预应力混凝土构件六

钢筋混凝土基本构件主讲：范进第十章预应力混凝土构件10.1预应力混凝土概述10.2预应力混凝土轴心受拉构件的设计计算10.3预应力混凝土受弯构件的设计计算10.4预应力混凝土构件的构造要求10.1预应力混凝土概述预应力混凝土的含义10.1预应力混凝土概述预应力混凝土的含义

在构件使用前，通过预加外力，使受拉区预先产生压应力，以抵消或减小外荷载产生拉应力，这样就可利用混凝土的抗压强度来弥补混凝土的抗拉强度不足的缺陷，达到防止受拉区混凝土过早开裂的要求，从而可提高截面抗弯刚度和减小裂缝宽度，甚至可以做到在使用荷载下不出现裂缝。10.1预应力混凝土概述预应力混凝土的特点抗裂性好，刚度大；节省材料，减小自重；提高构件的抗剪能力；具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能；提高构件的耐疲劳性能；具有良好的经济性。与钢筋混凝土相比，优点：缺点：构造、施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂，且延性较差。10.1预应力混凝土概述预应力混凝土的分类根据预应力控制裂缝程度分类10.1预应力混凝土概述预应力混凝土的分类根据预应力控制裂缝程度分类10.1预应力混凝土概述预应力混凝土的分类根据施工工艺分类先张法施工示意后张法施工示意10.1预应力混凝土概述预应力混凝土的分类根据预应力体系的特点分类体内预应力体外预应力有黏结预应力和无黏结预应力10.1预应力混凝土概述预应力混凝土的材料混凝土预应力钢筋成孔材料（波纹管）水泥浆10.1预应力混凝土概述锚具夹片式锚具10.1预应力混凝土概述锚具支承式锚具墩头锚具螺丝端杆锚具具10.1预应力混凝土概述张拉控制应力力是指张拉预应应力钢筋时所所控制的最大大应力值，其其值为张拉设设备所控制的的总的张拉力力除以预应力力钢筋面积得得到的应力值值。消除应力钢丝丝、钢绞线中强度预应力力钢丝预应力螺纹钢钢筋10.1预应力混凝土概述张拉控制应力力的确定1.张拉控制应力力要高，以提提高预应力钢钢筋对混凝土土的预压作用用。2.但不能过高，，以免导致张张拉时引起断断筋事故，产产生应力松弛弛，破坏前无无明显预兆，，造成端部混混凝土局部受受压破坏，预预应力损失增增大。3.与所采用的钢钢筋种类和张张拉方式有关关。软钢，硬钢，先张法，后张法。10.1预应力混凝土概述预应力损失预应力损失的的种类1.张拉端锚具变变形和钢筋内内缩引起的预预应力损失l12.预应力钢筋与与孔道壁之间间的摩擦引起起的损失l23.混凝土加热养护温差差引起的预应应力损失l34.预应力钢筋的的应力松弛引引起的损失l45.由于砼收缩、、徐变引起的的预应力损失失l56.混凝土的局部挤压引起的预应力损失l6无摩擦：有摩擦：1.张拉端锚具变变形和钢筋内内缩引起的预预应力损失l110.1预应力混凝土概述2.预应力钢筋与与孔道壁之间间的摩擦引起起的损失l210.1预应力混凝土概述3.混凝土加热养护温差差引起的预应应力损失预应应力损失l34.预应力钢筋的的应力松弛引引起的损失l410.1预应力混凝土概述普通松弛：低松弛：：6.混凝土的局部挤挤压引起起的预应力损损失l65.由于砼收收缩、徐徐变引起起的预应应力损失失l5d>3m，取l6=0d3m，取l6=30N/mm210.1预应力混凝土概概述先张法后张法减小预应应力损失失的措施施选择变形形小或预预应力钢钢筋内缩缩小的锚锚具，尽量减少少垫板数；；对先张法法构件，，选择长长台座；；两端张拉拉10.1预应力混凝土概概述提高混凝凝土质量量减小预应应力损失失的措施施超张拉两阶段升升温选用低松松弛钢筋筋10.1预应力混凝土概概述10.1预应力混凝土概概述预应力损损失值的的组合各阶段预应应力损失失值的组组合预应力损损失值的组合合先张法构件后张法构件混凝土预压前（（第一批批）的损损失σlⅠσl1+σl2+σl3+σl4σl1+σl2混凝土预预压后（第二批）的损失σlⅡσl5σl4+σl5+σl6为计算方便，《规范》把预应力力损失分分为两批批，混凝凝土受预预压前产产生的预预应力损损失为第第一批预预应力损损失σlⅠ，而混凝凝土受预预压后产产生的预预应力损损失为第第二批预预应力损损失σlⅡ。10.1预应力混凝土概概述预应力筋筋的传递递长度和和锚固长长度先张法：预应力是靠构件两端端一定距距离内钢钢筋和混混凝土间间的黏结结力传递的。随与端端截面距距离的增增大，由由于黏结结应力的的积累，，预应力力筋的预预拉应力力将增大大，相应应混凝土土中的预压应力也将将增大，，两者的的应力由零零增至最最大值所所需要的的长度称为先张张法构件件预应力力筋的传传递长度，以符号ltr表示。传递长度度10.1预应力混凝土概概述预应力筋筋的传递递长度和和锚固长长度当计算中充分利用用钢筋的的抗拉强强度时，预应应力筋的的基本锚锚固长度计算算为锚固长度度10.1预应力混凝土概概述锚固区的的局部受受压承载载力验算算局部受压截面面尺寸验验算有垫板时预应力力传至混凝凝土的受受压面积积10.1预应力混凝土概概述锚固区的的局部受受压承载载力验算算局部受压截面面尺寸验验算10.1预应力混凝土概概述锚固区的的局部受受压承载载力验算算局部受压压承载力力验算配置方格格网式或或螺旋式式间接钢筋的局部受压压承载力力应符合：体积配筋率ρｖ应计算为为：螺旋式配筋方格网式配配筋10.1预应力混凝土概概述锚固区的的局部受受压承载载力验算算局部受压压承载力力验算10.2预应力混凝土轴轴心受拉拉构件的的设计计算轴心受拉构件件各阶段段的应力力分析先张法预应力混混凝土轴轴心受拉拉构件应应力分析析（1）施工阶段。①完成第第一批预应力损损失②放松预应应力钢筋③完成第二二批预应应力损失失（2）使用阶段。①加载至至混凝土土应力为为零时（（消压状状态）②加载至构构件即将将出现裂裂缝（抗抗裂极限限状态））时③加载至破破坏（承承载能力力极限状状态）时10.2预应力混凝土轴轴心受拉拉构件的的设计计算轴心受拉构件件各阶段段的应力力分析先张法预应力混凝凝土轴心受受拉构件应应力分析（1）施工阶段段①完成成第一批预应应力损失②放松预应力钢筋筋③完成第二批预应应力损失10.2预应力混凝土轴心心受拉构件件的设计计算轴心受拉构件各各阶段的应应力分析先张法预应力混凝凝土轴心受受拉构件应应力分析（2）使用阶段①加载载至混凝土应应力为零（消压状态））②加载至构件即将将出现裂缝缝（抗裂极极限状态）③加载至破坏（承承载能力极极限状态）10.2预应力混凝土轴心心受拉构件件的设计计算轴心受拉构件各各阶段的应应力分析后张法预应力混凝凝土轴心受受拉构件应应力分析（1）施工阶段段①张拉拉预应力筋筋②完成第一批预应力损失失③完成第二批预应应力损失10.2预应力混凝土轴心心受拉构件件的设计计算轴心受拉构件各各阶段的应应力分析后张法预应力混凝凝土轴心受受拉构件应应力分析（2）使用阶段加载至消压轴向拉力Np0加载至构件即将将出现裂缝缝时加载至破坏10.2预应力混凝土轴心心受拉构件件的设计计算轴心受拉构构件使用阶阶段的计算算预应力混凝凝土轴心受受拉构件，，除进行使用阶段承承载力计算算、抗裂度度验算或裂裂缝宽度验验算以外，还要进行行施工阶段段张拉（或或放松）预预应力筋时时构件的承承载力验算算，以及对对后张法构构件进行端端部锚固区局部受压的的验算及运运输吊装验验算。10.2预应力混凝土轴心心受拉构件件的设计计算轴心受拉构构件使用阶阶段的计算算1.使用阶段承载力力计算10.2预应力混凝土轴心心受拉构件件的设计计算轴心受拉构构件使用阶阶段的计算算2.裂缝控制验算一级：严格要求不出现裂缝缝的构件ck–pc0二级：一般要求不出现现裂缝的构件短期效应组组合：ck–pcftk长期效应组合：：cq–pc0三级：允许开裂，但限限制裂缝密度wmaxwlim10.2预应力混凝土轴心心受拉构件件的设计计算轴心受拉构构件使用阶阶段的计算算3.施工阶段的验算算先张法：放松预应力力钢筋时构构件承载力力验算。后张法：1.张拉钢筋时构件件承载力验算;2.端部锚固区局局压验算。。应力验算：：先张法后张法10.3预应力混凝土受弯弯构件的设设计计算受弯构件各阶阶段的应力力分析预应力混凝土受弯弯构件的受力分析分为：：施工阶段和和使用阶段段。预应力筋一一般配置在截面受拉区，但大型预应力混凝凝土受弯构件通常在截面受压区和受拉拉区都配置预应力力筋。同时，为为防止构件件在施工阶段出现裂裂缝，在梁梁截面受拉区和受压区也配置一些些普通钢筋筋。工程中预应力混凝凝土受弯构构件主要用用后张法。10.3预应力混凝土受弯弯构件的设设计计算受弯构件各阶阶段的应力力分析预应力混凝凝土受弯构构件在施工过程的截面应力力状态10.3预应力混凝土受弯弯构件的设设计计算受弯构件各阶阶段的应力力分析预应力混凝凝土受弯构构件使用阶段的的应力状态态(a)预应力作用下；(b)荷载作用下；(c)受拉区截面下下边缘混凝凝土应力为为零；(d)受拉区截面下下边缘混凝凝土即将出出现裂缝；；(e)受拉区截面下下边缘混凝凝土开裂1.正截面受弯承承载力计算10.3预应力混凝土受弯弯构件的设设计计算受弯构件使用阶段的计算2.斜截面受剪承载力计算算10.3预应力混凝土受弯弯构件的设设计计算矩形、Ｔ形形和Ｉ形截截面的一般般预应力混混凝土受弯弯构件：当仅配置箍筋筋时：当配置箍筋和和弯起钢筋筋时：当符合下式式时，可不不进行斜截面受剪承承载力计算算，仅按构造要求配配置箍筋：受弯构件使用阶段的计算2.斜截面受剪承载力计算算10.3预应力混凝土受弯弯构件的设设计计算受拉边倾斜斜的矩形、、Ｔ形和ＩＩ形截面的的预应力混混凝土受弯弯构件：受弯构件使用阶段的计算3.斜截面受弯承载力力计算10.3预应力混凝土受弯弯构件的设设计计算此时，斜截截面受压区区末端剪力力设计值按按下列条件件确定：受弯构件使用阶段的计算4.裂缝控制验算10.3预应力混凝土受弯弯构件的设设计计算预应力受弯弯构件应根根据不同的的裂缝控制制等级进行行抗裂验算算或裂缝宽宽度验算，此处计算算的混凝土应力力是截面受拉边缘处值：一级：严格要求不出现裂缝缝的构件ck–pc0二级：一般要求不出现现裂缝的构件ck–pcftk三级：允许出现裂裂缝，应限制最最大裂缝宽宽度wmaxwlim受弯构件使用阶段的计算5.挠度验算10.3预应力混凝土受弯弯构件的设设计计算由荷载产生的的挠度预应力产生的反拱根据构件的的刚度用结构力学方方法计算受弯构件使用阶段的计算5.挠度验算10.3预应力混凝土受弯弯构件的设设计计算荷载作用下的挠挠度①截面刚度要求不出现现裂缝的构构件允许出现裂裂缝的构件件矩形、Ｔ形形、倒Ｔ形形和Ｉ形截截面预应力力受弯构件件采用标准准荷载组合合并考虑荷荷载长期作作用影响的刚度计算算:②挠度受弯构件使用阶段的计算5.挠度验算10.3预应力混凝土受弯弯构件的设设计计算预应力混凝土受弯弯构件在使使用阶段的的预加力反反拱值，可可用结构力学学方法按刚度进行计算，并并应考虑虑预压应应力长期期作用的的影响，，计算中中预应力力筋的应应力应扣除全部部预应力损损失。简简化计算算时，可可将计算算的反拱拱值乘以以增大系数2.0。挠度验算由荷载标标准组合合下构件件产生的的预应力力受弯构构件的挠度：受弯构件使用用阶段的计算10.3预应力混凝土受受弯构件件的设计计计算受弯构件施施工阶段段的验算算施工阶段段截面边边缘混凝凝土法向应力力的限制制：先张法后张法10.4预应力混混凝土构构件的构构造要求求预应力梁（板））截面尺寸１．预应应力梁（（板）可可实现的的跨度及及经济跨跨度与采用的截截面形式式、支座座条件及及荷载等等因素，以以及预应应力度有有关；预应力混凝土梁梁可实现跨度度为15~40m，经济跨度度为15~25m；预应力混凝凝土实心板可可实现跨度度为6~12m，经济跨度度为7~10m；预应力混凝土空空心板可可实现的的跨度为10~20m，经济跨度度为10~15m。10.4预应力混混凝土构构件的构构造要求求预应力梁（板））截面尺寸２．预应应力梁（（板）的的截面尺尺寸10.4预应力混混凝土构构件的构构造要求求预应力梁（板））截面尺寸２．预应应力梁（（板）的的截面尺尺寸10.4预应力混混凝土构构件的构构造要求求预应力筋筋束形设计计10.4预应力混混凝土构构件的构构造要求求预应力筋筋张拉锚固固端的设设置1）后张法预应力筋筋：构件件端部或中间部部位的锚具实现现机械锚锚固；或完全全埋入混凝凝土中锚锚固预应力筋筋。2）当预应力力筋锚固固于梁的的跨间时时，因局局部集中中力，锚具布布置在活荷载载作用下下内力变变化不大大的截面面处，且宜尽尽量位于于截面形心心处。3）无黏结预预应力筋筋束长度度不大于40m时可一端张张拉、一一端固定定，大于40m时宜两端