预应力混凝土案例

1、会计学1预应力混凝土案例预应力混凝土案例L0qk9.1 概述概述普通钢筋混凝土的缺点：普通钢筋混凝土结构或构件通常带裂缝工作对于不允许开裂的构件，受拉钢筋不能充分利用强度对于允许开裂的构件，一般裂缝宽度较大，影响耐久性由于对混凝土构件变形和裂缝宽度限制,钢筋混凝土不能用于大跨和重载结构，也不能充分利用高强材料。产生问题的主要原因：混凝土的抗拉强度太低，导致受拉区混凝土过早开裂，截面抗弯刚度显著降低。一般来说，普通钢筋混凝土梁的经济适用跨度为48m，钢筋宜采用HRB400、HRB500和HRB335级钢筋。9.1.1 预应力混凝土的概念所谓预应力混凝土就是在混凝土构件承受使用荷载前的制作阶段，预

2、先对使用阶段的受拉区施加压应力，造成一种人为的应力状态。当构件承受使用荷载而产生拉应力时，首先要抵消混凝土的预压应力，然后随着荷载的增加，受拉区混凝土产生拉应力。因此，可推迟混凝土裂缝的出现和开展，以满足使用要求。这种在结构构件承受荷载以前预先对受拉区混凝土施加压应力的结构构件，就称为预应力混凝土构件。 Nspcepp可能的应力分布？可能的应力分布？全截面全截面受压受压全截面全截面受压受压部分截面受部分截面受压，下边缘压，下边缘拉应力小拉应力小部分截面受部分截面受压，下边缘压，下边缘拉应力较大拉应力较大全预应力混凝土全预应力混凝土部分预应力混凝土部分预应力混凝土限值预应力混凝土限值预应力混凝土

3、预应力混凝土结构的优缺点（1）提高构件的抗裂能力，增加了结构的耐久性（2）增大了构件的刚度，减小挠度，（3）充分利用高强度材料的性能（4）扩大了构件的使用范围：防水、抗渗结构、减轻自重，大跨度结构，提高适用能力优优点点缺缺点点优先采用预应力混凝土的结构9.1.29.1.2预应力混凝土的分类预应力混凝土的分类根据预加应力值对构件截面裂缝控制程度的不同：根据预加应力值对构件截面裂缝控制程度的不同：t 全预应力混凝土：截面上混凝土不允许出现拉应力（裂缝控制等级一级）t 部分预应力混凝土：允许出现裂缝，裂缝宽度不超过允许值（裂缝控制等级三级）t 限值预应力混凝土：混凝土一般不开裂（裂缝控制等级二级）1

4、、先张法 pretensioning method张拉预应力的方法主要工序：张拉钢筋至控制应力 支模、浇混凝土并养护到设计强度的75%以上 剪断预应力筋(放张) 构件上拱长线台座长线台座后张法的主要工序：埋管制孔浇混凝土抽管 养护至设计强度的75%以上穿预应力筋并张拉至控制应力锚固 孔道灌浆封锚。2 2、后张法、后张法 Post-tensioning method钢筋骨架制作与预埋管道钢筋骨架制作与预埋管道浇注混凝土预应力钢筋穿索预应力钢筋张拉预应力钢筋张拉封端存梁封端存梁后张法： 后张法是依靠锚具锚住预应力筋并传递预应力。适用于在施工现场制作大型构件，如预应力屋架、吊车梁、大跨度桥梁等。*夹

5、具：构件中，为保持预应力筋的拉力并将其固定在生产台座上（夹持预应力筋）的临时性锚固装置。 夹具可重复使用*锚具：后张法构件中，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。 锚具不能重复使用9.1.4 夹具、锚 具锚具、夹具：用于固定预应力筋的装置。锚具、夹具：用于固定预应力筋的装置。锚具的种类锚具的种类： （张拉端）（张拉端）强度高、硬度高，工作安全可靠；强度高、硬度高，工作安全可靠；能有效锚固预应力筋；能有效锚固预应力筋；预应力损失要小；预应力损失要小；构造简单，制作方便，用钢量少；构造简单，制作方便，用钢量少；张拉锚固方便迅速，设备简单张拉锚固方便迅速，设备简单夹片式锚具夹

6、片式锚具支承式锚具：支承式锚具： 如墩头锚、螺母锚等如墩头锚、螺母锚等锥塞式锚具锥塞式锚具张拉端张拉端固定端固定端握裹式锚具握裹式锚具固定端锚具张拉端锚具张拉端锚具-夹片式锚具夹片式锚具锚块内的孔洞以及锚塞做成楔形或锥形，预应力钢筋回缩时受到挤压而被锚住。支承式锚具支承式锚具-墩头锚具墩头锚具支承式锚具支承式锚具-螺母锚具螺母锚具利用螺帽、垫板等的承压作用将预应力钢筋锚固在端部预应力筋垫板螺丝杆端螺帽对焊接头锥塞式锚具锥塞式锚具JM12锚具锚具混凝土：混凝土：强度高强度高收缩、徐变小收缩、徐变小快硬、早强快硬、早强9.1.5 预应力混凝土的材料混凝土：混凝土：混凝土强度等级不宜低于混凝土强度等

7、级不宜低于C40C40，且不应且不应低于低于C30C30钢筋：钢筋：预应力钢筋宜采用预应力预应力钢筋宜采用预应力钢丝、钢丝、钢铰线、钢铰线、预应力螺纹钢筋；预应力螺纹钢筋； 普通钢筋宜采用普通钢筋宜采用HRB400级和级和HRB335级钢筋，级钢筋，也可采用也可采用HPB300级钢筋。级钢筋。9.1.5 预应力混凝土的材料螺旋肋钢丝螺旋肋钢丝螺纹钢筋螺纹钢筋钢铰线钢铰线 张拉控制应力scon ：预应力筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值 .p conconpNAss scon：张拉：张拉预应力预应力钢筋时，张拉设备上的测力钢筋时，张拉设备上的测力仪表仪表所指所指示的总张拉力除以预应力筋示的总张

8、拉力除以预应力筋截面截面面积面积。9.1.6 张拉控制应力确定scon时考虑的因素scon 不能过低。 对混凝土施加的预压应力过小，不能有效提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度但是，若scon过高，则会产生一些问题： 施工阶段可能引起构件某些部分受拉开裂或局施工阶段可能引起构件某些部分受拉开裂或局部受压破坏部受压破坏。 开裂荷载和破坏荷载接近，一旦裂缝，构件很快破坏，开裂荷载和破坏荷载接近，一旦裂缝，构件很快破坏，可能产生无预兆的脆性破坏，延性较差可能产生无预兆的脆性破坏，延性较差 超张拉过程中使个别预应力筋被拉断超张拉过程中使个别预应力筋被拉断部分抵消由于应力松驰、摩擦、钢筋分批张部分抵消由于

9、应力松驰、摩擦、钢筋分批张拉及预应力筋台座之间的温差等因素产生的预应拉及预应力筋台座之间的温差等因素产生的预应力损失时，可以提高力损失时，可以提高0.05fptk或或0.05fpyk。提高构件在施工阶段的抗裂性而在使用阶段提高构件在施工阶段的抗裂性而在使用阶段受压区设置的预应力钢筋受压区设置的预应力钢筋预应力螺纹钢筋中强度预应力钢丝消除应力钢丝、钢绞线 钢筋种类张拉控制应力限值张拉控制应力限值0.75 fptk0.70 fptk0.85 fpyk消除应力钢丝、钢绞线、中强度预应力钢丝的消除应力钢丝、钢绞线、中强度预应力钢丝的s scon不应不应小于小于0.4fptk，预应力螺纹钢筋的，预应力螺

10、纹钢筋的s scon不宜小于不宜小于0.5fpyk。9.1.7 预应力损失在预应力混凝土构件施工及使用过程中，由于在预应力混凝土构件施工及使用过程中，由于混凝土和钢材的性质以及制作方法上的原因，预应混凝土和钢材的性质以及制作方法上的原因，预应力筋的张拉力值是在不断降低的力筋的张拉力值是在不断降低的称为称为预应力损失预应力损失。引起预应力损失的原因有引起预应力损失的原因有六大类六大类。spe = sconsl钢筋最终有效预应力：引起预应力损失的原因：引起预应力损失的原因：1 1、锚具变形、钢筋内缩引起的预应力损失；锚具变形、钢筋内缩引起的预应力损失；2 2、预应力筋与管道壁间摩擦引起的预应力损失

11、预应力筋与管道壁间摩擦引起的预应力损失;3 3、混凝土加热养护时，钢筋和台座温差引起的损失；、混凝土加热养护时，钢筋和台座温差引起的损失；4 4、预应力钢筋应力松弛引起的预应力损失；、预应力钢筋应力松弛引起的预应力损失；5 5、混凝土收缩徐变引起的预应力损失。、混凝土收缩徐变引起的预应力损失。6 6、环形构件，混凝土的局部挤压引起的预应力损失、环形构件，混凝土的局部挤压引起的预应力损失1. 锚具变形和预应力筋内缩引起的预应力损失值锚具变形和预应力筋内缩引起的预应力损失值s sl1直线直线：1slEls选择锚具变形小或使预应力筋内缩小的锚具、夹具，并尽量少用垫板（每增加一块垫块，a值就增加1mm

12、）增加台座长度。（当台座长度超过100m时，可忽略s l1）减少sl1措施 ：1slEls管道摩阻引起的钢筋预应力损失计算简图2. 预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失s sl22. 预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的损失预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的损失s sl2x 从张拉端至计算截面的孔道长度从张拉端至计算截面的孔道长度（m ），），可用投影长度可用投影长度； 从张拉端至计算截面曲线孔道从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线部分切线的夹角的夹角之和，之和，rad。当（当（ + kx ） 0.3时，时， s sl2 = s scon(kx + )

13、kxle11con2减少摩擦损失sl2的措施：采用两端张拉，以减小管道长度及x值； 采用超张拉。对于后张法预应力钢筋，其张拉工艺按下列要求进行： 01.12min0.852minconconconsss(停)(停)（锚固） kxle11con2两端张拉一端张拉超张拉3. 混凝土加热养护时，预应力筋与承受拉力的混凝土加热养护时，预应力筋与承受拉力的设备之间温差引起的预应力损失设备之间温差引起的预应力损失s sl3加热养护：加热养护：先张法构件先张法构件在采用蒸汽或其他加热在采用蒸汽或其他加热方法养护混凝土时，新浇混凝土方法养护混凝土时，新浇混凝土尚未结硬，钢筋受热膨胀，台座尚未结硬，钢筋受热膨胀

14、，台座固定不动，即钢筋长度保持不变，固定不动，即钢筋长度保持不变，钢筋中的应力随温度的增高而降钢筋中的应力随温度的增高而降低而产生的应力损失低而产生的应力损失。 减小温差损失，常采用二次升温的养护方法 钢模生产构件，张拉台座与被养护构件是共同受热、共同变形，不计入此项应力损失。s355 2.0 101.0 102slEt Etts 应力松弛损失的特点：与时间有关，先快后慢。第1小时完成50%24小时完成80%。与预应力钢筋种类有关。预应力钢筋种类不同，则损失大小不同；与张拉控制应力有关，张拉控制应力越大，应力松弛大，sl4越大减小减小s sl4措施：措施：超张拉超张拉超张拉工序：超张拉工序：第

15、一种：第一种： s s 从从 01.03s scon第二种：第二种： s s 从从 01.05s scon(持荷持荷2min) s scon原理：原理：超张拉的持荷超张拉的持荷2min，已将部分已将部分松弛在钢筋锚固前完成，所以可达到减少松弛在钢筋锚固前完成，所以可达到减少s sl4的目的的目的。超张拉可使钢筋的应力松弛损失减少40%60%。 5. 混凝土收缩、徐变引起的预应力损失混凝土收缩、徐变引起的预应力损失s sl5收缩、徐变将引起构件缩短，收缩、徐变将引起构件缩短，所以钢筋回缩，引起所以钢筋回缩，引起s sl5。此时预应力损失值的大小，与此时预应力损失值的大小，与构件配筋率构件配筋率、

16、混凝土预混凝土预压应力的大小压应力的大小s spc、混凝土强度等级、受荷龄期、构件混凝土强度等级、受荷龄期、构件尺寸及环境温湿度尺寸及环境温湿度有关。有关。先张法：先张法：pccu560 3401 15lfsspccu560 3401 15lfss 、 受拉区、受压区预应力筋和非预应力筋受拉区、受压区预应力筋和非预应力筋的配筋率；的配筋率；s spc、s s pc 受拉区、受压区预应力钢筋在各自合受拉区、受压区预应力钢筋在各自合力点处混凝土的法向压应力。力点处混凝土的法向压应力。后张法：后张法：pccu5553001 15lfss pccu5553001 15lfss6.混凝土的局部挤压引起的

17、预应力损失混凝土的局部挤压引起的预应力损失s sl6后张法后张法中，用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构中，用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件：电杆、水池、压力管道等，直接在混凝土上进行件：电杆、水池、压力管道等，直接在混凝土上进行预应力钢筋的张拉。这时钢筋对构件的外壁产生径向预应力钢筋的张拉。这时钢筋对构件的外壁产生径向压力，使混凝土局部挤压，构件的直径局部减小，带压力，使混凝土局部挤压，构件的直径局部减小，带来一圈内钢筋周长的减小，预拉应力下降，引起来一圈内钢筋周长的减小，预拉应力下降，引起s sl6。d 3m， s sl6 = 0 d 3m， 取取s sl6 = 30N/mm2 sl6的大小

18、与环形构件的直径d成反比，直径越小，损失越大总损失：总损失： s sl = s slI +s slII先张法：先张法： s sl 100N/mm2后张法：后张法： s sl 80N/mm29.1.8 9.1.8 预应力损失值的组合预应力损失值的组合I ls1234llllssss12llssIIls5ls456lllsss预应力损失值的组合 先张法构件 后张法构件 混凝土预压前的损失（第一批） 混凝土预压后的损失（第二批） s sl1：小变形夹具，减少垫板；增加台座长度小变形夹具，减少垫板；增加台座长度。s sl2：减少摩擦，减少摩擦，两端张拉，两端张拉，超张拉超张拉。s sl3：采用二次升温

19、养护采用二次升温养护s sl4：超张拉超张拉s sl5：减小收缩徐变的一些措施减小收缩徐变的一些措施减少预应力损失的措施减少预应力损失的措施s sl6：增大构件直径增大构件直径9.1.10 9.1.10 后张法构件锚固端局部受压承载力计算后张法构件锚固端局部受压承载力计算锚固区提高局部受压承载力：方格网式或螺旋式间接钢筋规范规定：设计时既要保证在张拉预应力筋时锚具下锚固区的混凝土不开裂和不产生过大的变形，又要求计算配置在锚具区内所需的间接钢筋以满足局部受压承载力的要求1. 1. 先张法轴心受拉构件先张法轴心受拉构件(b)完成第一批损失完成第一批损失(c)完成第二批损失完成第二批损失(a)(a)

20、张拉预应力筋张拉预应力筋1).施工阶段spcIspcIIsconscon2）使用阶段受力过程的三个特征点：受力过程的三个特征点：N N0(s sc =0) Ncr(sc =ftk) Nu(sp = fpy)(a)施加轴力前(b)消压状态(c)开裂轴力(d)极限轴力NuN0N0Ncr NcrNu（+）（）（）spcII消压轴力消压轴力 开裂轴力开裂轴力 极限轴力极限轴力式中式中，Nu 极限承极限承载载力。力。(预应力的存在不能提高正截面承载力)Nu=fpyAp + fyAs 2. 2. 后张法轴心受拉构件后张法轴心受拉构件(b)完成第一批损失完成第一批损失(c)完成第二批损失完成第二批损失(a)

21、(a)张拉预应力筋张拉预应力筋1).施工阶段spcIspcIIsconscon2）使用阶段受力过程的三个特征点：受力过程的三个特征点：N N0(s sc =0) Ncr(sc =ftk) Nu(sp = fpy)(a)施加轴力前(b)消压状态(c)开裂轴力(d)极限轴力NuN0N0Ncr NcrNu（+）（）（）spcII消压轴力消压轴力 开裂轴力开裂轴力 极限轴力极限轴力式中式中，Nu 极限承极限承载载力。力。Nu=fpyAp + fyAs 先张法、后张法轴心受拉构先张法、后张法轴心受拉构件各阶段的应力状态件各阶段的应力状态及公式的表达有什么及公式的表达有什么共同点和差异共同点和差异想一想：

22、先、先、后张法轴心受拉构件的应力比较后张法轴心受拉构件的应力比较先张法后张法施工阶段使用阶段完成第一批预应力损失完成第二批预应力损失npIconpcI)(AAl 0pIconpcI)(AAl conp5pcII0()llsAAAssssns5pconpcII)(AAAll N0=s spcIIA0 N0=s spcIIA0 Ncr= (ftk + spcII)A0 Ncr= (ftk + spcII)A0 Nu = fpyAp + fy AsNu = fpyAp + fy As消压轴力开裂轴力极限轴力轴心受拉构件计算内容轴心受拉构件计算内容计算计算施工阶段施工阶段使用阶段使用阶段先张法：先张法

23、：放松预应力钢筋时放松预应力钢筋时构件承载力验算构件承载力验算后张法：后张法：张拉预应力筋时张拉预应力筋时构件承载力验算构件承载力验算端部锚固区局部受压承载力验算端部锚固区局部受压承载力验算构件承载力计算构件承载力计算抗裂度抗裂度受弯构件计算内容受弯构件计算内容计算计算施工阶段施工阶段使用阶段使用阶段（后张法）（后张法）构件承载力验算构件承载力验算端部锚固区局部受压承载力验算端部锚固区局部受压承载力验算抗裂度、变形验算抗裂度、变形验算构件承载力计算（正截面、斜截面）构件承载力计算（正截面、斜截面）抗裂度、变形验算抗裂度、变形验算2. 2. 使用阶段正截面裂缝控制验算使用阶段正截面裂缝控制验算即

24、：在荷载效应标准组合下，构件受拉边缘混凝土不即：在荷载效应标准组合下，构件受拉边缘混凝土不出现拉应力出现拉应力一级一级-严格要求不出现裂缝的构件严格要求不出现裂缝的构件 二级二级-一般要求不出现裂缝的构件一般要求不出现裂缝的构件 在荷载效应在荷载效应标准组合标准组合下，下，构件受拉边缘混凝土拉构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土抗拉强度标准值应力不应大于混凝土抗拉强度标准值三级三级-允许出现裂缝的构件允许出现裂缝的构件 wmax wlims sck s spc 0sckspc ftk人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过

25、阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。优先采用预应力混凝土的结构9.1.29.1.2预应力混凝土的分类预应力混凝土的分类根据预加应力值对构件截面裂缝控制程度的不同：根据预加应力值对构件截面裂缝控制程度的不同：t 全预应力混凝土：截面上混凝土不允许出现拉应力（裂缝控制等级一级）t 部分预应力混凝土：允许出现裂缝，裂缝宽度不超过允许值（裂缝控制等级三级）t 限值预应力混凝土：混凝土一般不开裂（裂缝控制等级二级）长线台座长线台座后张法的主要工序：埋管制孔浇混凝土抽管 养护至设计强度的7