预应力混凝土构ppt课件

1、重庆水电职院建筑系 熊川楠重庆水电职院建筑系 熊川楠 7.1 7.1 预应力混凝土的根本概念预应力混凝土的根本概念 7.1.1 7.1.1 概述概述 1 1、普通钢筋混凝土构造或构件，由于混、普通钢筋混凝土构造或构件，由于混凝土的抗拉强度及极限拉应变很小，所以在凝土的抗拉强度及极限拉应变很小，所以在运用荷载作用下，普通均带裂痕任务。由于运用荷载作用下，普通均带裂痕任务。由于混凝土的过早开裂，使钢筋混凝土构件存在混凝土的过早开裂，使钢筋混凝土构件存在难以抑制的缺陷：难以抑制的缺陷： 一是裂痕的开展使高强度资料无法充一是裂痕的开展使高强度资料无法充分利用。从构造耐久性出发必需限制裂痕开分利用。从构

2、造耐久性出发必需限制裂痕开展宽度，这就使高强度钢筋无法发扬作用，展宽度，这就使高强度钢筋无法发扬作用，相应地也不能够充分发扬高级别混凝土的作相应地也不能够充分发扬高级别混凝土的作用。用。 二是过早开裂导致构件刚度降低，为二是过早开裂导致构件刚度降低，为了满足变形控制的要求，需加大构件截面尺了满足变形控制的要求，需加大构件截面尺寸。这样做既不经济又添加了构件自重，特寸。这样做既不经济又添加了构件自重，特别是随着跨度的增大，自重所占的比例也增别是随着跨度的增大，自重所占的比例也增大，使钢筋混凝土构造的运用范围遭到很多大，使钢筋混凝土构造的运用范围遭到很多限制。限制。重庆水电职院建筑系 熊川楠 2

3、2、预应力混凝土的定义、预应力混凝土的定义 为了防止普通钢筋混凝土为了防止普通钢筋混凝土构造过早出现裂痕，并充分利用高构造过早出现裂痕，并充分利用高强度资料，在构造构件受外荷载作强度资料，在构造构件受外荷载作用之前，可经过一定方法预先对由用之前，可经过一定方法预先对由外荷载引起的混凝土受拉区施加压外荷载引起的混凝土受拉区施加压力，用由此产生的预压应力来减小力，用由此产生的预压应力来减小或抵消未来外荷载所引起的混凝土或抵消未来外荷载所引起的混凝土拉应力。这样在外荷载施加之后，拉应力。这样在外荷载施加之后，裂痕就可延缓或不发生，即使发生裂痕就可延缓或不发生，即使发生了，裂痕也不会开展过宽，可满足了

4、，裂痕也不会开展过宽，可满足适用要求。适用要求。 这种构件受外荷载以前预先对这种构件受外荷载以前预先对混凝土受拉区施加压应力的构造称混凝土受拉区施加压应力的构造称为预应力混凝土构造。为预应力混凝土构造。 重庆水电职院建筑系 熊川楠 1、预应力混凝土的根本原理、预应力混凝土的根本原理下面就以图下面就以图7-1所示简支梁为例来阐明预应所示简支梁为例来阐明预应力混凝土的根本原理。力混凝土的根本原理。 NN( 压 )( 拉 )( 拉 )( 压 )q( 拉 )( 压 )qNN-(a)(a)预加压力作用预加压力作用 (b)(b)运用荷载作用运用荷载作用 (c)(c)预加压力和运用荷载共同作用预加压力和运用

5、荷载共同作用 图图7-1 7-1 预应力混凝土简支梁的受力分析预应力混凝土简支梁的受力分析7.1.2 7.1.2 预应力混凝土的根本原理预应力混凝土的根本原理重庆水电职院建筑系 熊川楠 2、预应力混凝土的优点、预应力混凝土的优点 与普通混凝土相比，预应力混凝与普通混凝土相比，预应力混凝土具有以下优点：土具有以下优点： 1提高了构件的抗裂性能，使构提高了构件的抗裂性能，使构件不出现裂痕或减小了裂痕宽度，扩件不出现裂痕或减小了裂痕宽度，扩展了钢筋混凝土构件的运用范围。展了钢筋混凝土构件的运用范围。 2添加了构件的刚度，延迟了裂添加了构件的刚度，延迟了裂痕的出现和开展，减少了构件的变形。痕的出现和开

6、展，减少了构件的变形。 3提高了构件的耐久性，由于预提高了构件的耐久性，由于预应力能使构件不出现裂痕或减小了裂应力能使构件不出现裂痕或减小了裂痕，减少了外界环境对钢筋的侵蚀，痕，减少了外界环境对钢筋的侵蚀，从而可以满足构件运用年限的要求。从而可以满足构件运用年限的要求。 4能充分发扬高强钢筋和高强混能充分发扬高强钢筋和高强混凝土的性能，可以减少钢筋用量和构凝土的性能，可以减少钢筋用量和构件的截面尺寸，减轻构件自重，节约件的截面尺寸，减轻构件自重，节约资料，降低造价。资料，降低造价。重庆水电职院建筑系 熊川楠预应力混凝土受弯构件任务原理 重庆水电职院建筑系 熊川楠 7.2 施加预应力的方法和锚夹

7、具施加预应力的方法和锚夹具 7.2.1 施加预应力的方法施加预应力的方法 构件中预应力的建立，都是依托张拉构件中预应力的建立，都是依托张拉钢筋来实现的。根据张拉钢筋与浇筑混凝钢筋来实现的。根据张拉钢筋与浇筑混凝土的先后次序，常用的施加预应力的方法土的先后次序，常用的施加预应力的方法有以下两种：先张法和后张法有以下两种：先张法和后张法 重庆水电职院建筑系 熊川楠1 1、先张法、先张法即先张拉钢筋后浇注混凝土。即先张拉钢筋后浇注混凝土。其主要张拉程序为：在台座上按设计要求其主要张拉程序为：在台座上按设计要求将钢筋张拉到控制应力将钢筋张拉到控制应力用锚具暂时固用锚具暂时固定定浇注混凝土浇注混凝土待混

8、凝土到达设计强待混凝土到达设计强度度75%75%以上切断放松钢筋。其传力途径是以上切断放松钢筋。其传力途径是依托钢筋与混凝土的粘结力阻止钢筋的依托钢筋与混凝土的粘结力阻止钢筋的弹性回弹，使截面混凝土获得预压应力。弹性回弹，使截面混凝土获得预压应力。重庆水电职院建筑系 熊川楠图6.1 先张法工艺流程 重庆水电职院建筑系 熊川楠先张法施工简单，靠粘结力自锚，不用耗费特制锚具，暂时锚具可以反复运用普通称工具式锚具或夹具，大批量消费时经济，质量稳定。适用于中小型构件工厂化消费。 重庆水电职院建筑系 熊川楠2、后张法、后张法有粘结预应力混凝土有粘结预应力混凝土先浇混凝土，待混凝土到达设先浇混凝土，待混凝

9、土到达设计强度计强度75%以上，再张拉钢筋钢以上，再张拉钢筋钢筋束。筋束。 其主要张拉程序为：埋控制孔其主要张拉程序为：埋控制孔浇浇混凝土混凝土抽管抽管养护穿筋张拉养护穿筋张拉锚锚固固灌浆防止钢筋生锈。其传灌浆防止钢筋生锈。其传力途径是依托锚具阻止钢筋的弹性力途径是依托锚具阻止钢筋的弹性回弹，使截面混凝土获得预压应力。回弹，使截面混凝土获得预压应力。这种做法使钢筋与混凝土结为整体，这种做法使钢筋与混凝土结为整体，称为有粘结预应力混凝土。称为有粘结预应力混凝土。 重庆水电职院建筑系 熊川楠有粘结预应力混凝土由于粘结力阻力的作用使得预应力钢筋拉应力降低，导致混凝土压应力降低，所以应设法减少这种粘结

10、。这种方法设备简单，不需求张拉台座，消费灵敏，适用于大型构件的现场施工。重庆水电职院建筑系 熊川楠无粘结预应力混凝土无粘结预应力混凝土其主要张拉程序为预应力钢筋沿全长外表其主要张拉程序为预应力钢筋沿全长外表涂刷沥青等光滑防腐资料涂刷沥青等光滑防腐资料包上塑料纸或套管包上塑料纸或套管预应力钢筋与混凝土不建立粘结力预应力钢筋与混凝土不建立粘结力浇混浇混凝土养护凝土养护张拉钢筋张拉钢筋锚固。锚固。施工时跟普通混凝土一样，将钢筋放入设施工时跟普通混凝土一样，将钢筋放入设计位置可以直接浇混凝土，不用预留孔洞、穿计位置可以直接浇混凝土，不用预留孔洞、穿筋、灌浆，简化施工程序，由于无粘结预应力筋、灌浆，简化

11、施工程序，由于无粘结预应力混凝土有效预压应力增大，降低造价，适用于混凝土有效预压应力增大，降低造价，适用于跨度大的曲线配筋的梁体。跨度大的曲线配筋的梁体。重庆水电职院建筑系 熊川楠图6.2 后张法主要工艺流程表示图 (a)浇注构件混凝土，预留孔道，穿入钢筋束；(b)张拉钢筋并锚固；(c)往孔道内灌浆 重庆水电职院建筑系 熊川楠 3 3、先张法和后张法的优缺陷、先张法和后张法的优缺陷 先张法采用工厂化的消费方式，当前采先张法采用工厂化的消费方式，当前采用较多的是在台座上张拉，台座越长，一次消用较多的是在台座上张拉，台座越长，一次消费的构件就越多。先张法的工序少、工艺简单、费的构件就越多。先张法的

12、工序少、工艺简单、质量容易保证，但它只适于消费中、小型构件，质量容易保证，但它只适于消费中、小型构件，如楼板、屋面板等。如楼板、屋面板等。 后张法的施工程序及工艺比较复杂，需求后张法的施工程序及工艺比较复杂，需求公用的张拉设备，需大量特制锚具，用钢量较公用的张拉设备，需大量特制锚具，用钢量较大，但它不需求固定的张拉台座，可在现场施大，但它不需求固定的张拉台座，可在现场施工，运用灵敏。后张法适用于不便运输的大型工，运用灵敏。后张法适用于不便运输的大型构件。构件。 重庆水电职院建筑系 熊川楠 7.2.2 7.2.2 锚具和夹具锚具和夹具 锚固预应力钢筋的工具分锚固预应力钢筋的工具分为锚具和夹具两种

13、类型。当预应力构件为锚具和夹具两种类型。当预应力构件制成后可以取下反复运用的称夹具，而制成后可以取下反复运用的称夹具，而留在构件上不再取下的称锚具。留在构件上不再取下的称锚具。 目前我国常用的锚具和夹具目前我国常用的锚具和夹具根据受力原理的不同常分为以下几种：根据受力原理的不同常分为以下几种： (1) (1)依托摩擦力锚固的锚具。依托摩擦力锚固的锚具。如锥形锚、波型夹具、如锥形锚、波型夹具、JM12JM12型锚具、型锚具、XMXM型锚具及型锚具及QMQM型锚具等。型锚具等。 (2) (2)依托承压锚固的锚具。依托承压锚固的锚具。如镦头锚具及夹具、钢筋螺纹锚具。如镦头锚具及夹具、钢筋螺纹锚具。

14、(3) (3)依托钢筋与混凝土之间依托钢筋与混凝土之间的粘结力进展锚固的。的粘结力进展锚固的。 常用的锚夹具有：螺丝端常用的锚夹具有：螺丝端杆锚具、锥形锚具杆锚具、锥形锚具(GZ(GZ型锚具型锚具) )、JM12JM12型型锚具、锚具、QMQM型预应力锚详细系、型预应力锚详细系、XMXM型预应型预应力锚详细系、镦头锚具等。力锚详细系、镦头锚具等。 重庆水电职院建筑系 熊川楠* *夹具：主要依托摩擦力来夹住钢筋，夹具：主要依托摩擦力来夹住钢筋，它不留在构件上，剪断预应力筋后它不留在构件上，剪断预应力筋后夹具的作用即消逝夹具的作用即消逝* *锚具：永久地留在构件上，如锚锚具：永久地留在构件上，如锚

15、具失效构件中的预应力将全部消具失效构件中的预应力将全部消逝。逝。重庆水电职院建筑系 熊川楠摩擦型锚具摩擦型锚具重庆水电职院建筑系 熊川楠墩头锚具墩头锚具重庆水电职院建筑系 熊川楠粘结型锚具：利用构件端部预留锥形自锚孔的后浇混粘结型锚具：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凝土锚固预应力钢筋灌浆口灌浆锚固6 8螺旋筋8箍筋3铅丝线圈预应力筋重庆水电职院建筑系 熊川楠承压型锚具：利用螺帽、垫板等的承压作用将预应力承压型锚具：利用螺帽、垫板等的承压作用将预应力钢筋锚固在端部钢筋锚固在端部预应力筋垫板螺丝杆端螺母对焊接头重庆水电职院建筑系 熊川楠Ap conAp conAp conAp

16、 con使构件出现脆性破坏使构件出现脆性破坏 con越大，混凝土中越大，混凝土中的预压应力越大，但的预压应力越大，但过大会产生如下问题过大会产生如下问题预应力筋过早进入流幅，降预应力筋过早进入流幅，降低其塑性低其塑性添加钢筋的松弛损失添加钢筋的松弛损失7.3 张拉控制应力与预应力损失张拉控制应力与预应力损失1 1、张拉控制应力、张拉控制应力 concon是指张拉钢筋时，预应是指张拉钢筋时，预应力钢筋必需到达的预拉力钢筋必需到达的预拉应力值。应力值。7.3.17.3.1张拉控制应力张拉控制应力重庆水电职院建筑系 熊川楠钢筋种类钢筋种类张拉方法张拉方法先张法先张法后张法后张法消除应力钢丝、钢绞线消

17、除应力钢丝、钢绞线0.75fptk0.75 fptk热处理钢筋热处理钢筋0.70 fptk0.65 fptk 表表7-1 张拉控制应力限值张拉控制应力限值2、张拉控制应力的大小与钢筋种类和施工方法有关，、张拉控制应力的大小与钢筋种类和施工方法有关，规范规定，预应力钢筋的张拉控制应力规范规定，预应力钢筋的张拉控制应力con不宜不宜超越表超越表7-1规定的数值，且不应小于规定的数值，且不应小于0.4fptk。 重庆水电职院建筑系 熊川楠Ap conAp conAp conAp con前期损失或第前期损失或第一批损失一批损失如锚具变形、管道摩擦、台如锚具变形、管道摩擦、台座与钢筋的温差、钢筋松弛座与

18、钢筋的温差、钢筋松弛损失等损失等发生在预应力传发生在预应力传到混凝土之前到混凝土之前后期损失或第后期损失或第二批损失二批损失如混凝土收缩徐变、部分挤如混凝土收缩徐变、部分挤压损失等压损失等发生在预应力传发生在预应力传到混凝土之后到混凝土之后7.3.27.3.2预应力损失预应力损失重庆水电职院建筑系 熊川楠前期损失或第前期损失或第一批损失一批损失Ap conAp conAp conAp con后期损失或第后期损失或第二批损失二批损失预应力损失值不宜笼统地估算，应预应力损失值不宜笼统地估算，应予分项计算，然后相加确定总的损予分项计算，然后相加确定总的损失值失值但各项预应力损失值又不是截然无关的。试

19、但各项预应力损失值又不是截然无关的。试图求得各项预应力损失的图求得各项预应力损失的“净值是很困难净值是很困难的。的。重庆水电职院建筑系 熊川楠由于锚具、垫块本身的变形，由于锚具、垫块本身的变形，其间裂痕的压紧及钢筋在锚具其间裂痕的压紧及钢筋在锚具中的滑移引起的损失中的滑移引起的损失plEla1张拉端至锚固端张拉端至锚固端之间的间隔之间的间隔预应力钢筋的弹预应力钢筋的弹性模量性模量张拉端锚具的变形张拉端锚具的变形和钢筋的内缩值和钢筋的内缩值1 1、锚具变形和钢筋回缩损失、锚具变形和钢筋回缩损失l1l1重庆水电职院建筑系 熊川楠应留意的几个问题：应留意的几个问题：plEla1*由块体拼装的构造，尚

20、应思由块体拼装的构造，尚应思索填逢间的预压变形。当采用索填逢间的预压变形。当采用混凝土或砂浆为填逢资料时，混凝土或砂浆为填逢资料时，每条缝的预压变形值为每条缝的预压变形值为1mm。*先张法构件，当台座长度超越先张法构件，当台座长度超越100m时，可忽略时，可忽略 l1*后张法构件，后张法构件， l1只思索张拉端，因锚固端锚具在张拉过程只思索张拉端，因锚固端锚具在张拉过程中已被压紧中已被压紧重庆水电职院建筑系 熊川楠PPxPx-dPx预应力筋轴线预应力筋轴线张拉端张拉端锚固端锚固端xdxd d PxPx-dP1dP1dxrdP2d PxPx-dP2dxrP后张法中，张拉钢筋时，后张法中，张拉钢筋

21、时，钢筋在孔道中滑动，就钢筋在孔道中滑动，就会产生摩擦力会产生摩擦力主要由两部分组成主要由两部分组成*孔道偏向等孔道偏向等要素引起的要素引起的*曲线型孔曲线型孔道而引起的道而引起的2 2、孔道摩擦损失、孔道摩擦损失l2l2)11 ()(2kdxconle思索孔道每米长度思索孔道每米长度部分偏向的摩擦系部分偏向的摩擦系数数预应力钢筋与孔预应力钢筋与孔道壁间的摩擦系道壁间的摩擦系数数重庆水电职院建筑系 熊川楠PPxPx-dPx预应力筋轴线预应力筋轴线张拉端张拉端锚固端锚固端xdxd 2、采用超张拉可、采用超张拉可以减少以减少 l2建议的张拉程序为建议的张拉程序为01.1 con停停2分分钟钟0.8

22、5 con停停2分钟分钟 con措施：1对于较长的构对于较长的构建可以两端进展张拉。建可以两端进展张拉。重庆水电职院建筑系 熊川楠温度为温度为t0时的应力为时的应力为 con温度升到温度升到t1时由于混凝土时由于混凝土未结硬此处的应力为未结硬此处的应力为 con温度回落到温度回落到t0时由于混凝土时由于混凝土已结硬和钢筋同时回缩，已结硬和钢筋同时回缩，此处的应力为此处的应力为 con con混凝土蒸汽养护时混凝土蒸汽养护时,预应预应力钢筋与台座之间温差引力钢筋与台座之间温差引起的损失起的损失)/(210200001.000001.0253mmNtttEpl钢筋的线膨胀系数钢筋的线膨胀系数*采用

23、二次升温法可减少采用二次升温法可减少 l3:先在常温下养护先在常温下养护,当当混凝土的强度到达混凝土的强度到达7.510N/mm2时再逐渐升温时再逐渐升温3 3、温差应力损失、温差应力损失l3l3重庆水电职院建筑系 熊川楠钢筋在高应力作用下，长度不变而应力随时间逐渐降低钢筋在高应力作用下，长度不变而应力随时间逐渐降低的景象称为应力松弛。的景象称为应力松弛。钢筋张拉后钢筋张拉后1小时内约完成总松弛的小时内约完成总松弛的50%，24小小时内完成总松弛的时内完成总松弛的80%，以后逐渐收敛，以后逐渐收敛conptconlbfa)(4采用超张拉时为采用超张拉时为0.9，不采用时为，不采用时为1.0常数

24、参见规范的相关内容常数参见规范的相关内容4 4、应力松弛损失、应力松弛损失l4l4重庆水电职院建筑系 熊川楠措施：采用超张拉可以减少措施：采用超张拉可以减少 l4l4建议的张拉程序为建议的张拉程序为0 0(1.051.16)(1.051.16) c conon停停2525分钟分钟0 0 cocon n在高应力下，本需在高应力下，本需1 1小时才干完成的小时才干完成的损失，在损失，在2525分钟内就完成了大部分分钟内就完成了大部分重庆水电职院建筑系 熊川楠收缩和徐变两者相互有关，很难准确计算，为了简化两收缩和徐变两者相互有关，很难准确计算，为了简化两项损失可合并思索项损失可合并思索DCfBAcu

25、pcl5受拉区或受压区各自预应力钢筋和非受拉区或受压区各自预应力钢筋和非预应力钢筋的配筋率预应力钢筋的配筋率受拉区或受压区预应力钢筋在各自合受拉区或受压区预应力钢筋在各自合力作用点处混凝土的法向压应力力作用点处混凝土的法向压应力高湿环境中可降低高湿环境中可降低50%枯燥环境中应添加枯燥环境中应添加2030%5 5、混凝土收缩徐变损失、混凝土收缩徐变损失l5l5重庆水电职院建筑系 熊川楠采用螺旋式预应力筋作为配筋的环形构件，由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部分挤压使构件直径减于预应力筋对混凝土的部分挤压使构件直径减小所引起的损失小所引起的损失当当d3m时时Mpal3

26、066 6、钢筋挤压混凝土损失、钢筋挤压混凝土损失l6l6重庆水电职院建筑系 熊川楠预应力损失的组预应力损失的组合合先张法构件先张法构件后张法构件后张法构件第一批损失第一批损失 lI l1+ l2+ l3+ l4 l1+ l2第二批损失第二批损失 lII l5 l4+ l5+ l6预应力总损失预应力总损失的下限值的下限值先张法构件：先张法构件： l 100N/mm2后张法构件：后张法构件： l 80N/mm27 7、预应力损失的组合、预应力损失的组合重庆水电职院建筑系 熊川楠 7.4 预应力混凝土的资料及主预应力混凝土的资料及主要构造要求要构造要求 7.4.1、预应力混凝土的资料、预应力混凝土的资料 1.钢筋钢筋 预应力钢筋在张拉时遭到很预应力钢筋在张拉时遭到很高的拉应力，在运用荷载下，其高的拉应力，在运用荷载下，其拉应力还会继续提高，因此必需拉应力还会继续提高，因此必需采用高强度钢筋。采用高强度钢筋。 预应力钢筋宜采用钢绞线、预应力钢筋宜采用钢绞线、消除应力钢丝和热处置钢筋。消除应力钢丝和热处置钢筋。 2.混凝土混凝土 在张拉在张拉(或放松或放松)钢筋时，混凝钢筋时，混凝土遭