重点难点预应力砼PPT学习教案

1、会计学1 重点难点预应力砼重点难点预应力砼 预应力混凝土结构： 在承受外荷载作用之前，预先在外荷载作用下的混凝土受拉 区施加压应力，以改善结构的使用性能，这种结构称之为预应力 混凝土结构 钢筋混凝土结构在使用中存在两个主要问题： 一是带裂缝工作， 二是无法充分利用高强度钢筋的强度。 第1页/共45页 一 、预应力混凝土结构的基本原理 设有一钢筋混凝土简支梁，计算跨径为L，截面为bh，承受均布荷载q (含自重在内)，其跨中最大弯矩为M=qL2/8，由均布荷载产生的跨中截面的应力为 （拉应力） 压应力） 下缘： 上缘：(6 2 bh M hx hs 第2页/共45页 图 6 6 b （ 拉 ） b

2、 （ 压 ） b 6 （ 拉 ） b 6 （ 压 ） （ 压 ） 6 b （ 压 ） b 6 6 （ 压 ） b （ 压 ） 6 b （ 压 ） b 6 钢筋混凝土简支梁 第3页/共45页 hMN y /6 产生的截面应力为 2 /6 /6 bhM bh hM A N y hy 在预加力Ny和均布荷载q共同作用下，将该预加应力与均布荷载应力叠加，求得截面上、下缘的总应力为 压应力）( 6 2 66 222 bh M bh M bh M hshys 0 66 22 bh M bh M hxhyx 第4页/共45页 产生的截面应力为 在Ny和q共同作用下，上、下缘的总应力为 hMN y /3 0

3、6 3 6 13 6 222 h h M bhbh M bh eN bh N yy hys 压应力）( 6 6 22 bh M bh eN bh N yy hyx 压应力）( 6 6 0 2 2 bh M bh M hshyss 0 66 22 bh M bh M hxhysx 第5页/共45页 预应力混凝土结构设计计算的关键问题: 预加力的大小以及预加力的作用点位置 第6页/共45页 二 、加筋混凝土结构的分类 （一） 国外加筋混凝土的分类 将加筋混凝土按预加应力的大小划分为如下四级： 级：全预应力 级：有限预应力 级：部分预应力 级：普通钢筋混凝土结构。 对部分预应力混凝土结构的优越性强调

4、不够 第7页/共45页 （二） 国内加筋混凝土的分类 按其预应力度分成： 全预应力混凝土、 部分预应力混凝土 钢筋混凝土 预应力度（）：由预加应力大小确定的消压弯矩M0与外荷载产生的弯矩M的比值。即 =M0/M 式中：M0消压弯矩。即将控制截面边缘由预加力产生的预 压应力抵消为零时所施加的荷载弯矩。 M 使用荷载（不包括预加力）作用下控制截面的 弯矩； 第8页/共45页 全预应力混凝土结构沿预应力筋方向的正截面不应出现拉应力，即1 部分预应力混凝土结构沿预应力筋方向的正截面出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝，即1 0； 钢筋混凝土结构不施加预加应力的混凝土结构，即 =0 第9页/共45页 A

5、类：构件正截面混凝土的法向拉应力，不超过规定的极限。 对于受弯构件：荷载组合I时为0.8Rlb（ Rlb为混凝土抗拉标准强度）；荷载组合II或组合III时为0.9Rlb 。 B类：构件正截面混凝土的拉应力允许超过A类构件规定的极限。但当出现裂缝时，其裂缝宽度不得超过允许限值。 第10页/共45页 三 、预应力混凝土结构的特点 优点 （1）节省材料，减轻自重，增加跨越能力 （2）提高构件的抗裂性、增加截面刚度。 （3）可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力 （4）结构质量安全可靠 （5）预加力还可以作为结构构件的连接手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。 第11页/共45页 缺点 （1）最主

6、要的问题是在使用阶段如何保持有效预应力不至于降低到过小 （2）需要有一定的专门设备和配备一支技术较熟练的专业队伍。 （3）预应力反拱度不易控制。 第12页/共45页 1先张法 先将预应力钢筋张拉并锚固在张力台坐上 ，后浇筑构件混凝土，待混凝土达到足够的强 度后再放张，以此实现预加力的方法 第二节 预加应力的技术与设备 一 、预加应力的主要方法 第13页/共45页 图先 张 法 工 艺 流 程 示 意 图 压 缩压 缩 浇 筑 混 凝 土 张 拉 台 座 张 拉 预 应 力 筋 伸 长 放 张 第14页/共45页 先张法的特点 u 不专设永久锚具。施工工序简单，张拉钢筋时用临时锚具固定，可以重复

7、使用。 v 在大批量生产时，先张法构件比较经济，质量也比较稳定。 w 预应力筋通常采用直线配筋，不同截面的预加力作用点不能随使用荷载弯矩的变化而调整，因而，先张法只适用于中小跨径受弯构件。 第15页/共45页 2后张法 后张法，是先浇筑构件混凝土，待混凝土 结硬后，利用预设在混凝土构件内的孔道穿入预 应力筋，再在梁体上张拉锚固筋束的方法。 第16页/共45页 混凝土压缩 压注水泥浆 预应力筋束 预留孔（或套管） （张拉反力） 筋束伸长 锚具 图后张法流程示意图 （张拉力） 第17页/共45页 后张法的特点: 后张法的锚固通过专门的锚具来实现. 后张法预制构件不需要专门的张拉台座 ，可以工厂制作

8、，也可以工地现场预制。 预应力筋通常采用曲线配筋，不同截面 的预加力作用点随使用荷载弯矩的变化而调整 ，因而，后张法适用于大跨径受弯构件。 第18页/共45页 第19页/共45页 预应力技术的关键是锚具。 先张法所用的临时锚具称为工具锚，又称为 夹具。 后张法所用的永久性锚具称为工作锚。 二 、 锚 具 第20页/共45页 （一）对锚具的要求： 受力安全可靠； 预应力损失要小； 构造简单、紧凑，制作方便，用钢量少； 张拉锚固方便迅速，设备简单 第21页/共45页 （二）锚具的分类 ： 按其传力锚固受力原理，可分为三类： （1）依靠摩阻力锚固的锚具。 （2）依靠承压锚固的锚具。 （3）依靠粘结力

9、锚固的锚具。 对于不同形式的锚具，往往需要有专门的张拉设备配套使用。因此，在设计施工中，锚具与张拉设备的选择，应同时考虑。 第22页/共45页 （三）桥梁结构中几种常用的锚具 1. 锥形锚具 锥形锚（又称为弗式锚），主要用于钢丝束的锚固。 梁 体 锚 下 垫 板 波 纹 管 钢 丝 束 预 留 孔 道 锚 圈 锚 圈 锚 塞 压 浆 孔 压 浆 孔 钢 丝 束 图 8-4 锥 形 锚 具 锚 塞 第23页/共45页 2. 墩头锚具 墩头锚主要用于锚固钢丝束，也可锚固直径14mm以下的钢筋束 锚 圈 （ 螺 帽 ） 预 留 孔 道 锚 圈 （ 螺 帽 ） 固 定 端 钢 丝 墩 头 预 留 孔

10、道 扩 孔 穿 束 方 向 张 拉 端 锚 杯 钢 丝 墩 头 压 浆 孔 接 千 斤 顶 锚 杯 垫 板 图 8-5 墩 头 锚 锚 具 工 作 示 意 图 第24页/共45页 3. 钢筋螺纹锚具 当采用高强粗钢筋作为预应力筋束时，可采用螺旋纹锚具锚固 图 8-6 钢 筋 螺 纹 锚 具 排 气 孔 锚 固 螺 母 粗 钢 筋 轧 丝 锚 具 钢 垫 板 螺 旋 钢 筋 圆 垫 圈 预 留 孔 道 梁 体 钢 筋 锚 固 板 螺 帽 迪 维 达 格 锚 具 灌 浆 排 气 波 纹 管 第25页/共45页 4.夹片锚具 图8-7 夹片锚具配套示意图 螺旋钢筋 波纹管 锚板锥孔 铸铁喇叭管 工作

11、锚锚板 铸铁喇叭管 钢绞线 工作锚夹片 （2）扁形夹片锚具 （1） 钢绞线夹片锚 第26页/共45页 5. 固定端锚具 （1） 挤压锚具 （2） 压花锚具 图 8-8 压 头 机 的 工 作 原 理 软 钢 套 筒 硬 钢 丝 螺 旋 圈 活 塞 杆 模 具 机 架 钢 绞 线 6.5)d 图 8-9 压 花 锚 具 第27页/共45页 6. 连接器 （1） 锚头连接器 （2）接长连接器 图连 接 器 构 造 已 张 待 接 钢 绞 线 后 接 钢 绞 线 N 铸 铁 喇 叭 管 连 接 器 体 挤 压 锚 具 夹 片 外 罩钢 环 钢 绞 线与 挤 压 锚 具 连 接 器 体 外 罩 ） 锚

12、 头 连 接 器 接 长 连 接 器 第28页/共45页 1千斤顶 三 、预加应力的其他设备 工 作 锚 锚 板 工 作 锚 夹 板 喇 叭 管 限 位 板 工 具 锚 夹 板 工 具 锚 锚 板 油 缸 钢 绞 线 活 塞 图 8-11 夹 片 锚 张 拉 千 斤 顶 安 装 示 意 图 第29页/共45页 2 制孔器 （1）抽拔橡胶管。 （2）螺旋金属波纹管（简称波纹管）。 3穿索机 （1）液压式(桥梁中多用) 。 （2）电动式 第30页/共45页 4 压浆机 压浆机是孔道灌浆的主要设备。 主要由灰浆搅拌桶、贮浆桶和压送灰浆的灰浆泵以及供水系统组成。 压浆机的最大工作压力可达约1.50Mp

13、a（15个大气压）， 可压送的最大水平距离为150m， 最大竖直高度为40m。 5 张拉台座 先张法生产预应力混凝土构件时，需设置用作张拉和临时锚固筋束的张拉台座。 第31页/共45页 第 三节 预应力混凝土结构的材料 一、混凝土 1.强度高： 必须采用高标号混凝土,（只有高强 度混凝土，才能承受很大的压应力,同时，对于先张法构件，可增大混凝土的粘接强度，对于后张法构件，可增大端部混凝土的承压能力） 混凝土标号不宜低于C30 当采用碳素钢丝、钢绞线、热处 理钢筋时，混凝土标号C40。 2.收缩、徐变小 3.快硬、早强 第32页/共45页 二、钢材 1. 强度高：混凝土预应力的大小，取决于预应力

14、钢筋张拉应力的大小。普通钢筋，由于强度不高，经过一段时间后，预应力丧失殆尽。只有高强钢筋，才能克服各种因素造成的预应力损失，建立预应力。 2. 较好的塑性和可焊性 3. 良好的粘结性能 4. 应力松弛损失低 第33页/共45页 三、预应力筋的种类 1. 冷拉热轧钢筋 2. 热处理钢筋（多） 3. 高强度钢丝 4. 钢绞线（多） 5. 冷拔低碳钢丝 第34页/共45页 “单控”： 冷拉操作时，仅单一控制冷拉率 “双控”： 冷拉操作时，同时控制冷拉应力和冷拉率 注意：冷拉只能提高抗拉强度，不能提高抗压强度 第35页/共45页 1. 混凝土的徐变变形计算 混凝土的徐变与混凝土的应力关系极大。 当混凝

15、土应力h0.6Ra时，混凝土的徐变为非线性徐变。如果h值过大，则徐变应变急剧增加，不再收敛，将导致混凝土破坏。 故一般取（0.750.80）Ra作为混凝土的长期极限强度（也称为徐变极限强度）。 第36页/共45页 当混凝土所承受的长期应力h 0.5 Ra 时，其徐变应变值c与混凝土应力h之间存在线性关系，此时混凝土的徐变变形可写成 ec c所计算的徐变应变值 e加载（h作用）时的弹性应变（即急变）值； h h e E 徐变应变与弹性应变的比例系数，一般称为徐变系数（亦称徐变特征值）。 第37页/共45页 对于用硅酸盐水泥配制的中等程度的普通混凝土，在要求不十分精确时，混凝土徐变c可以用下述方法

16、近似求得。 (1) 首先计算构件的理论厚度hL u A h h L 2 Ah构件的横截面面积（cm2） u构件与大气接触的周边长度（cm）。 （cm） 第38页/共45页 (2) 根据相对湿度，受荷载时混凝土的龄期（天）及hL查表12-2得到徐变系数的终值 ),( t (3)图12-12得到任一时刻t时，徐变系数 与徐变终值 的比值，则 ),( t ),( t （4）混凝土在任一时刻t的徐变， etc ),( ),(),( tt 第39页/共45页 2. 混凝土的收缩变形计算 第40页/共45页 对于硅酸盐水泥配制的中等稠度的普通混凝土，在不要求十分精确时，混凝土的收缩应变可按下式近似计算（与徐变类似） ),(),( tt 收缩应变与其收缩应变终值的比值 比徐变变形少步骤（4） 第41页/共45页 图12-12 徐变系数(t,)和收缩应变(t,