预应力混凝土构件.ppt

预应力混凝土构件,第十章 预应力混凝土,第一节 预应力混凝土原理,混凝土抗拉强度低，带裂缝工作;,在防渗、抗腐蚀时易出现问题;,为满足变形和裂缝要求，截面尺寸，自重过大;,不能充分利用高强度钢筋。,第九章 正常使用,在构件受荷之前，给混凝土的受拉区预先施加压应力的结构称为“预应力混凝土结构”,定 义：,第十章 预应力混凝土,生 活 实 例,第九章 正常使用,延性较差.,预应力混凝土的特点 ：,抗裂性能好.,抗疲劳性能好.,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,先张法施工工序,第九章 正常使用,固定台座，安装预应力筋；,用千斤顶张拉钢筋，用夹具将预应力筋固定；,浇筑混凝土、养护；,混凝土达到一定强度（75%以上设计强度）切断钢筋或放松钢筋通过钢筋与混凝土之间的粘结力，对混凝土产生挤压力。,第十章 预应力混凝土,切断钢筋，通过粘结力建立预应力,第九章 正常使用,张拉工序简单 ；,优点 ：,不需放置永久性锚具 ；,可以批量生产 ；,需成批钢模，养护池，一次性投资大,缺点 ：,适用于直线型面筋，对于曲线布置较困难,第十章 预应力混凝土,后张法施工工序,第九章 正常使用,先浇筑混凝土，预留钢筋孔道和灌浆孔 ；,混凝土到达强度之后，钢筋穿过孔道，并张拉钢筋，同时混凝土受压，达到一定的拉应力后，用锚具锚固钢筋，不再取下 ；,孔道内灌浆，成有粘力的预应力构件；或不灌浆，为无粘结力的预应力构件；,第十章 预应力混凝土,通过钢筋端部锚具传递预应力,第九章 正常使用,后张法直接在构件上张拉，可布置钢筋的形状多样 ；,优点 ：,适用于现场制作，块体拼接，特殊结构；,永久性锚具量大;,缺点 ：,工序复杂，施工周期长,张拉控制应力con,使构件出现脆性破坏,con过大,开裂荷载与破坏荷载非常接近,局部压坏,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,后张法中扣除了混凝土的弹性压缩,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,夹具和锚具：锚固预应力钢筋的工具,预应力构件制成后，取下来的重复使用的是夹具,留在预应力构件上，不再取下来的是锚具,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,螺丝端杆锚具：利用螺帽、垫板等的承压作用将预应力钢筋锚固在端部,预应力损失及组合:,第十章 预应力混凝土,锚固损失 l1: 先张、后张,摩擦损失 l2: 后张法,温差损失 l3: 先张，蒸汽养护,松驰损失 l4: 先张、后张,混凝土收缩，徐变 l5: 先张、后张,螺旋式预应力筋挤压混凝土损失 l6: 后张,预应力钢筋屈服强度的0.50.9,冷拉钢筋,预应力钢筋极限抗拉强度的0.40.75,预应力钢筋极限抗拉强度的0.40.70,碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线,冷拔低碳钢丝、热处理钢筋,2. con的取值,第十章 预应力混凝土,第一批损失,第二批损失,混凝土预压前,混凝土预压后,第十章 预应力混凝土,预应力损失值,第一批损失,如锚具变形、管道摩擦、台座与钢筋的温差、钢筋松弛损失等,第二批损失,如混凝土收缩徐变、局部挤压损失等,第十章 预应力混凝土,1. 预应力损失的种类,由于锚具、垫块本身的变形，其间裂缝的压紧及钢筋在锚具中的滑移引起的损失,张拉端至锚固端之间的距离,预应力钢筋的弹性模量,张拉端锚具的变形和钢筋的内缩值，,第十章 预应力混凝土,锚具变形和钢筋回缩损失l1,后张法，张拉钢筋时钢筋在孔道中滑动产生摩擦力,第十章 预应力混凝土,管道摩擦损失l2,k:考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦系数,:预应力钢筋与孔道壁间的摩擦系数,采用两端张拉可以减少l2,张拉端,第十章 预应力混凝土,采用超张拉可以减少l2,0,1.1con停2分钟,0.85con停2分钟,con,con,第十章 预应力混凝土,先张法混凝土蒸汽养护时,预应力钢筋与台座之间温差引起的损失,0.00001:钢筋的线膨胀系数,采用二次升温法可减少l3：先在常温下养护,当混凝土的强度达到7.510n/mm2时再逐渐升温,第十章 预应力混凝土,温差应力损失l3,钢筋在高应力作用下，长度不变而应力随时间逐渐降低的现象称为应力松弛,钢筋张拉后1小时内约完成总松弛的50%，24小时内完成总松弛的80%，以后逐渐收敛,采用超张拉时为0.9，不采用时为1.0,第十章 预应力混凝土,应力松弛损失l4,收缩和徐变两者相互有关，很难精确计算，为了简化两项损失可合并考虑,高湿环境中可降低50% 干燥环境中应增加2030%,第十章 预应力混凝土,混凝土收缩徐变损失l5,钢筋挤压混凝土损失l6,采用螺旋式预应力筋作为配筋的环形构件，由于预应力筋对混凝土的局部挤压使构件直径减小所引起的损失,第十章 预应力混凝土,预应力损失的组合,预应力总损失的下限值,先张法构件： l 100n/mm2,后张法构件： l 80n/mm2,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,后张法构件端部锚固区的局部承压验算,局部受压截面尺寸验算,局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设计值,应取1.2倍张拉控制力,第十章 预应力混凝土,混凝土强度影响系数,当混凝土强度不超过c50时，取1.0,当混凝土强度等级为c80时，取0.8,其间按线性内插法取用,混凝土的局部受压面积,混凝土局部受压时的强度提高系数,混凝土局部受压净面积,对后张法构件，应在混凝土局部受压面积中扣除孔道，凹槽部分的面积；,第十章 预应力混凝土,局部受压时的计算底面积，可由局部受压面积与计算底面积按同心，对称原则确定,第十章 预应力混凝土,配置方格网式或螺旋式间接钢筋,且其核心面积,局部受压承载力计算:,局部受压承载力应按下列公式计算,第十章 预应力混凝土,螺旋钢筋时，其体积配筋率:,方格网配筋时，其体积配筋率:,第十章 预应力混凝土,间接钢筋体积配筋率（核心面积范围内单位混凝土体积所含间接钢筋体积）,配置间接钢筋局部受压承载力提高系数,间接钢筋对混凝土约束折减系数，当混凝土强度等级不超过c50时，取1.0；当混凝土强度等级为c80时，取0.85；其间按线性内插,第十章 预应力混凝土,配置方格网或螺栓式间接钢筋内表面范围内的混凝土核芯面积，但不应大于ab，且其重心应与al重心重合，计算中仍按同心，对称原则取值,方格网沿1方向的钢筋根数，单根钢筋的截面面积,螺旋式单根钢筋的截面面积,配置螺旋式间接钢筋范围内的混凝土直径,第十章 预应力混凝土,方格网或螺旋式间接钢筋的间距，宜取3080mm,第十章 预应力混凝土,第二节 轴心受拉构件计算,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,主要内容：,预应力混凝土的基本概念,预应力损失与组合,预应力混凝土轴心受拉构件的应力分布,轴心受拉构件的预应力设计,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,粘结型锚具：利用构件端部预留锥形自锚孔的后浇混凝土锚固预应力钢筋,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,承压型锚具：利用螺帽、垫板等的承压作用将预应力钢筋锚固在端部,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,第十章 预应力混凝土,六、预应力筋锚固区受力性能 1. 先张法预应力筋预应力传递长度,当采用骤然放松预应力钢筋的施工工艺时，起点应从距构件末端0.25ltr处开始计算,第十章 预应力混凝土,后张法张拉钢筋时，钢筋在孔道中滑动产生摩擦力,*孔道偏差等因素,*曲线型孔道,第十章 预应力混凝土,2. 管道摩擦损失l2,负号表示dp1和px方向相反,第十章 预应力混凝土,应注意的几个问题:,*由块体拼装的结构，尚应考虑填逢间的预压变形。当采用混凝土或砂浆为填逢材料时，每条缝的预压变形值为1mm,*先张法构件，当台座长度超过100m时，可忽略l1,*后张法构件，l1只考虑张拉端，因锚固端锚具在张拉过程中已被压紧,第十章 预应力混凝土,*此式不适用于曲线配筋的后张法构件,第十章 预应力混凝土,先张法混凝土蒸汽养护时,预应力钢筋与台座之间温差引起的损失,0.00001:钢筋的线膨胀系数,*采用二次升温法可减少l3：先在常温下养护,当混凝土的强度达到7.510n/mm2时再逐渐升温,第十章 预应力混凝土,温差应力损失l3,采用超张拉可以减少l4,0,(1.051.1)con停25分钟,0,con,在高应力下，本需1小时才能完成的损失，在25分钟内就完成了大部分,第十章 预应力混凝土,五、预应力损失值 6. 钢筋挤压混凝土损失l6,采用螺旋式预应力筋作为配筋的环形构件，由于预应力筋对混凝土的局部挤压使构件直径减小所引起的损失,第十章 预应力混凝土,后张法，张拉钢筋时钢筋在孔道中滑动产生摩擦力,第十章 预应力混凝土,管道摩擦损失l2,k:考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦系数,:预应力钢筋与孔道壁间的摩擦系数,先张法混凝土蒸汽养护时,预应力钢筋与台座之间温差引起的损失,0.00001:钢筋的线膨胀系数,*采用二次升温法可减少l3：先在常温下养护,当混凝土的强度达到7.510n/mm2时再逐渐升温,第十章 预应力混凝土,温差应力损失l3,钢筋在高应力作用下，长度不变而应力随时间逐渐降低的现象称为应力松弛,钢筋张拉后1小时内约完成总松弛的50%，24小时内完成总松弛的80%，以后逐渐收敛,采用超张拉时为0.9，不采用时为1.0,第十章 预应力混凝土,应力松弛损失l4,收缩和徐变两者相互有