujiàn)設(shè)計的一般規(guī)定8.2張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失一、張拉控制應(yīng)力◆張拉控制應(yīng)力scon：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◆它是預(yù)應(yīng)力筋在在構(gòu)件受荷以前所經(jīng)受的最大應(yīng)力。◆張拉控制應(yīng)力scon取值越高，預(yù)應(yīng)力筋對混凝土的預(yù)壓作用越大，預(yù)應(yīng)力筋的利用效率越高。◆但scon取值過高，可能會在張拉時引起破斷事故，產(chǎn)生過大應(yīng)力松弛。因此，《規(guī)范》規(guī)定了張拉控制應(yīng)力限值[scon]

共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計的一般(yībān)規(guī)定張拉預(yù)應(yīng)力筋的過程是在施工階段進(jìn)行的是對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行的一次檢驗(yàn)所以表中[scon]是以預(yù)應(yīng)力筋的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度給出的且[scon]可不受抗拉強(qiáng)度設(shè)計值的限制共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的一般知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(shèjì)的一般規(guī)定在下列情況下，[scon]可提高0.05fptk：⑴為提高構(gòu)件在施工階段的抗裂性能，而在使用階段受壓區(qū)內(nèi)設(shè)置的預(yù)應(yīng)力筋；⑵為抵消應(yīng)力松弛、摩擦、分批張拉和溫差產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的一般知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(shèjì)的一般規(guī)定為避免scon的取值過低，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共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的一般知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計的一般(yībān)規(guī)定二、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)力筋中預(yù)應(yīng)力會從scon逐步減少，并經(jīng)過相當(dāng)長時間才最終穩(wěn)定下來，這種應(yīng)力降低稱為預(yù)應(yīng)力損失?！糇罱K穩(wěn)定后的應(yīng)力值才對構(gòu)件產(chǎn)生實(shí)際預(yù)應(yīng)力效果◆預(yù)應(yīng)力損失計算是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的關(guān)鍵問題◆過高或過低估計預(yù)應(yīng)力損失，都會對結(jié)構(gòu)的使用性能產(chǎn)生不利影響過高估計損失：實(shí)際預(yù)應(yīng)力＞計算預(yù)應(yīng)力，反拱偏大過低估計損失：實(shí)際預(yù)應(yīng)力＜計算預(yù)應(yīng)力，抗裂彎矩計算偏小共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計的一般(yībān)規(guī)定凡是能使預(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：錨具變形引起預(yù)應(yīng)力筋的回縮、滑移◆摩擦損失：在預(yù)應(yīng)力筋張拉過程中，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，也會使張拉應(yīng)力造成損失?！艋炷恋氖湛s和徐變引起的損失：是引起損失的主要部分◆松弛損失：長度不變的預(yù)應(yīng)力筋，在高應(yīng)力的長期作用下會產(chǎn)生松弛，會引起預(yù)應(yīng)力損失?！魷夭顡p失：先張法中的熱養(yǎng)護(hù)引起的溫差損失◆彈性壓縮損失：混凝土彈性壓縮，后張法中后拉束對先張拉束造成的壓縮變形而產(chǎn)生分批張拉損失等。共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件(gòujiàn)設(shè)計的一般規(guī)定1、錨固損失sl1預(yù)應(yīng)力筋張拉后錨固時，由于錨具受力后變形、墊板縫隙的擠緊以及鋼筋在錨具種的內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失記為sl1。對直線預(yù)應(yīng)力筋，共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計的一般(yībān)規(guī)定1、錨固損失sl1預(yù)應(yīng)力筋張拉后錨固時，由于錨具受力后變形、墊板縫隙的擠緊以及鋼筋在錨具種的內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失記為sl1。對直線預(yù)應(yīng)力筋，共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計的一般(yībān)規(guī)定直線預(yù)應(yīng)力筋曲線預(yù)應(yīng)力筋2、摩擦損失sl2摩擦損失是指在后張法張拉鋼筋時，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)力隨距張拉端距離增加而逐漸減少的現(xiàn)象共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(shèjì)的一般規(guī)定2、摩擦損失sl2摩擦損失是指在后張法張拉鋼筋時，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)力隨距張拉端距離增加而逐漸減少的現(xiàn)象scon共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(shèjì)的一般規(guī)定減少摩擦損失的措施sconscon共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件(gòujiàn)設(shè)計的一般規(guī)定一端張拉兩端張拉超張拉減少摩擦損失的措施共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件(gòujiàn)設(shè)計的一般規(guī)定3、熱養(yǎng)護(hù)損失sl3為縮短先張法構(gòu)件的生產(chǎn)周期，常采用蒸汽養(yǎng)護(hù)加快混凝土的凝結(jié)硬化。設(shè)養(yǎng)護(hù)升溫后，預(yù)應(yīng)力筋與臺座的溫差為D

t℃，取鋼筋的溫度膨脹系數(shù)為1×10-5/℃，則有，T2T1T1共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的一般知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計的一般(yībān)規(guī)定4、鋼筋松弛損失sl4鋼筋在高應(yīng)力長期作用下，在長度保持不變的條件下，應(yīng)力值隨時間增長而逐漸降低，這種現(xiàn)象稱為松弛。應(yīng)力松弛與初始應(yīng)力水平和作用時間長短有關(guān)。根據(jù)應(yīng)力松弛的長期試驗(yàn)結(jié)果，《規(guī)范》取普通預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線：低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線：當(dāng)scon≤0.7fptk時，當(dāng)0.7fptk<scon≤0.8fptk時，ψ為超張拉系數(shù)：一次張拉時，取ψ=1超張拉時，取ψ=0.9當(dāng)scon≤0.5fptk時，可不考慮應(yīng)力松弛損失，即取sl4=0。共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計的一般(yībān)規(guī)定5、收縮徐變損失sl5混凝土的收縮和徐變，都會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件長度縮短，引起預(yù)應(yīng)力損失。由于收縮和徐變是同時隨時間產(chǎn)生的，影響二者的因素相同，時隨變化規(guī)律相似，《規(guī)范》將二者合并考慮。《規(guī)范》對混凝土收縮和徐變引起的損失，按下列公式計算：先張法后張法共四十二頁第八章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般(yībān)知識8.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計的一般(yībān)規(guī)定三、預(yù)應(yīng)力損失的組合◆錨固損失：sl1◆摩擦損失： sl2◆溫差損失： sl3◆松弛