第7章预应力混凝土构件基本知识ppt课件

1、第7章 预应力混凝土构件根本知识 1.1 普通混凝土抗裂性很差 混凝土的极限拉应变很低，只需0.00010.0015，这时钢筋应力仅2030N/mm2,另外提高混凝土的强度也不明显 1.2 高强资料得不到充分运用 裂痕宽度普通应限制在0.20.3mm以内，受拉钢筋应力最高也只能到达150250N/mm2 1.3 构造自艰苦运用性能不好 普通混凝土构造不能顺应现代化建立大跨度和大空间的需求，由于无法采用高强度的资料，势必导致截面尺寸过大和自重过大。 qk=10kN/mL0问题引出1.普通混凝土构件存在问题普通混凝土构件存在问题2.预应力混凝土的产生预应力的产生7.1 7.1 预应力混凝土构件的根

2、本概念预应力混凝土构件的根本概念根本原理根本原理1、C20普通钢筋混凝土简支梁，在荷载作用下，在梁跨中下普通钢筋混凝土简支梁，在荷载作用下，在梁跨中下边缘产生边缘产生10N/mm2的拉应力，混凝土梁早已开裂，且裂痕的拉应力，混凝土梁早已开裂，且裂痕已有相当的开展。已有相当的开展。一、预应力根本原理及特点分析受 压 区 砼受 拉 区 钢 筋7.1 预应力混凝土的根本概念2 、在预压力作用下，截面下边缘(预压区跨中产生压应力1=10N/mm2，构成反拱f 1 11预压区预拉区f17.1 预应力混凝土的根本概念23、在外荷载作用下，截面下边缘产生拉应力2=9N/mm2，其挠度为f 2 f2荷载单独作

3、用下受力荷载单独作用下受力受压区砼受拉区钢筋7.1 预应力混凝土的根本概念 4、在预压力及外荷载作用，截面下边缘产生应力2-1=1N/mm2, 其挠度为f 2 f 1=f 运用阶段的荷载逐渐逐渐添加预应力单独作用截面应力运用荷载单独作用截面应力拉区砼未开裂拉区砼已开裂受 压 区 砼受 拉 区 钢 筋f2-f17.1 预应力混凝土的根本概念 所谓预应力砼构件就是在构件受荷之前制造阶段，人为给拉区砼施加预压应力，受荷之后运用阶段首先要抵消拉区砼的预压应力，假设再加荷拉区砼开裂，直至破坏为止。 常见预应力钢筋砼构件有：预应力钢筋砼轴拉构件、预应力钢筋砼受弯构件、预应力混凝土大偏心受压构件、偏心受拉构

4、件，预应力混凝土预制桩等得到广泛的运用。7.1 预应力混凝土的根本概念1.2 预应力混凝土与钢筋混凝土的比较预应力混凝土与钢筋混凝土的比较1.2.1 预应力混凝土构造中，混凝土的强度等级要高，钢筋的强预应力混凝土构造中，混凝土的强度等级要高，钢筋的强 度也要高。度也要高。1.2.2 预应力程度较高预应力混凝土构造，性能好像均质弹性材预应力程度较高预应力混凝土构造，性能好像均质弹性材 料。而普通钢筋混凝土在运用荷载作用下的性能是非线性的。料。而普通钢筋混凝土在运用荷载作用下的性能是非线性的。1.2.3 预应力混凝土构造刚度大，挠度小，裂痕宽度小。预应力混凝土构造刚度大，挠度小，裂痕宽度小。1.2

5、.4 一旦预应力被抑制后，预应力混凝土和普通混凝土构培育一旦预应力被抑制后，预应力混凝土和普通混凝土构培育没有本质上的不同，因此正截面承载力是一样的；没有本质上的不同，因此正截面承载力是一样的；1.2.5 预应力混凝土梁的斜截面抗剪强度高于普通混凝土，因此预应力混凝土梁的斜截面抗剪强度高于普通混凝土，因此预应力混凝土梁的腹板可做得较薄，大大减轻了自重。预应力混凝土梁的腹板可做得较薄，大大减轻了自重。7.1 预应力混凝土的根本概念1.3预应力混凝土的特点预应力混凝土的特点 优点：优点：1.3.1 裂痕宽度小、刚度大、挠度小、构造的耐久性好。裂痕宽度小、刚度大、挠度小、构造的耐久性好。1.3.2

6、抗裂性高，可建造水工建筑、储水构造、抗渗构造。抗裂性高，可建造水工建筑、储水构造、抗渗构造。1.3.3 充分利用高强资料，节约了钢材、减轻了自重，特别在充分利用高强资料，节约了钢材、减轻了自重，特别在大跨度的构造中更为经济。大跨度的构造中更为经济。 1.3.4 提高构件的抗剪性能。实验阐明，纵向预应力钢筋起提高构件的抗剪性能。实验阐明，纵向预应力钢筋起着锚栓的作用，妨碍着构件斜裂痕的出现与开展着锚栓的作用，妨碍着构件斜裂痕的出现与开展.1.3.5 提高构件的抗疲劳性能。在预应力构造中，由于钢筋提高构件的抗疲劳性能。在预应力构造中，由于钢筋事先张拉，在往复挪动荷载的作用下，钢筋应力变化幅度不事先

7、张拉，在往复挪动荷载的作用下，钢筋应力变化幅度不大大10%以下，不会引起钢筋疲劳。以下，不会引起钢筋疲劳。7.1 预应力混凝土的根本概念 1.3.6 提高受压构件的稳定承载力。对于长细比较大的受压构提高受压构件的稳定承载力。对于长细比较大的受压构件，由于预应力钢筋张拉的很紧，不但预应力钢筋本身不会件，由于预应力钢筋张拉的很紧，不但预应力钢筋本身不会压弯，而且可协助周围混凝土提高抗弯的才干。压弯，而且可协助周围混凝土提高抗弯的才干。缺陷：1.3.7 工艺较复杂，对质量要求高，因此需求配备 一支技术较熟练的专业队伍。1.3.8 需求有一定的专门设备，如张拉机具、灌浆设备等。1.3.9 预应力混凝土

8、构造的开工费用较大，对构件数量少的工程本钱较高。 7.1 预应力混凝土的根本概念1.4 运用范围:1.4.1 在建筑中可用于建造大型屋面板、屋面梁、承重桁架、吊车梁，建造薄壁空间构造，多层框架和单层大跨度建筑，也可建造墙板、柱子等。1.4.2 桥梁中建造了预应力箱形截面简支梁跨度达240m，斜拉预应力混凝土桥跨度可达400m。1.4.3 特种构造方面可建造预应力混凝土电视塔，石油开采平台、预应力混凝土囤船、预应力压力容器等。7.1 预应力混凝土的根本概念预应力混凝土预制桩预应力混凝土预制桩预应力空心板预应力空心板打完预制桩后，预应力管桩施工现场打完预制桩后，预应力管桩施工现场7.1 预应力混凝

9、土的根本概念预应力混凝土延续箱梁在未完成受力体系转换时的支架系统至关重要7.1 预应力混凝土的根本概念2. 预加应力的方法 根据预应力筋张拉时间的先后，习惯上把预加应力方法分为先张法、后张法和同张法。 先、后张法比较 7.1 预应力混凝土的根本概念a)钢筋就位钢筋就位(b)张拉钢张拉钢筋，并暂时筋，并暂时固定，然后固定，然后浇混凝土浇混凝土c)养护后，养护后，切断放松钢切断放松钢筋筋7.1 预应力混凝土的根本概念2.1.2 传力途径：是依托钢筋与砼的粘结力阻止钢传力途径：是依托钢筋与砼的粘结力阻止钢筋的筋的 弹性回弹，使截面砼获得预压应力。弹性回弹，使截面砼获得预压应力。2.1.3 特点：施工

10、简单、靠粘结力自锚，不用耗费特点：施工简单、靠粘结力自锚，不用耗费特制锚具特制锚具 ，暂时锚具可以反复运用，暂时锚具可以反复运用普通称工具普通称工具式锚具或夹具式锚具或夹具，大批量消费时经济，质量稳定。，大批量消费时经济，质量稳定。运用于中小型构件工厂化消费。运用于中小型构件工厂化消费。 2.1.1 主要张拉程序：先在台座上按规定设计主要张拉程序：先在台座上按规定设计要求要求 将钢筋张拉到控制应力将钢筋张拉到控制应力并用锚具暂并用锚具暂时固定时固定浇注浇注 砼砼待砼到达设计强度待砼到达设计强度75%以上切断放松钢筋。以上切断放松钢筋。7.1 预应力混凝土的根本概念先浇砼，待砼到达设计强先浇砼，

11、待砼到达设计强度度75%以上，再张拉钢筋以上，再张拉钢筋钢筋束钢筋束。7.1 预应力混凝土的根本概念2.2.1 2.2.1 其主要张拉程序：为埋控制孔其主要张拉程序：为埋控制孔浇砼浇砼抽管抽管养护穿养护穿筋张拉筋张拉锚固锚固灌浆灌浆防止钢筋生锈防止钢筋生锈。2.2.2 2.2.2 传力途径：依托锚具阻止钢筋的弹性回弹，使截面传力途径：依托锚具阻止钢筋的弹性回弹，使截面砼获得预压应力。砼获得预压应力。2.2.3 2.2.3 特点：这种方法设备简单，不需求张拉台座，消费灵特点：这种方法设备简单，不需求张拉台座，消费灵敏，但需求可靠的锚具及千斤顶，锚具用钢量大，适用大型敏，但需求可靠的锚具及千斤顶，

12、锚具用钢量大，适用大型构件的现场施工。构件的现场施工。7.1 预应力混凝土的根本概念2.3 后张法无粘结预应力混凝土后张法无粘结预应力混凝土2.3.1 张拉程序：预应力钢筋沿全长外表涂刷沥青油毡等张拉程序：预应力钢筋沿全长外表涂刷沥青油毡等光滑防腐资料光滑防腐资料包上塑料护套或套管包上塑料护套或套管预应力钢筋与砼不建预应力钢筋与砼不建立粘结力立粘结力浇砼养护浇砼养护张拉钢筋张拉钢筋锚固锚固2.3.2 特点：施工时跟普通砼一样，将钢筋放入设计位置特点：施工时跟普通砼一样，将钢筋放入设计位置可以直接浇砼，不用要预留孔洞、穿筋、灌浆，简化施工程可以直接浇砼，不用要预留孔洞、穿筋、灌浆，简化施工程序，

13、由于无粘结力预应力砼得到有效预压应力增大，降低造序，由于无粘结力预应力砼得到有效预压应力增大，降低造价，适用于跨度大价，适用于跨度大6m)的曲线配筋的梁体的曲线配筋的梁体无粘结预应力束无粘结预应力束无粘结的钢绞线是用防腐油脂涂在钢绞线外表，并用外塑料护套而成7.1 预应力混凝土的根本概念2.4.1 张拉工艺：普通是利用膨胀水泥配制混凝土，使它张拉工艺：普通是利用膨胀水泥配制混凝土，使它在硬化过程中不但不发生凝缩，反而发生膨胀。在混凝土在硬化过程中不但不发生凝缩，反而发生膨胀。在混凝土膨胀的时候，配置在体中的预应力筋就被张拉，而混凝土膨胀的时候，配置在体中的预应力筋就被张拉，而混凝土本身那么由于

14、膨胀遭到钢筋的限制而同时获得预压应力。本身那么由于膨胀遭到钢筋的限制而同时获得预压应力。2.4.2 传力途径：人们把这种依托混凝土本身膨胀来张传力途径：人们把这种依托混凝土本身膨胀来张拉钢筋而产生的预应力。拉钢筋而产生的预应力。 人们把这种依托混凝土本身膨胀来张拉钢筋而产生的预人们把这种依托混凝土本身膨胀来张拉钢筋而产生的预应力叫做自应力，把采用这种方法的预应力混凝土叫做自应力叫做自应力，把采用这种方法的预应力混凝土叫做自应力混凝土。应力混凝土。 我国目前已采用自应力混凝土大规模消费承插口管道，我国目前已采用自应力混凝土大规模消费承插口管道，起最大直径已达起最大直径已达1200mm。2.4 同

15、张法同张法7.1 预应力混凝土的根本概念先张法先张法张拉钢筋张拉钢筋浇筑混凝土浇筑混凝土切断钢筋，混凝土预压切断钢筋，混凝土预压预应力由混凝土与钢筋间的粘结力来传送预应力由混凝土与钢筋间的粘结力来传送后张法后张法预应力由构件两端锚具实现预应力由构件两端锚具实现浇筑混凝土构件浇筑混凝土构件穿预应力钢筋穿预应力钢筋锚固钢筋，孔道灌浆锚固钢筋，孔道灌浆比较先、后张法比较先、后张法7.1 预应力混凝土的根本概念7.2 7.2 预应力混凝土构件的普通规定预应力混凝土构件的普通规定1.预应力混凝土资料性能要求预应力混凝土资料性能要求1.1 钢筋的性能钢筋的性能钢筋的性能钢筋的性能预应力钢筋不断预应力钢筋不

16、断处于高强受拉应力处于高强受拉应力超载情况下超载情况下发生脆性破断，发生脆性破断，同时还要求具有良好同时还要求具有良好的加工性能，的加工性能，提高与混凝土提高与混凝土粘结强度粘结强度减少预应力减少预应力损失损失7.2 预应力混凝土构件普通规定 1 .2预应力钢筋的种类预应力钢筋的种类刻痕钢丝刻痕钢丝螺旋肋钢丝螺旋肋钢丝 消除应力钢丝见消除应力钢丝见GB/T5223，是用高碳，是用高碳镇静钢轧制成的盘园，经过加温、淬火镇静钢轧制成的盘园，经过加温、淬火铅浴铅浴、酸洗、冷、酸洗、冷拔、回火矫直等处置工序来消除应力，而成的碳素钢丝可提拔、回火矫直等处置工序来消除应力，而成的碳素钢丝可提高抗拉强度高抗

17、拉强度光面钢丝光面钢丝fpy =1250N/mm2，其他，其他fpy1110 N/mm2，这样钢直径，这样钢直径49mm，强度高低、低松弛。，强度高低、低松弛。7.2 预应力混凝土构件普通规定1.2.2钢绞线钢绞线 由多根冷拉钢丝在绞线由多根冷拉钢丝在绞线机上咬合并经消除应力回火机上咬合并经消除应力回火而成的总称。而成的总称。 有有13捻用于先张法。捻用于先张法。17捻是外层钢丝围绕一根捻是外层钢丝围绕一根直径大直径大20%的中心钢丝绞成的中心钢丝绞成后张法中运用广泛。后张法中运用广泛。 直径用直径用S表示，外径表示，外径8.615.2mm，fpy=1110 1320 N/mm2 ，强度高、低

18、，强度高、低松弛、伸直性好，比较柔软松弛、伸直性好，比较柔软 ，盘弯方便，粘结性好。盘弯方便，粘结性好。7.2 预应力混凝土构件普通规定钢丝绳与钢绞线的区别：钢丝绳与钢绞线的区别： 在制造工艺上，钢丝绳是由钢丝绞成股，在制造工艺上，钢丝绳是由钢丝绞成股，再由股捻成绳，有中间夹麻芯或钢芯和不加芯再由股捻成绳，有中间夹麻芯或钢芯和不加芯的钢丝绳；钢绞线是由钢丝只经过一次扭绞。的钢丝绳；钢绞线是由钢丝只经过一次扭绞。 在性能上，钢丝绳的弹性模量小与钢绞线。在性能上，钢丝绳的弹性模量小与钢绞线。7.2 预应力混凝土构件普通规定1.2.3 热处置钢筋热处置钢筋 将合金钢将合金钢40Si2Mn、48Si2

19、Mn、45Si2Cr经过调质热处经过调质热处置而成，到达提高抗拉强度置而成，到达提高抗拉强度fPy =1040N/mm2，改善塑性，改善塑性性能。性能。HT表示。表示。 这种筋具有强度高这种筋具有强度高节省钢材节省钢材低松弛的特点，其低松弛的特点，其=610mm以盘园方式供应省去焊接，有利施工。以盘园方式供应省去焊接，有利施工。7.2 预应力混凝土构件普通规定1.3.1.3.混凝土混凝土混凝土性能混凝土性能7.2 预应力混凝土构件普通规定2. 张拉控制应力con7.2 预应力混凝土构件普通规定2.2 假设con获得太高，能够出现以下问题：7.2 预应力混凝土构件普通规定 钢筋的种类张拉方法先张

20、法后张法 预应力消除钢丝、 钢绞线 0.75 f ptk 0.75 f ptk 热处理钢筋 0.70 f ptk 0.65 f ptk 规范指出，为了提高构件制造、运输及吊装阶段的抗裂性而在受压区设置的预应力钢筋，其允许控制应力提高5%。 张拉控制应力限值张拉控制应力限值7.2 预应力混凝土构件普通规定7.3预应力损失预应力损失slEla17.3 预应力损失2.预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失 l221 1lconkxe式中 k思索孔道部分偏向对摩擦影响的系数： x张拉端至计算截面的孔道长度，可近似取该孔道 在纵轴上的投影长度， 预应力钢筋与

21、孔道壁的摩擦系数， 从张拉端至计算截面曲线型孔道部分切线的夹角当0.2kx2 ()lconkx7.3 预应力损失减少该项损失，可采取以下措施：减少该项损失，可采取以下措施： 对较长的构件可在两端进展张拉；采用超张拉，张拉程序可采用：采用超张拉，张拉程序可采用：conconconmin2min285. 01 . 10荷载荷载 当第一次张拉至当第一次张拉至1.1con1.1con时，预应力钢筋应力沿时，预应力钢筋应力沿EHDEHD分分布，当张拉应力降至布，当张拉应力降至0.85con0.85con，由于钢筋回缩遭到孔道反，由于钢筋回缩遭到孔道反向摩擦力的影响，预应力沿向摩擦力的影响，预应力沿FGH

22、DFGHD分布，当再张拉至分布，当再张拉至concon时，时，钢筋应力沿钢筋应力沿CFGHDCFGHD分布，可见，超张拉钢筋中的应力比一次分布，可见，超张拉钢筋中的应力比一次张拉至张拉至concon的应力分布均匀，预应力损失要小一些。的应力分布均匀，预应力损失要小一些。 7.3 预应力损失3.混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与接受拉力的设备之间温差混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与接受拉力的设备之间温差 引起的损失引起的损失 l3 为了缩短先张法构件的消费周期，混凝土常采用蒸汽养为了缩短先张法构件的消费周期，混凝土常采用蒸汽养护方法。升温时，新浇的混凝土尚未结硬，预应力筋与台座之护方法。升温时，新

23、浇的混凝土尚未结硬，预应力筋与台座之间的温差间的温差t使钢筋受热自在伸长，但两端的台座是固定不动使钢筋受热自在伸长，但两端的台座是固定不动的，即间隔坚持不变，于是钢筋就松了，钢筋的应力降低；降的，即间隔坚持不变，于是钢筋就松了，钢筋的应力降低；降温时，预应力钢筋与混凝土已黏结成整体，加上两者的温度线温时，预应力钢筋与混凝土已黏结成整体，加上两者的温度线膨胀系数相近，二者可以同步回缩，放松钢筋时因温度上升钢膨胀系数相近，二者可以同步回缩，放松钢筋时因温度上升钢筋伸长的部分已不能回缩，因此产生了温差损失。仅先张法构筋伸长的部分已不能回缩，因此产生了温差损失。仅先张法构件有该项损失。件有该项损失。

24、l3=2t N/mm27.3 预应力损失减少此项损失的措施有：减少此项损失的措施有： 采用二次升温养护。先在常温下养护至混凝土强采用二次升温养护。先在常温下养护至混凝土强度等级到达度等级到达C7.5C7.5C10C10，再逐渐升温至规定的养护温度，再逐渐升温至规定的养护温度，这时可以为钢筋与混凝土已结成整体，可以一同胀缩而这时可以为钢筋与混凝土已结成整体，可以一同胀缩而不引起预应力损失不引起预应力损失; ; 在钢模上张拉预应力钢筋。由于钢模和构件一同在钢模上张拉预应力钢筋。由于钢模和构件一同加热养护，升温时两者温度一样，可不思索此项损失。加热养护，升温时两者温度一样，可不思索此项损失。 7.3

25、 预应力损失4.钢筋应力松弛引起的预应力损失钢筋应力松弛引起的预应力损失l3 钢筋的应力松弛是指钢筋在高应力作用下及钢筋长钢筋的应力松弛是指钢筋在高应力作用下及钢筋长度不变条件下，其应力随时间增长而降低的景象。度不变条件下，其应力随时间增长而降低的景象。 钢筋应力松弛有以下特点： 应力松弛与时间有关，开场快，以后慢； 应力松弛与钢材种类有关。冷拉钢筋、热处置钢筋的应力松弛损失比碳素钢丝、冷拔低碳钢丝、钢绞线要小；张拉控制应力con高，应力松弛大。 7.3 预应力损失采用超张拉可使应力松弛损失有所降低。超张拉程序为采用超张拉可使应力松弛损失有所降低。超张拉程序为:concon0) 1 . 105

26、. 1 (0min2持荷由于在较高应力下持荷两分钟所产生的松弛损失与在较低应力下经过较长时间才干完成的松弛损失大体相当，所以经过超张拉后再张拉至con时，一部分松弛损失已完成。5. 混凝土的收缩徐变引起的预应力损失混凝土的收缩徐变引起的预应力损失l5 混凝土结硬时产生体积收缩，在预压力作用作用下，混凝土会发生徐变，这都会使构件缩短，构件中的预应力钢筋跟着回缩，呵斥预应力损失。 7.3 预应力损失先张法构件先张法构件 151/28045 151/2804555cupclcupclff后张法构件后张法构件 151/28035 151/2803555cupclcupclff式中式中 pc, pcpc

27、, pc分别为完成第一批预应力损失后受拉区、受压区预应分别为完成第一批预应力损失后受拉区、受压区预应力钢力钢筋合力点处混凝土法向压应力；筋合力点处混凝土法向压应力；fcu施加预应力时混凝土的实践立方体抗压强度。普通施加预应力时混凝土的实践立方体抗压强度。普通fcu不等于不等于构件混凝土的立方体强度构件混凝土的立方体强度fcu ，但要求，但要求 fcu0.75 fcu； 7.3 预应力损失， 受拉区、受压区预应力钢筋和非预应力钢筋的受拉区、受压区预应力钢筋和非预应力钢筋的 配筋率。配筋率。 先张法构件先张法构件 00AAAAAAspsp 后张法构件后张法构件 nspnspAAAAAA式中式中 A

28、p ,Ap 分别为受拉区和受压区预应力钢筋截面面积，对称配分别为受拉区和受压区预应力钢筋截面面积，对称配 筋的构件，取筋的构件，取，此时配筋率应按钢筋截面，此时配筋率应按钢筋截面 面积的一半进展计算；面积的一半进展计算； A0 ,An 分别为混凝土换算截面积、净截面面积。分别为混凝土换算截面积、净截面面积。 7.3 预应力损失 后张法构件收缩徐变损失比先张法构件小，缘由是后张法构件在施加预应力时，混凝土的收缩已完成一部分。 公式适用于普通相对湿度环境，高湿度环境下，l5、l5应降低，反之那么添加。 减少此项损失的措施有：减少此项损失的措施有： 采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比； 采用级

29、配良好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性； 加强养护，以减少混凝土的收缩， 控制混凝土应力pc，要求 以防止发生非线性 徐变。 cupcf 5 . 07.3 预应力损失6. 用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件由于混凝土的部分用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件由于混凝土的部分 挤压引起的预应力损失挤压引起的预应力损失l6 后张法中，当后张法中，当D3m，l6=30MPa，当，当D3m，不思索，不思索该项损失。此处该项损失。此处D为环形构件的直径。为环形构件的直径。 2预应力损失值的组合预应力损失值的组合 各阶段预应力损失值的组合 预应力损失值的组合 先张法构件 后张法构件 混凝土预压前第一批的

30、损失l l1+l2+l3+l4 l1 +l2 混凝土预压后第二批的损失 l l5 l4+l5+l6 把预应力损失分为两批，混凝土受预压前产生的损失为第一批损把预应力损失分为两批，混凝土受预压前产生的损失为第一批损失失l，而混凝土受预压后产生的预应力损失为第二批预应力损失，而混凝土受预压后产生的预应力损失为第二批预应力损失l 。7.3 预应力损失本次课小结：本次课小结：1、 预应力混凝土构造是在构造构件受外荷载作用前，先人为地对它施预应力混凝土构造是在构造构件受外荷载作用前，先人为地对它施加压力，由此产生的预压应力形状用于减小或抵消外荷载所产生的拉加压力，由此产生的预压应力形状用于减小或抵消外荷

31、载所产生的拉应力，到达推迟受拉区混凝土开裂的目的。应力，到达推迟受拉区混凝土开裂的目的。2、 预加应力的方法常见的有先张法和后张法。预加应力的方法常见的有先张法和后张法。3、 先张法是经过钢筋与混凝土的粘结力来传送预压应力的，而且要有先张法是经过钢筋与混凝土的粘结力来传送预压应力的，而且要有一定的传送长度，为了使拉区混凝土尽快得到有效预压应力，减少钢一定的传送长度，为了使拉区混凝土尽快得到有效预压应力，减少钢筋的回弹，要对端部混凝土采取加强措施，以减小传送长度。筋的回弹，要对端部混凝土采取加强措施，以减小传送长度。4、 对于后张法是依托锚具传送预压应力，为了提高锚具下混凝土的部对于后张法是依托

32、锚具传送预压应力，为了提高锚具下混凝土的部分抗压强度，防止锚具下混凝土部分压坏，所以必需对锚具下混凝土分抗压强度，防止锚具下混凝土部分压坏，所以必需对锚具下混凝土进展有效计算并采取加强措施。进展有效计算并采取加强措施。7.3 预应力损失3、由于预应力混凝土是经过张拉钢筋而使混凝土得到较大的预应力，预应力钢筋要经受较大的拉力，混凝土必需接受较大的压力，因此钢筋和混凝土该当采用较高强度的资料。 作业：作业：1.什么叫预应力混凝土构造？为什么对构件要施加预应力？2.什么在普通钢筋混凝土中不能有效地利用高强钢材和高强混凝土？而在预应力混凝土构造中必需采用高强钢材和高强混凝土？3.比较普通钢筋混凝土构造

33、和预应力钢筋混凝土构造的区别，它们各自有何优缺陷？4.施加预应力的方法有哪几种？它们的主要区别是什么？5.预应力混凝土对资料有哪些要求？6.什么是张拉控制应力？为什么其取值不能过高或过低？与哪些要素有关？7.什么叫预应力损失？引起应力损失的要素及采取措施？预备知识：预备知识：先、后张法轴拉构件各阶段的应力分析先、后张法轴拉构件各阶段的应力分析 预应力混凝土轴心受拉构件从张拉钢筋开场直至构件破坏，截面预应力混凝土轴心受拉构件从张拉钢筋开场直至构件破坏，截面中钢筋和混凝土应力的变化分为两个阶段：施工阶段和运用阶段。每中钢筋和混凝土应力的变化分为两个阶段：施工阶段和运用阶段。每个阶段又包括了假设干特

34、征受力过程。个阶段又包括了假设干特征受力过程。 1在施工阶段，构件截面没有开裂，可以把预应力混凝土视作弹性资料，因此可以用资料力学的分析方法对构件截面的应力进展计算，在运用阶段构件开裂前，资料力学的方法依然适用。此时预应力混凝土构件可看做接受两个力系，一个是由外荷载所产生，另一个是把全部预应力钢筋的合力看作反向作用在构件上的外力所产生。 2抓住施工、运用阶段中的特征受力形状，搞清各个形状曾经发生的预应力损失，以及与该形状相应的混凝土强度。 7.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算先张法施工阶段轴拉构件见下表先张法施工阶段轴拉构件见下表张拉并锚固张拉并锚固 刚切断放松钢筋刚切断放松钢筋 完成第二批损

35、失完成第二批损失施施工工阶阶段段 预应力预应力 钢筋的钢筋的 应力应力 混凝土混凝土 的应力的应力 0 0非预应力非预应力钢筋应力钢筋应力 0 0备注备注: : 先张法构件预应力钢筋的合力通过钢筋和混凝土之间的黏结传递给混凝土和非预应力钢筋。预应力传递过程中，预应力钢筋、混凝土、非预应力钢筋三者协调变形，全截面受力，所以施工阶段计算时采用换算截面面积A0 1 lconpcElconpcElcon0AAPlconpc05AAASlPlconpcpcEs)(5lpcEsCSEEEpEnpEsEcAAAAAA07.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算后张法施工阶段轴拉构件后张法施工阶段轴拉构件张拉并锚固

36、钢筋张拉并锚固钢筋完成第二批损失完成第二批损失施施工工阶阶段段 预应力钢预应力钢筋应力筋应力混凝土混凝土的应力的应力 非预应力非预应力钢筋应钢筋应力力备注：后张法构件预应力钢筋的合力靠锚具传递给孔道外侧混凝土和非预应力钢筋，由于施工阶段孔道没有灌浆或灌浆材料强度不够，预应力钢筋和混凝土之间没有黏结，预应力钢筋的预应力合力相当于外力作用在钢筋混凝土净截面上，因此，后张法构件在施工阶段计算时用净截面面积An（AnAc+Es As）。 nSlPlconpcAAA5nPlconpcAApcEs1lconlcon)(5lpcEs7.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算00ANpc0AfNtkpccrpypy

37、sufAfANpc先、后张法运用阶段的荷载见下表先、后张法运用阶段的荷载见下表消压荷载消压荷载开裂荷载开裂荷载破坏荷载破坏荷载先张法先张法后张法后张法同上同上同上同上同上同上结结论论1.1.先、后张法消压荷载、开裂荷载表达式相同，但数值不同，因为即使其先、后张法消压荷载、开裂荷载表达式相同，但数值不同，因为即使其它条件相同时，它条件相同时， 的表达式不同的表达式不同2.2.预应力混凝土构件提高了构件的抗裂度、减小了裂缝宽度，但预应力混预应力混凝土构件提高了构件的抗裂度、减小了裂缝宽度，但预应力混凝土和普通混凝土的正截面的承载力完全相同凝土和普通混凝土的正截面的承载力完全相同, ,3.3.计算使

38、用阶段外荷载所引起的截面应力时，无论先张法构件还是后张法计算使用阶段外荷载所引起的截面应力时，无论先张法构件还是后张法构件，预应力钢筋和混凝土之间都已经黏结成整体，因此，都采用构件，预应力钢筋和混凝土之间都已经黏结成整体，因此，都采用A A0 0。7.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算v先张法和后张法预应力轴心受拉构件计算公式的异同点先张法和后张法预应力轴心受拉构件计算公式的异同点: : 施工阶段，先张法和后张法计算pc的公式方式类似，不同之处在于先张法采用A0，后张法采用An，由此可以得出，假设con，Ap以及截面尺寸、资料强度一样,由于A0An，那么后张法建立的有效预压应力要比先张法高一些。

39、另外l计算值也不同。 运用阶段，用于计算N0，Ncr ,Nu的公式，其方式对先、后张法构件采说是一样的，截面面积都用A0。 直至构件开裂前，先张法预应力钢筋应力比后张法少Epc， 所以说后张法构件con相当于先张法构件的 con-Epc。7.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算7-4 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 预应力混凝土轴心受拉构件的计算包括运用阶段和施工阶段的计预应力混凝土轴心受拉构件的计算包括运用阶段和施工阶段的计 算和验算。算和验算。00yspypNf Af A7.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算2、抗裂度及裂痕宽度验算、抗裂度及裂痕宽度验算 当构件截面

40、上的应力超越预压应力当构件截面上的应力超越预压应力pc与混凝土实践抗拉强度与混凝土实践抗拉强度 ftk之和时，截面将开裂。由于构造的运用功能及所处环境的不同，之和时，截面将开裂。由于构造的运用功能及所处环境的不同， 对构件裂痕控制的要求也应不同。因此，对预应力混凝土轴心受对构件裂痕控制的要求也应不同。因此，对预应力混凝土轴心受拉构件，应根据所处环境和运用要求，选用相应的裂痕控制等级，并拉构件，应根据所处环境和运用要求，选用相应的裂痕控制等级，并按以下规定进展受拉边缘应力或正截面裂痕宽度验算。按以下规定进展受拉边缘应力或正截面裂痕宽度验算。 对严厉要求不出现裂痕的构件对严厉要求不出现裂痕的构件一

41、级构件一级构件 0scp c对普通要求不出现裂痕的构件对普通要求不出现裂痕的构件二级构件二级构件7.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算0lcpcscpctkflcsc、 荷载效应的规范组合、准永久组合下构件抗裂验算边缘的混凝土法向应力；00sscll cNANA式中：在荷载效应的规范组合下满足：在荷载效应的准永久组合下满足：00ss cll cNANA7.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算maxlim1.90.08eqskcrctedcE 0spskpsNNAA 式中 混凝土法向应力为零时，全部预应力钢筋和非预应力钢筋的合力。0pNspteteAAA 对允许出现裂痕的构件三级构件 式中，有效受拉混

42、凝土截面面积 ,对先张法构件取构件截面面积，对后张法构件取扣除孔道后的构件截面面积。teA7.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算 7.4.2 施工阶段验算 预应力混凝土构件在放张预应力钢筋先张法或张拉预应力钢筋终了后张法时，混凝土遭到的预压应力最大，而这时混凝土的强度通常仅到达设计强度的75，构件承载力和后张法构件端部锚固区部分受压承载力能否足够，应予验算。 1. 张拉或放张预应力钢筋时，构件承载力验算：teA0.8cccf 式中 放松预应力钢筋或张拉终了时混凝土所受的 预压应力；cc 放张预应力钢筋或张拉终了时混凝土的轴心抗压强度设计值。 cf7.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算10()con

43、lpccAA 后张法构件按不思索损失计算 ，即 2. 后张法构件端部锚固区部分受压验算： 后张法构件端部由于锚具下垫板面积很小而接受很大的部分压力，该压力要经过一段间隔才干分散至整个截面锚固区混凝土处于三向应力形状，即 。接近垫板处 为压应力，间隔端部较远处为拉应力，当横向拉应力超越混凝土、的抗拉强度时，端部锚固区将出现纵向裂痕，并导致部分承压破坏。 conpccnAA,yz,xyz 先张法构件按第一批损失出现后计算 ，即cccc7.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算 因此需进展锚具下混凝土的抗裂度和强度的验算。锚固区抗裂度主要取决于垫板与构件的端部尺寸，端部截面部分承压强度那么经过配置间接钢筋

44、来满足。n1.35lclclFf A Fl 部分受压面上作用的部分压力设计值； 端部受压截面尺寸验算：端部受压截面尺寸验算： 部分受压区截面尺寸应符合以下要求。部分受压区截面尺寸应符合以下要求。 Aln Aln 混凝土部分受压净面积，应在中扣孔道、凹槽混凝土部分受压净面积，应在中扣孔道、凹槽部分面积；部分面积； c 混凝土强度的影响系数；混凝土强度的影响系数； l 混凝土部分受压承载力强度的提高混凝土部分受压承载力强度的提高系数；系数； Al 混凝土部分承压面积。当有垫板时；可思索预压混凝土部分承压面积。当有垫板时；可思索预压力沿锚具垫圈边缘在垫板中按力沿锚具垫圈边缘在垫板中按450分散后传至

45、混凝分散后传至混凝土的受压面积；土的受压面积；7.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算corcorlAAfc 张拉时混凝土的轴心抗压强度设计值。bllAAAb 部分受压时的计算底面积，按与部分承压面积“同心、对称原那么确定。 部分受压承载力计算n2lclcvcorylFffA 式中 cor 配置间接钢筋的部分受压承载力提高系数， Acor 钢筋网或螺旋筋以内的混凝土核芯面积，重心应与 Al的重心重合，且满足 ApAcorAl；7.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算 v v 间接钢筋的体积配筋率，要求间接钢筋的体积配筋率，要求0.50.5。 当为方格网配筋时当为方格网配筋时 当为螺旋式配筋时当为螺旋式

46、配筋时 式中式中 l1l1，l2 l2 钢筋网两个方向长度，钢筋网两个方向长度， l1 l2 l1 l2 ； n1n1，As1 l1As1 l1方向的钢筋根数和单根钢筋的截面面积；方向的钢筋根数和单根钢筋的截面面积； n2n2，As2 l2As2 l2方向的钢筋根数和单根钢筋的截面面积；方向的钢筋根数和单根钢筋的截面面积； s s 方格网或螺旋筋的间距；方格网或螺旋筋的间距； Ass1Ass1螺旋式单根间接钢筋的截面面积；螺旋式单根间接钢筋的截面面积； dcordcor螺旋钢筋范围以内的混凝土直径。螺旋钢筋范围以内的混凝土直径。 11 122 2ssvcorn A ln A lAs14ssvc

47、orAds7.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算7.5预应力混凝土构件的普通构造要求预应力混凝土构件的普通构造要求1.1.钢筋的净距及维护层钢筋的净距及维护层种类种类要求要求钢丝及热处理钢筋钢丝及热处理钢筋钢绞线钢绞线1 13 31 17 7钢筋净距钢筋净距15mm15mm15mm15mm20mm20mm25mm25mm备注备注（1 1）钢筋保护层厚度同普通梁。（）钢筋保护层厚度同普通梁。（2 2）除满足上述净距）除满足上述净距要求外，预应力钢筋净距不应小于其公称直径要求外，预应力钢筋净距不应小于其公称直径d d或等效直径或等效直径d de eq q的的1.51.5倍，双并倍，双并d de eq q=1.4=1.4d d、三并、三并d de eq q=1.7=1.7d d 。7.5 预应力混凝土构件的普通构造要求2.后张法后张法有粘结力预应力砼有粘结力预应力砼孔道及排气孔要求孔道及排气孔要求孔道间程度净距孔道间程度净距50mm孔道至构件孔道至构件边净距边净距30mm且且孔径孔径/2孔道内径孔道内径预应钢筋束外径预应钢筋束外径1015mm排气孔距排气孔距或灌浆孔或灌浆孔12m7.5 预应力混凝土构件的普通构造要求