第八章-预应力混凝土结构的一般知识

1、普通钢筋混凝土的缺点：普通钢筋混凝土的缺点： 在使用荷载下带裂缝工作，影响使用功能、耐在使用荷载下带裂缝工作，影响使用功能、耐久、久、 刚度和抗疲劳性。刚度和抗疲劳性。 难以利用高强度钢筋。与难以利用高强度钢筋。与wmax对应的对应的 s = 200N/mm2。而高强钢筋而高强钢筋500-1000 N/mmN/mm2 2，高强钢丝强度可达高强钢丝强度可达1600N/mm2以上以上 。第一节第一节 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念第八章 预应力混凝土结构的一般知识一、一、 预应力混凝土构件的受力特征预应力混凝土构件的受力特征基本原理：通过预应力的施加，截面上的拉基本原理：通过预应力的

2、施加，截面上的拉应力大大减小应力大大减小( (甚至在使用时不出现拉应力甚至在使用时不出现拉应力) )。预应力混凝土构件的受力特征：预应力混凝土构件的受力特征： 预应力的大小可根据需要调整。预应力的大小可根据需要调整。 在使用荷载下，预应力在使用荷载下，预应力混凝土混凝土构件基本处于弹构件基本处于弹性工作阶段性工作阶段( (未裂未裂) )。 施加预应力对构件的正截面承载力无明显影响。施加预应力对构件的正截面承载力无明显影响。 构件的抗裂构件的抗裂度度提高提高。缺点：缺点：成本高，材料质量要求高。构造、成本高，材料质量要求高。构造、施工、设计、施工、设计、计算相对复杂计算相对复杂。比普通钢筋混凝土

3、延性差些。比普通钢筋混凝土延性差些。下列结构物宜优先采用预应力混凝土：(1)要求裂缝控制等级较高的结构；(2)大跨度或受力很大的构件；(3)对构件的刚度和变形控制要求较高的结构构件，如工业厂房中的吊车梁、码头和桥梁中的大跨度梁式构件等。张拉预应力筋的方法主要有先张法和后张法两种。1 1 先张法先张法在浇灌混凝土之前张拉预应力筋的方法称为先张法。在浇灌混凝土之前张拉预应力筋的方法称为先张法。二、施加预应力的方法二、施加预应力的方法2 2 后张法后张法在结硬后的混凝土构件上张拉预应力筋的方法称为后张法。在结硬后的混凝土构件上张拉预应力筋的方法称为后张法。3 3 锚具和夹具锚具和夹具锚具和夹具: 锚

4、固预应力筋的工具锚具锚具：是指在后张法结构或构件中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土内部的永久性锚固装置。夹具夹具：是指在先张法构件施工时，为保持预应力筋的拉力并将其固定在生产台座(或设备)上的时临性锚固装置；在后张法结构或构件施工时，在张拉千斤顶或设备上夹持预应力筋的临时性装置(又称工具锚)。预应力筋锚固体系组成：张拉端锚具、固定端锚具、连接器预应力筋锚固体系组成：张拉端锚具、固定端锚具、连接器锚具的四种锚固形式：夹片式、支撑式、锥塞式、握裹式锚具的四种锚固形式：夹片式、支撑式、锥塞式、握裹式连接器连接器 图9-4 固定端握裹式锚具(a) P型挤压锚具；(b) H型压花锚具固定端锚具固

5、定端锚具 图9-5 圆柱体夹片式锚具(a)圆形单孔锚具；(b)圆形多孔锚具；(c)长方体扁形锚具张拉端锚具张拉端锚具1 夹片式锚具2 支承式锚具 图9-6 镦头锚具 1锚环；2螺母；3固定端锚板；4钢丝束图9-7 螺母锚具张拉锚具张拉锚具3 锥塞式锚具1 1 混凝土混凝土满足下列要求：(1)强度高强度高。对采用先张法的构件可提高钢筋与混凝土之间的粘结力，对采用后张法的构件，可提高锚固端的局部承压承载力。(2)收缩、徐变小收缩、徐变小。以减少因收缩、徐变引起的预应力损失。(3)快硬、早强快硬、早强。可尽早施加预应力，加快台座、锚具、夹具的周转率，以利加快施工进度。混凝土结构设计规范规定，混凝土强

6、度等级不宜低于C40，且不应低于C30。三、预应力混凝土构件对材料要求三、预应力混凝土构件对材料要求预应力筋分类：预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。(1) 预应力钢丝光面钢丝和螺旋肋钢丝，公称直径有5mm、7mm和9mm等规格2 2 钢筋钢筋- -采用高强钢筋采用高强钢筋消除应力钢丝包括低松弛钢丝和普通松弛钢丝；按照其强度级别可分类为：中强度预应力钢丝其极限强度标准值为8001270N/mm2；高强度预应力钢丝为14701860N/mm2等。成品钢丝不得存在电焊接头。(2) 钢绞线 钢绞线是由冷拉光圆钢丝，按一定数量(有2根、3根、7根等)捻制而成钢绞线，再

7、经过消除应力的稳定化处理(为减少应用时的应力松弛，钢绞线在一定的张力下，进行的短时热处理)，以盘卷状供应。钢绞线表示方法：13, 17由钢绞线组成的预应力筋表示方法：如 15-7f 9.5单位：钢绞线根钢丝股预应力筋-束(3) 预应力螺纹钢筋(也称精轧螺纹钢筋)采用热轧、轧后余热处理或或热处理等工艺制作成带有不连续无纵肋的外螺纹的直条钢筋。普通螺纹钢筋预应力螺纹钢筋张拉控制应力张拉控制应力：指预应力筋在进行张拉时所控制达到的最大应：指预应力筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。力值。其值为张拉设备(如千斤顶油压表)所指示的总张拉力除以预应力筋截面面积而得的应力值，以con表示。一、一、 张拉控

8、制应力张拉控制应力concon第二节第二节 预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定施加预应力时，所需施加预应力时，所需混凝土立方体抗压强混凝土立方体抗压强度应经计算确定，度应经计算确定，并并且不宜低于设计混凝且不宜低于设计混凝土强度等级值的土强度等级值的7575。con 0.4fptk二、二、 预应力损失预应力损失预应力损失：预应力损失：按照某一控制应力值张拉好的预应力钢筋，其初始拉应力会由于各种原因而降低。（一） 引起预应力损失的原因 (1) (1) 张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失l1： 在张拉钢筋时，一般总是先将钢筋一

9、端锚固并在另一在张拉钢筋时，一般总是先将钢筋一端锚固并在另一端张拉，待钢筋张拉到规定的控制应力后再将张拉端锚固。端张拉，待钢筋张拉到规定的控制应力后再将张拉端锚固。张拉端的锚具变形和钢筋内缩引起预应力钢筋应力的降低，张拉端的锚具变形和钢筋内缩引起预应力钢筋应力的降低，此即此即l1 。（2 2） 预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失值预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失值l2： 后张法构件在张拉时，由于后张法构件在张拉时，由于预应力钢筋与孔道壁之间预应力钢筋与孔道壁之间 的的摩擦而引起的。摩擦而引起的。（3 3） 混凝土加热养护时，预应力筋与承受拉力的设备之间温混凝土加热养护时，预应

10、力筋与承受拉力的设备之间温差引起的预应力损失值差引起的预应力损失值l3： 对长线生产的先张法构件，当对混凝土进行加热养护时，对长线生产的先张法构件，当对混凝土进行加热养护时，由于台座和钢筋之间存在温差由于台座和钢筋之间存在温差D Dt，钢筋受热伸长，而台座之间钢筋受热伸长，而台座之间距离不变，从而引起预应力损失，该项损失约为距离不变，从而引起预应力损失，该项损失约为2 2 D Dt N/mm/mm2 2(4) (4) 预应力筋应力松弛引起的预应力损失值预应力筋应力松弛引起的预应力损失值l4 应力松弛应力松弛：预应力筋在高应力长期作用下其塑性变形具有随时间而增长的性质，在预应力筋长度保持不变的条

11、件下预应力筋的应力会随时间的增长而逐渐降低的现象。(5) (5) 混凝土收缩、徐变引起预应力筋的损失混凝土收缩、徐变引起预应力筋的损失l5 混凝土受预压应力后，徐变和收缩都导致构件的长度缩短、预应力钢筋回缩而使其应力值降低。这项损失约占预应力总损失的一半。(6) (6) 用螺旋式预应力筋作配筋的环形构件，当直径用螺旋式预应力筋作配筋的环形构件，当直径3mm3mm，由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失，由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失l6u六种损失，有的只发生在先张法构件中，有的只发生在后张法构件中，有的两种构件均有。损失出现的顺序也不同。（二）预应力损失值的组合（二）预应力损失值的组合总损

12、失：总损失： l = lI + lII混凝土预压前混凝土预压前 lI = l1 + l3 + + l4混凝土预压后混凝土预压后 lII = l5先张法构件：先张法构件：砼预压前砼预压前 lI = l1 + l2 砼预压后砼预压后 lII = l4 + l5 + l6后张法构件：后张法构件：u 组合：组合：第一批第一批第二批第二批第一批第一批第二批第二批先张法：先张法： ls 100N/mm2后张法：后张法： ls 80N/mm2 ( (三三) )减少预应力损失的措施减少预应力损失的措施 预应力损失越大，预应力的效果越差。针对预预应力损失越大，预应力的效果越差。针对预应力损失产生的原因，在设计和施工时都应采取应力损失产生的原因，在设计和施工时都应采取必