第12章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料课件

第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料

第二篇预应力混凝土结构第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-1概述一、预应力混凝土的提出

第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-1概述二、预应力混凝土的基本原理

在混凝土构件承受外荷载之前，对其受拉区预先施加压应力。这种预压应力可以部分或全部抵消外荷载产生的拉应力，因而可减少甚至避免裂缝的出现。由此达到改善普通砼缺点的目的。

基本原理：第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-1概述图所示为一根由C30混凝土制做的纯混凝土梁计算跨径：L=4m截面尺寸：200×300mm截面抵抗矩W

=200×3002/6=3000000mm3

举例说明：

300mm

在q=15kN/m的均布荷载作用下跨中截面应力？

如果在受荷之前在梁端加一对偏心距e=50mm，

N=300kN的预加力，情况如何？第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料300mm

在q=15kN/m的均布荷载作用下跨中截面应力？跨中弯距：截面应力：第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料

在梁端加一对偏心距e=50mm，N=300kN的预加力，截面应力？

300mme=50mm截面应力：第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料300mme=50mm

在q=15kN/m、N=300kN共同作用下跨中截面应力？截面应力：第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-1概述

在q=15kN/m的均布荷载作用下：跨中弯距：截面应力：

在预加力作用下：截面应力：在均布荷载和预加力共同作用下：截面应力：第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料后张法先张法后张法(曲线配筋）第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-1概述第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-1概述第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-1概述三、预应力混凝土的优缺点

优点：①提高了构件的抗裂度和刚度。②可以节省材料，减少自重，扩大了构件的应用范围。③可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。④结构质量安全可靠。⑤预应力可作为结构构件连接的手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。缺点：①制作工艺复杂，制作技术和施工质量要求高。②需要有专门设备。③预应力反拱度不易控制。④施工周期较长，成本高。第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备一、预加应力的主要方法先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。1.先张法工艺放张支模、浇砼并养护锚固张拉钢筋第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备放置预应力钢筋第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备张拉预应力钢筋（固定端）第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备张拉预应力钢筋（张拉端）第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备张拉端锚固第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备绑扎普通钢筋、模板安装第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备绑扎普通钢筋、模板安装第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备浇筑底板混凝土第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备浇筑底板混凝土第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备放置芯模、顶板钢筋第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备放置钢筋后第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备浇筑顶板第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备放张第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备钢丝刷拉毛第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备成品第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备工作原理特点预应力钢筋：高强钢丝（刻痕）、钢铰线；工艺简单，不必耗费较多的锚具；初期投资费用较高；宜生产直线配筋的中、小型构件。借助与混凝土的粘结力，以获得较好的自锚性能。第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备2．后张法先浇筑构件混凝土，待混凝土结硬后，再张拉预应力钢筋并锚固的方法。工艺绑普筋、预留孔道立模、浇砼形成孔道穿预应力筋张拉锚固灌浆封锚第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备工作原理通过锚具来传递和保持预应力。特点适用性较大；工艺复杂；锚具耗用量较多。第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备二、锚具1.对锚具的要求①受力安全可靠；②构造简单、紧凑，制作方便，用钢量少;③张拉锚固方便迅速;④预应力损失要小。第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备2.锚具的分类①依靠摩阻力锚固的锚具锥形锚、夹片式群锚等②依靠承压锚固的锚具镦头锚、钢筋螺纹锚等③依靠粘结力锚固的锚具先张法的预应力钢筋锚固、后张法固定端的钢绞线压花锚具等第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料3.桥梁结构中常用的锚具

主要用于钢丝束的锚固。（1）锥形锚（又称为弗式锚）

由锚圈和锚塞（又称锥销）两部分组成。第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备

特点

锚固方便，锚具面积小，便于在梁体上分散布置；主要锚固钢丝束；锚固时钢丝的回缩量较大，应力损失较其他锚具大；不能重复张拉和接长。第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料

主要用于锚固钢丝束，也可锚固直径在14mm以下的预应力粗钢筋。图镦头锚锚具工作示意图（2）镦头锚

由锚杯和锚圈组成。

特点

受力明确，锚固可靠，不会滑丝；锚固时，预应力损失小；对钢丝的下料的长度要精确。第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料（3）钢筋螺纹锚具

主要用于锚固高强粗钢筋。

特点

受力明确，锚固可靠；构造简单，施工方便；能重复张拉和接长。第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料JM锚、群锚（4）夹片锚具JM锚由带单锥孔的锚环、夹片组成。

主要用于锚固钢绞线。第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料JM锚、群锚（4）夹片锚具

群锚由带锥孔的锚板、夹片及铸铁喇叭形锚垫板所组成。

主要用于锚固钢绞线。第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料（5）固定端锚具

挤压锚具图12-8压头机的工作原理

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压花锚具图12-9压花锚具第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料（6）连接器图12-10连接器构造a）锚头连接器b）接长连接器

第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料各种锚具都必须配置相应的张拉设备，才能顺利地进行张拉、锚固。与夹片锚具配套的张拉设备，是一种大直径的穿心单作用千斤顶（图12-11）。它常与夹片锚具配套研制。图12-11夹片锚张拉千斤顶安装示意图三、千斤顶第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-2预加应力的方法与设备四、预加应力的其他设备1.制孔器

抽拔橡胶管波纹管2.水泥浆

金属波纹管塑料波纹管第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-3预应力混凝土结构的材料一、预应力钢材1.对预应力钢筋的要求（1）强度要高。（2）有较好的塑性。（3）要具有良好的与混凝土粘结性能。（4）应力松弛损失要低。

预应力钢材今后发展的总要求:高强度、粗直径、低松弛、耐腐蚀第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-3预应力混凝土结构的材料图12-12几种常见的预应力钢绞线

a）三股钢绞线b）七股钢绞线

c）七股拔模钢绞线d）无粘结钢绞线2.预应力钢筋的种类（1）钢绞线第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-3预应力混凝土结构的材料第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-3预应力混凝土结构的材料第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-3预应力混凝土结构的材料

图12-13几种常见的预应力高强钢丝

a）光面钢丝b）两面刻痕钢丝

c）三面刻痕钢丝d）无粘结钢丝束（2）高强度钢丝第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-3预应力混凝土结构的材料应用范围：中、小型预应力混凝土构件箱梁的竖向、横向预应力钢筋。

（3）精轧螺纹钢筋第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-3预应力混凝土结构的材料二、混凝土1.对混凝土要求

能快硬、早强，以便能及早施加预应力，加快施工进度，提高设备、模板等的利用率；

强度高，强度等级不应低于C40；

收缩和徐变小。第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-3预应力混凝土结构的材料(1)收缩、徐变对预应力混凝土结构的影响2.收缩、徐变的影响及其计算《公路桥规》建议的徐变系数计算式为：(2)混凝土徐变变形

第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料§12-3预应力混凝土结构的材料

加载龄期（d）40%≤RH＜70%70%≤RH＜90%理论厚度h(mm)理论厚度h(mm)100200300≥600100200300≥60033.903.503.313.032.832.652.562.4473.333.002.822.592.412.262.192.08142.922.622.482.272.121.991.921.83282.562.302.171.991.861.741.691.60602.211.991.881.721.611.511.461.39902.051.841.741.591.491.391.351.28混凝土名义徐变系数表12-1第12章预应力混凝土结构的