混凝土结构讲义一四

第十章预应力混凝土的原理及计算规定10.1预应力混凝土的概念(ConceptofPRC)一、钢筋混凝土的缺欠跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸为200×450mm2，作用均布活荷载标准值qk=10kN/m，均布恒荷载gk=5kN/m。第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定★

产生上述问题原因主要是因为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。★

钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，如为增加刚度而加大截面尺寸，会导致自重进一步增大，形成恶性循环。★

如增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，造成浪费。★

采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯刚度基本与配筋面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。★

裂缝宽度与钢筋应力基本成正比，一般Ms=(0.6~0.8)My，如配筋按正截面承载力计算，Ms下sss=(0.5~0.7)fy。对于Ⅱ级钢筋，fy=300MPa，sss=150~210MPa，裂缝宽度已达(0.15~0.25)mm。如采用Ⅵ级高强钢筋，fy=580MPa，则sss=290~406MPa，裂缝宽度已远远超过容许限值。第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定二、预应力的基本概念第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定由于预加应力spc较大，受拉边缘仍处于受压状态，不会出现开裂；受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混凝土的抗拉强度，一般不会出现开裂；受拉边缘应力超过混凝土的抗拉强度，虽然会产生裂缝，但比钢筋混凝土构件（Np=0）的开裂明显推迟，裂缝宽度也显著减小。第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定10.2施加预应力的方法先张法第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定后张法(Pretension)第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定后张法Post-tension第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定无粘结预应力混凝土★锚具的可靠性★高强钢丝的可靠度★一定要有非预应力筋第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定10.3预应力混凝土的基本受力分析一、截面应力计算二、截面受力特点受荷以前受荷以后第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定预应力混凝土受弯构件是依靠内力臂的变化来抵抗外弯矩的作用，在受力过程中预应力筋一直承受较大的拉力Np，而截面混凝土则一直主要承受压力C。钢筋混凝土受弯构件开裂后，内力臂基本保持不变，而钢筋拉力T和压区混凝土的压力C随弯矩增长而不断增大。预应力混凝土的这种受力特点，充分利用了钢筋抗拉强度和混凝土抗压强度高特性，可以使得高强度材料强度高的性能得以发挥。第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定三、平衡荷载概念取第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定r当w=gk时，曲线预应力筋对混凝土产生横向分布压力恰好抵消梁均布恒荷载gk。按这种方法设计的预应力混凝土结构称为平衡荷载法。第十章预应力混凝土结构的原理及计算规定10假.4预应力犬混凝土黎的材料探及锚夹性具一、预绕应力钢股筋◆预应力舟钢筋的爷强度越菌高越好。◆而且在返预应力弯混凝土训制作和庄使用过考程中，抖由于种巾种原因下，预应跨力筋中泪预先施柏加的张传拉应力在会产生纯损失，蛮因此，与为使得别扣除应假力损失腿后仍具口有较高婆的张拉厘应力，也必六须使虎用高蜜强钢产筋（乘丝）卡作预喉应力塘筋。◆为避免远在超载伏情况下刻发生脆抖性破断炮，预应两力筋还衔必须具有桌一定驴的塑葡性。同摇时还机要求孕具有弃良好离的加字工性各能，摆以满旅足对猛钢筋墓焊接测、镦址粗的妄加工运要求赤。◆对钢闪丝类较预应剖力筋书，还羊要求妈具有低松榨弛性和与混柔凝土良哪好的粘执结性能撑，通常困采用‘刻痕族’或‘广压波’方法扣来提孤高与禁混凝烘土粘炕结强汁度。第十章奶预应泡力混凝帖土结构铺的原理很及计算串规定1、冷艺拉低幼合金向钢筋◆通常犁将Ⅳ级热饱轧钢裙筋经声冷拉懂后作维为预屿应力鸣筋，龙抗拉鞋强度称可达580弊MPa。◆为解珠决粗绵直径胆钢筋已的连答接问现题，健钢筋额表面狐轧制绍成不满带纵鸣向肋嘉的精寒制螺般纹，逐可用评套筒唉直接梅连接著。◆但随自着近帅年来富高强交钢丝师和钢捎绞线梯的大宅量生以产，迷这种雕预应户力筋慌的应必用已罚很少酬。第十章押预应控力混凝条土结构气的原理包及计算驼规定2、中懂高强轻钢丝中高强肌钢丝是废采用优繁质碳素满钢盘条夏，经过零几次冷猎拔后得耳到。中强盯钢丝拘的为80牧0~殿12吗00心MP肤a，高强钢饶丝的强齿度为147曲0~1第860深MPa。钢丝筝直径或为3~段9m惹m。为增加汽与混凝欠土粘结散强度，间钢丝表职面可采帮用‘刻饶痕’或册‘压波链’，也引可制成温螺旋肋匆。第十章带预应渗力混凝嘱土结构腾的原理扯及计算代规定刻痕钢丝螺旋肋钢丝第十领章财预应悄力混吵凝土呢结构敬的原尊理及贫计算特规定消除疗应力轨钢丝泻：钢丝肆经冷纲拔后得，存信在有轰较大伟的内溉应力停，一贺般都扣需要辜采用袜低温符回火猾处理陵来消乱除内曲应力拢。消挑除应担力钢紧丝的页比例阻极限娃、条邮件屈戏服强挠度和扒弹性蔬模量处均比翅消除仓应力木前有移所提线高，符塑性选也有肠所改末善。3、钢绞卫线钢绞你线是兆用2、3、7股高痒强钢鄙丝扭灾结而药成的涂一种扶高强浓预应弃力筋勤，其院中以7股钢绞市线应用摩最多。7股钢咸绞线胞的公链称直心径为9.厘5~亿15茫.2衫m路m，通常禽用于忠无粘卖结预补应力静筋，允强度写可高绢达18进60当MP女a。2股和3股钢灾绞线遗用途妨不广债，仅赤用于拦某些企先张例法构锯件，烫以提绿高与袭混凝酷土的斤粘结型强度万。第十灰章膏预应底力混恭凝土碗结构棚的原扇理及侦计算展规定无粘结柴预应力幅束4、热彼处理扶钢筋用热轧载中碳低防合金钢悲经过调田质热处西理后制倍成的高寇强度钢厅筋，直若径为6~1于0mm，抗拉强覆度为14旗70文MP货a。第十章扑预应纯力混凝斗土结构乖的原理川及计算践规定除冷拉如低合金辈钢筋外倍，其余病预应力糟筋的应斩力-应变曲影线均无惯明显屈允服点，答采用残召余应变织为0.2荒%的条件浇屈服客点作为抗豆拉强度缠设计指换标。第十章逼预应宪力混凝峰土结构鉴的原理描及计算泛规定二、秩混凝李土——预应具力混杆凝土耀要求数采用毁高强损混凝巷土★可以恰施加拒较大衡的预郊压应亿力，座提高倚预应茧力效栽率；★有利栽于减絮小构堤件截堪面尺忍寸，贤以适讯用大膛跨度弄的要燃求；★具有轧较高瞧的弹浑性模缸量，蜡有利暂于提酒高截轮面抗途弯刚挤度，即减少卧预压驳时的贸弹性惠回缩范；★徐变较约小，有洁利于减巴少徐变写引起的框预应力切损失；★与钢厕筋有邪较大悦粘结惭强度缎，减缩慧少先茧张法让预应逗力筋敬的应巡寿力传届递长乌度；★有利于场提高局笋部承压客能力，雪便于后并张锚具郊的布置察和减小夹锚具垫谨板的尺历寸；★强度脑早期苍发展你较快献，可傍较早种施加牺预应筝力，池加快大施工淋速度存，提奔高台蒙座、都模具岂、夹流具的晴周转使率，浇降低佩间接款费用一般预副应力混迁凝土构产件的混怖凝土强绝度等级翁不低于C30，当采用躁高强钢姜丝时不豆低于C40。第十死章角预应赤力混供凝土鸡结构盖的原惑理及渣计算步规定三、锚具出和夹葡具第十崇章父预应于力混啄凝土险结构留的原层理及匆计算东规定第十匠章贪预应锡力混练凝土奋结构漫的原刘理及随计算掩规定第十章圈预应寻力混凝痒土结构贞的原理非及计算蚀规定第十章杏预应只力混凝转土结构筐的原理屿及计算阻规定夹片岩式锚毕具第十章骂预应尼力混凝股土结构拨的原理戏及计算坛规定第十章雹预应翠力混凝废土结构苏的原理致及计算雷规定第十歇章盆预应绍力混酷凝土仰结构责的原差理及谷计算脾规定10屈.5张拉控瓣制应力型和预应僻力损失◆在张拉啦预应力聋筋对构文件施加泳预应力堤时，张歌拉设备中（千斤市顶油压稿表）所惰控制的总张逼拉力Np,娇co宣n除以预斜应力筋也面积Ap得到伪的应瓶力称耕为张拉禁控制币应力sco汪n。◆它是预潜应力筋脊在在构领件受荷遭以前所领经受的误最大应却力。◆张拉玩控制除应力sco版n取值乱越高帖，预私应力歌筋对冲混凝蝴土的高预压云作用始越大子，可梨以使泄预应戚力筋类充分椒发挥拾作用话。◆但sco问n取值过锋高，可送能会在葵张拉时战引起破轿断事故指，产生误过大应葵力松弛调。因此版，《规范》规定了泛张拉控愁制应力络限值[sco的n]。第十章晒预应秧力混凝辜土结构雾的原理话及计算淋规定因为对岸预应力选筋的张脆拉过程帖是在施拔工阶段倒进行的斜，同时艳张拉预阴应力筋本也是对抱它进行披的一次您检验，散所以表抽中[scon]是以预床应力筋婶的标准贵强度给凡出的，酒且[scon]可不帖受抗难拉强保度设革计值路的限碎制。在下列辛情况下兼，[sco汉n]可提高0.0脑5fpt扯k：⑴为提高晋构件在属施工阶颂段的抗制裂性能情，而在扶使用阶林段受压确区内设仔置的预卸应力筋辉；⑵为部分率抵消应趣力松弛拌、摩擦岔、分批班张拉和胆温差产税生预应敌力损失罢。为避免sco矮n的取不值过抚低，晌影响唱预应堵力筋惠充分开发挥紫作用撕，《规范》规定sco绞n不应小盗于0.4fpt致k。第十章满预应假力混凝北土结构属的原理汤及计算治规定二、盾预应腐力损起失◆预应铅力筋棕张拉己后，破由于充混凝艺土和笨钢材幸的性诵质以因及制膏作方躲法上伶原因瞧，预应力离筋中应将力会从scon逐步闻减少，并经欠过相当捉长的时扔间才会曲最终稳驼定下来担，这种壳应力降豪低现象倡称为预盼应力损球失。◆由于最孝终稳定姑后的应狮力值才愧对构件球产生实嘉际的预糊应力效筐果。因此，滴预应力琴损失是捡预应力苏混凝土切结构设惜计和施夫工中的铁一个关惯键的问给题。◆过高床或过窄低估腐计预氧应力益损失伙，都趣会对驰结构代的使季用性秧能产年生不面利影竟响。第十狗章庆预应市力混脆凝土帆结构阵的原叮理及急计算翠规定第十章个预应胜力混凝梨土结构屈的原理礼及计算解规定10括.5张拉控慕制应力扔和预应回力损失由于粥预应杂力的来通过后张拉孕预应屋力筋沙得到唤，凡是能锤使预应货力筋产恐生缩短恐的因素仰，都将膀引起预黎应力损煤失，主要船有：◆锚固损辣失：锚具么变形逝引起删预应悦力筋裂的回佛缩、浸滑移◆摩擦循损失阀：在预死应力督筋张拦拉过识程中泽，后窝张法预应太力筋野与孔筋道壁罚之间疮的摩厦擦，先张蓄法预应协力筋与貌锚具之居间以及很折点处砍的摩擦碑，也会仗使张拉荡应力造蔽成损失危。◆混凝平土的迟收缩闻和徐县变引增起的府损失◆松弛损色失：长度症不变的低预应力沟筋，在统高应力碎的长期驻作用下剩会产生松弛，会介引起宾预应股力损抖失。◆温差损用失：先张势法中牺的热养蛮护引惕起的催温差鸟损失◆弹性压反缩损失概：混凝土挣弹性压蛙缩，后孕张法中献后拉束四对先张醉拉束造促成的压上缩变形恒而产生分批张号拉损失等。1、锚可固损戚失sl1预应力钻筋张拉观后锚固及时，由途于锚具之受力后凯变形、辱垫板缝篇隙的挤岩紧以及咏钢筋在倦锚具种寺的内缩红引起的量预应力猾损失记庙为sl1。对直筋线预熄应力脆筋，第十章确预应甩力混凝忆土结构毛的原理峡及计算别规定2、摩擦坛损失sl2摩擦姥损失眼是指驱在后张法张拉钢暑筋时，弄由于预防应力筋粮与周围升接触的炮混凝土神或套管去之间存恨在摩擦竭，引起雪预应力蹄筋应力隆随距张弟拉端距芒离的增卫加而逐攀渐减少乘的现象悠。直线预应力筋曲线预应力筋第十章慢预应射力混凝怀土结构反的原理倍及计算汉规定取dx=rdq，Np=spAp第十章肯预应晓力混凝贫土结构缺的原理舅及计算桶规定第十章呼预应部力混凝配土结构逗的原理常及计算巾规定q为张拉予端与计摇算截面瘦曲线部均分的切印线夹角叠（rad）设该夹蒙角很小著，可近社似取张撕拉端到旅计算截丹面的距革离x=rq，则摩擦趟损失sl2为，若第十章使预应零力混凝求土结构间的原理祖及计算回规定对于曲蛾线预应剥力筋张绍拉锚固励时，由笛于锚具佳变形和紫钢筋内事缩a(m傍m)，使预应痛力筋有董回缩的幻玉趋势，谎从而产赤生反向绝摩擦淘力以阻止嚷其内缩争。反向灶摩擦拜力只绣在一恐定的佩影响炒长度lf(m绞)内发厘生，即在炮距张宋拉端lf处，狗预应惯力筋冠的内考缩值嗽为零库。第十章千预应漫力混凝钥土结构绵的原理惜及计算筑规定第十腔章燥预应貌力混桌凝土奶结构因的原愈理及蔽计算办规定设反胆向摩荐擦和君正向挺摩擦归相同Ds=2sl2内缩值第十章贴预应葬力混凝掀土结构介的原理洞及计算晓规定设反向倍摩擦和权正向摩致擦相同Ds=2sl2一端张拉两端张拉超张拉减少不摩擦妙损失载的措惰施第十章完预应晕力混凝我土结构援的原理每及计算亮规定3、热养麻护损失sl3为缩短沟先张法道构件的爷生产周浴期，常植采用蒸栗汽养护誉加快混世凝土的匆凝结硬规化。升温时，新浇圾混凝阁土尚日未结你硬，钢筋教受热膨盐胀，但苏张拉预苹应力筋腊的台座灭是固定蚀不动的酷，亦即押钢筋长警度不变灿，因此洁预应力执筋中的城应力随漆温度的诱增高而悉降低，礼产生预劳应力损者失sl3。降温时，混凝悠土达到锈了一定麦的强度鲜，与预梳应力筋躺之间已疑具有粘齿结作用蛋，两者共胀同回缩佳，已产生茶预应力掀损失sl3无法恢子复。设养戴护升谷温后掘，预嗽应力良筋与帮台座芽的温帅差为Dt℃，取钢鉴筋的平温度绕膨胀钥系数锐为1×已10-5/℃，则脑有，第十章北预应赖力混凝驶土结构唐的原理煤及计算乓规定4、钢筋米松弛损传失sl4钢筋在挂高应力禽长期作卸用下具误有随时慰间增长塌产生塑融性变形泻的性质遍。在长仁度保以持不补变的拆条件夏下，应游力值对随时冠间增涨长而按逐渐菠降低怕，这石种现聚象称肉为松粗弛。应力哭松弛姻与初塞始应第力水晚平和科作用驼时间略长短跃有关途。根据蝴应力朝松弛谈的长搅期试骗验结划果，《规范》取普通预应力钢丝和钢绞线：低松弛预应力钢丝和钢绞线：当scon≤0.7fptk时，当0.7fptk<scon≤0.8fptk时，ψ为超张衫拉系数边，一次矛张拉时制，取ψ=1；超张毯拉时群，取ψ=0.乔9。当sco缓n≤0.歇5fpt肠k时，狠可不咏考虑看应力亮松弛猎损失痰，即做取sl4=0。第十件章辅预应膊力混讯凝土也结构忆的原傲理及击计算葬规定5、收搜缩徐狮变损窜失sl5混凝碧土的收缩和徐变，都会约导致预织应力混刊凝土构杆件长度光的缩短得，预应乳力筋随胀之回缩任，引起拴预应力歉损失。由于收掌缩和徐忆变是同跑时随时仰间产生叙的，且容影响二傍者的因群素相同朱时随变样化规律恋相似，《规范》将二者旁合并考督虑。《规范》对混凝虚土收缩孔和徐变献引起的洞损失，据按下列材公式计