第5章 受压构件.ppt

1、,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,第5章 预应力混凝土构件设计,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,本章重点,预应力施加的两种方法，各自的优缺点和选用范围 ；,张拉控制应力的概念以及预应力 损失的产生及组合；,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,1. 预应力混凝土的基本原理,5.1.1 一般概念,普通混凝土的缺点：,在使用荷载下带裂缝工作，影响使用功能、耐久、 刚度和抗疲劳性。,难以利用高强度钢筋。与wmax对应的s = 200N/mm2。 而高强钢丝强度可达1600N/mm2以上 。,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一

2、章,下一章,帮 助,预应力混凝土的基本原理：,预应力：在混凝土结构承受使用荷载之前的制作阶段预先对混凝土施加应力。,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,日常生活中有许多应用预应力的例子。,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,2.预应力混凝土构件的受力特征,提高了构件的抗裂性；,预应力的大小可根据需要调整。,在使用荷载下，预应力混凝土构件基本处于弹性工作阶段(未裂)。,施加预应力对构件的正截面承载力无明显影响。,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,3.预应力混凝土的优、缺点,优点：,b. 增大了构件的刚度，减小挠度，耐久性好，耐疲

3、劳，提高抗剪承载力。,c. 充分利用高强度材料的性能。预应力筋 Nu NPy,d. 扩大了构件的使用范围：减轻自重，加大跨度，提高适用能力。,缺点：成本高，材料质量要求高，工序复杂，技术水平要求高。,a. 提高构件的抗裂能力。,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,5.1.2预应力混凝土的分类,根据制作、设计和施工的特点，预应力混凝土可以有不同的分类：,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,1.先张法,张拉钢筋 支模、浇混凝土 混凝土达到一定强度剪钢丝 产生预应力,5.1.3预应力的建立方法,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,浇混

4、凝土，预留孔道 达到强度，穿筋 张拉钢筋，锚固 产生预应力 孔道灌浆,2.后张法,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,先张法、后张法有各自适用范围和优、缺点。,无粘结预应力混凝土结构通常与后张预应力工 艺相结合。,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,锚、夹具：用于固定钢筋,不同种类的锚具，有不同的固定原理。同时，固定预应力筋、锚具则不同，则钢筋的回缩量不同，锚具的尺寸外形对构件的影响也不同。,5.1.4预应力混凝土构件的锚、夹具,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,混凝土

5、：一般要求不应低于C30；采用钢丝，钢铰线，热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于 C40。,钢筋：预应力钢筋宜采用钢丝、钢铰线，也可采用热处理钢筋；普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335 级钢筋，也可采用HRB235级钢筋。,5.1.5预应力混凝土构件对材料的要求,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,con：张拉钢筋时，张拉设备上的测力计所指示的总张拉力除以预应力筋面积。,con的确定原则：与预应力的施加方式及钢筋的强度标准值fptk有关。,5.2.2 张拉控制应力con,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,con 过高，可能引起张拉

6、时个别钢丝拉断，所以 ，控制应力的大小必须适当。,con 过高，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。,确定con时考虑的因素,con 增加。产生的预应力大，抗裂性好。 所以 con 0.4 fptk,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,在考虑提高施工阶段的抗裂性及减少应力松驰、摩擦、钢筋分批张拉及台座之间的温差损失时，可以提高0.05fptk。,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,预应力筋张拉后，由于各种原因其张拉应力会下降，这一现象称为预应力损失。引起预应力损失的原因有六大类。先分别找出这些损失出现的原因，再根据先张法和后张法的施工

7、特点，了解不同预应力损失的组合。,5.2.3 预应力损失l,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,1. 张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失l1,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,rc 曲线的曲率半径；, k 预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数及局部 偏差的摩擦系数；,x 张拉端至计算截面的距离 x lf；,l 张拉端至锚固端距离。,lf 反向摩擦影响长度， m；,53,a张拉端锚具变形和钢筋回缩量；,式中：,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,2. 预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的损失l2,第5章,建筑结构,主 页,目 录,

8、上一章,下一章,帮 助,3. 受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失l3,加热养护：此时混凝土未硬结，钢筋自由伸长，而台 座不动。钢筋松了 产生温差损失。,小钢模生产的构件无此项损失。,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,4. 预应力钢筋的应力松弛引起的损失l4,应力松弛现象：指钢筋在高应力状态下，由于钢筋 的塑性变形而使应力随时间的增长 而降低的现象。,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,利用超张拉工序可以减少l4,原理：超张拉的持荷2min，已将部分松 弛在钢筋锚固前完成，所以可达到减少l4的目的。,第5章,建筑结构,主 页,目

9、录,上一章,下一章,帮 助,预应力钢丝、钢绞线：,当con 0.5 fptk ,l4 = 0。因为，应力不高，其徐变不明显。,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,5.由于混凝土收缩、徐变引起的预应力损失l5,收缩、徐变将引起构件缩短，所以 钢筋回缩，引起l5。,此时预应力损失值的大小，与纵筋含钢率、混凝土预压应力的大小pc及混凝土抗压强度f cu有关。,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助, 、 受拉区、受压区预应力筋和非预应力筋 的含钢率；,pc、 pc 产生第一批预应力损失后，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。,第5章,建筑结构,主 页,目 录,上一章,下一章,帮 助,6.混凝土的局部挤压引起的预应力损失l6,后张法中，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预应力钢筋的张拉。这时钢筋对构件产生外壁的径向压力，使混凝土局部挤压，构件的直径局部减小，带来一圈内钢