預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu).pptVIP

第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,主要內(nèi)容 預(yù)應(yīng)力混凝土的概念 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計算 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的計算 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求 重點 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念 各項預(yù)應(yīng)力損失的意義、計算方法、減小措施 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計算,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,10.1 概述 1.預(yù)應(yīng)力混凝土的概念 由于混凝土的抗拉性能很差，開裂時 ，相應(yīng)的鋼筋應(yīng)力 ，作用不大，不能改善混凝土構(gòu)件的抗裂性能，因此，普通混凝土構(gòu)件通常是帶裂縫工作的。如果采用高強鋼筋，在使用荷載作用下，應(yīng)力可以達到 ，但此時鋼筋的應(yīng)變將很大，構(gòu)件的裂縫寬度早就超過允許值了。所以在普通混凝土構(gòu)件中采用高強鋼筋是不經(jīng)濟的。這是因為在普通混凝土構(gòu)件中，鋼筋的作用是被動的，既鋼筋只有被充分受拉后其強度才能發(fā)揮出來。 如果在構(gòu)件受荷之前對鋼筋進行張拉，利用回縮拉力對受拉區(qū)混凝土預(yù)先施加壓應(yīng)力，用它來抵抗荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，則可提高構(gòu)件的抗裂度，彌補混凝土抗拉性能的不足。 這種由配置受力的預(yù)應(yīng)力鋼筋通過張拉或其他方法建立預(yù)加應(yīng)力的混凝土制成的結(jié)構(gòu)，稱為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件, 優(yōu)點：提高抗裂度和剛度；節(jié)約鋼筋，減輕自重。 缺點：構(gòu)造、施工較復(fù)雜；延性也較差。 應(yīng)用對象： 要求裂縫控制等級較高的結(jié)構(gòu)； 大跨度結(jié)構(gòu)或受力很大的構(gòu)件； 對剛度和變形控制要求較高的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,2.預(yù)應(yīng)力混凝土的分類 （1）全預(yù)應(yīng)力混凝土 在使用荷載作用下，截面上混凝土不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。相當(dāng)于規(guī)范中裂縫控制等級為一級，即嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。 （2）部分預(yù)應(yīng)力混凝土 限值預(yù)應(yīng)力混凝土：在使用荷載作用下，截面上混凝土允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，但不開裂。相當(dāng)于規(guī)范中裂縫控制等級為二級，即一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。 部分預(yù)應(yīng)力混凝土：在使用荷載作用下，截面上混凝土允許開裂，但 。相當(dāng)于規(guī)范中裂縫控制等級為三級，即允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。 3.張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的方法 （1）先張法,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,預(yù)應(yīng)力由混凝土與鋼筋間的粘結(jié)力來傳遞。,澆筑混凝土構(gòu)件，預(yù)留孔道,穿預(yù)應(yīng)力鋼筋并張拉、錨固鋼筋,孔道灌漿,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,（2）后張法,預(yù)應(yīng)力由構(gòu)件兩端錨具實現(xiàn)。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,4.夾具和錨具 夾具和錨具是錨固預(yù)應(yīng)力筋的裝置?？芍貜?fù)使用的稱夾具，不能重復(fù)使用的稱錨具。 對錨具的要求是：安全可靠，使用有效、節(jié)約鋼材及制作簡單。 常用的錨具形式：螺絲端桿錨具，錐型錨具，鐓頭型錨具，夾具式錨具。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,5.預(yù)應(yīng)力混凝土材料 （1）混凝土 要求高強；收縮、徐變小；快硬、早強。 規(guī)范規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應(yīng)低于C30；當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于C40。,（2）鋼材 要求強度高，具有一定的塑性，良好的加工性能，與混凝土具有良好的粘結(jié)力。 我國目前采用的鋼材有：鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋三種。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,張拉控制應(yīng)力限值,6.張拉控制應(yīng)力 張拉控制應(yīng)力是預(yù)應(yīng)力鋼筋在進行張拉時所控制達到的最大應(yīng)力值。 控制的原因： 防止預(yù)拉區(qū)開裂及后張法構(gòu)件的局部受壓破壞； 保持構(gòu)件破壞時具有一定的延性； 防止鋼筋張拉屈服或脆斷。 張拉控制應(yīng)力值不宜超過下表規(guī)定值，且不應(yīng)小于0.4 。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,忽略高階微量，取 ，則, 孔道局部偏差引起的摩擦 設(shè)沿孔道單位長度上的偏差角為 弧度，則 上的偏差角為,從張拉端到計算截面積分,令 為單位長度上局部偏差的摩擦影響系數(shù)，則,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,對于曲線形預(yù)應(yīng)力鋼筋，張拉鋼筋時出現(xiàn) ，張拉完畢，錨固鋼筋由于反向摩擦的存在，錨具損失只出現(xiàn)在一定的長度范圍內(nèi)。這個長度稱為反向摩擦影響長度,預(yù)應(yīng)力損失 的分布,令 ，則,設(shè)正反摩擦相等，則,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,設(shè)在 范圍內(nèi)由錨具損失引起的平均內(nèi)縮應(yīng)變?yōu)?，則平均應(yīng)力損失為 ，于是,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,熱處理鋼筋：, 鋼筋應(yīng)力松弛的特點： 松弛與時間有關(guān)，開始快，第1小時可完成50%，24小時可完成80%，以后發(fā)展緩慢； 松弛與鋼種有關(guān)，熱處理鋼筋松弛值較小； 張拉控制應(yīng)力越高，松弛損失越大。 減小 的措施： 采用超張拉，持荷25分鐘，使松弛盡量在高應(yīng)力持荷階段出現(xiàn)，再降至 。,（5）鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失 、 收縮、徐變都導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的長度縮短，預(yù)應(yīng)力鋼筋也隨之回縮，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,先張法： 后張法：,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,在實際計算中，以“預(yù)壓”為界，把預(yù)應(yīng)力損失分成兩批。,各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合,預(yù)應(yīng)力總損失值： 規(guī)范規(guī)定，當(dāng)計算求得的預(yù)應(yīng)力總損失值小于下列數(shù)值時，應(yīng)按下列數(shù)值取用： 先張法構(gòu)件 100N/mm2； 后張法構(gòu)件 80N/mm2。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,混凝土預(yù)壓應(yīng)力的大小。 10.后張法構(gòu)件端部錨固區(qū)的局部受壓承載力計算 后張法構(gòu)件端部由于錨具下墊板面積很小而承受很大的局部壓力，該壓力要經(jīng)過一段距離才能擴散至整個截面，形成局部受壓區(qū)。局部受壓區(qū)內(nèi)應(yīng)力分布較為復(fù)雜，縱向應(yīng)力 絕大部分受壓，橫向應(yīng)力 在靠近墊板處為壓應(yīng)力，距離端部稍遠(yuǎn)處為拉應(yīng)力，當(dāng)橫向拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，端部錨固區(qū)將出現(xiàn)縱向裂縫，如承載力不足，則會導(dǎo),局部受壓區(qū)的應(yīng)力分布,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,致局部承壓破壞。因此，規(guī)范規(guī)定，設(shè)計時既要保證在張拉鋼筋時錨具下錨固區(qū)的混凝土不開裂和不產(chǎn)生過大的變形，又要求計算錨具下所需配置的間接鋼筋以滿足局部受壓承載力的要求。 （1）構(gòu)件局部受壓區(qū)截面尺寸驗算,式中 Fl 局部受壓面上作用的局部壓力設(shè)計值，取 ； Al 混凝土局部承壓面積。當(dāng)有墊板時；可考慮預(yù)壓力沿錨具,墊圈邊緣在墊板中按45擴散后傳至混凝土的受壓面積； Aln局部受壓凈面積，應(yīng)在Al中扣除孔道、凹槽部分面積； l 混凝土局部受壓承載力強度的提高系數(shù)；,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,Ab局部受壓時的計算底面積，按與局部承壓面積“同心、對稱”,原則確定。,（2）局部受壓承載力計算 當(dāng)配置方格網(wǎng)式或螺旋式間接鋼筋且其核心面積 時，局部， 受壓承載力應(yīng)按下式計算：,式中 cor 配置間接鋼筋的局部受壓承載力提高系數(shù)； Acor 鋼筋網(wǎng)或螺旋筋以內(nèi)的混凝土核芯面積，重心應(yīng)與 Al 的重,重心重合，且滿足 AbAcorAl；,v 間接鋼筋的體積配筋率，要求0.5。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,當(dāng)為方格網(wǎng)式配筋時，其體積配筋率應(yīng)按下列公式計算：,當(dāng)為螺旋式配筋時，其體積配筋率應(yīng)按下列公式計算：,方格網(wǎng)不應(yīng)少于4片，螺旋鋼筋不應(yīng)少于4圈。,間接鋼筋構(gòu)造,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,間接鋼筋構(gòu)造,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,10.2 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計算 1.軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析 （1）先張法構(gòu)件 施工階段 張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋 第一批預(yù)應(yīng)力損失出現(xiàn)（ ） 放松預(yù)應(yīng)力鋼筋，混凝土預(yù)壓,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,此時的應(yīng)力狀態(tài)，可作為施工階段對構(gòu)件進行承載能力計算的依據(jù)。另外， 還用于計算 。 完成第二批預(yù)應(yīng)力損失（ ） 由于混凝土的收縮、徐變，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損失了 ，非預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生了壓應(yīng)力 。,注意先張法中：,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件, 使用階段 加載至混凝土應(yīng)力為零, 加載至裂縫出現(xiàn),第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,（2）后張法構(gòu)件, 加載至破壞, 施工階段 張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋, 第一批預(yù)應(yīng)力損失出現(xiàn),注意后張法中：,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件, 完成第二批預(yù)應(yīng)力損失 在此過程中，預(yù)應(yīng)力鋼筋出現(xiàn)損失 ，非預(yù)應(yīng)力鋼筋由于混凝土的收縮、徐變產(chǎn)生壓應(yīng)力 。, 使用階段 加載至混凝土應(yīng)力為零,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件, 加載至裂縫出現(xiàn), 加載至破壞,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,討論 （1）施工階段 計算公式中，先張法用 ，先張法用 ，且各階段預(yù)應(yīng)力損失的組成和具體計算也不相同； 在總損失和其他條件相同的情況下，后張法的有效預(yù)壓應(yīng)力 高于先張法。 （2）使用階段，先張法和后張法的 及 的計算公式形式相同，但各自的 不同； （3）預(yù)應(yīng)力鋼筋從張拉至構(gòu)件破壞始終處于高應(yīng)力狀態(tài)； （4）構(gòu)件開裂荷載與破壞荷載較接近，與同條件下的普通混凝土構(gòu)件相比，抗裂度大大提高，但延性較差； （5）承載力與同條件下的普通混凝土構(gòu)件相同。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,2.軸心受拉構(gòu)件使用階段的計算 （1）使用階段承載力計算 （2）抗裂度驗算及裂縫寬度驗算 規(guī)范將預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的抗裂等級劃分為三個裂縫控制等級進行驗算。 一級-嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 在荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合下，截面上不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。即： 式中,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,10.3 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的計算 1. 受彎構(gòu)件的應(yīng)力分析 （1）施工階段 先張法構(gòu)件 第一批預(yù)應(yīng)力損失出現(xiàn),截面鋼筋布置,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件, 完成全部預(yù)應(yīng)力損失,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件, 后張法構(gòu)件 第一批預(yù)應(yīng)力損失出現(xiàn),第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件, 完成全部預(yù)應(yīng)力損失,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,（2）使用階段,注意先張法中：,后張法中：, 加載至受拉邊緣混凝土應(yīng)力為零,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,即： 注意：對受彎構(gòu)件而言，在M 0作用下，只有截面下邊緣一點處應(yīng)力為零（消壓），其他各點處混凝土的應(yīng)力一般不為零。此時受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力為：,只有在與 大小相同，作用位置相同，且方向相反的偏心拉力作用下才可能出現(xiàn)全截面消壓（理想全截面消壓）狀態(tài)。此時,先張法：,后張法：,先張法：,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,非預(yù)應(yīng)力鋼筋：,2. 受彎構(gòu)件使用階段正截面承載力計算 （1）破壞階段的截面應(yīng)力狀態(tài) 界限破壞時截面相對受壓區(qū)高度 的計算,由平截面假定得如下關(guān)系：,對無明顯屈服點的預(yù)應(yīng)力鋼筋：,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件, 任意位置處預(yù)應(yīng)力鋼筋及非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力的計算,界限破壞時截面應(yīng)變圖,由平截面假定得如下關(guān)系：,注意到 ，則,同理,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,， 應(yīng)滿足下列條件：,（2）正截面受彎承載力計算,矩形截面受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計算,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,7. 受彎構(gòu)件施工階段的驗算 （1）施工階段的承載力驗算 正截面承載力驗算 最不利情況為第一批預(yù)應(yīng)力損失出現(xiàn)后開始吊裝，荷載設(shè)計值?。?自重動力系數(shù)1.5荷載分項系數(shù)1.2，驗算截面位置為吊點處。 計算公式與使用階段相同，但應(yīng)注意荷載彎矩方向與預(yù)加壓力 的彎矩方向相同； 的取值： 對先張法： 對后張法： 混凝土強度按相應(yīng)階段取值。 斜截面承載力驗算 計算公式與使用階段相同，但取 ，混凝土強度按相應(yīng)階段取值。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,10.4 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求 1.截面形式和尺寸 對預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件，通常采用正方形或矩形截面；對預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，可采用T形、I形、箱形等截面。 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，其截面高度 ；翼緣寬度一般 可取 ，翼緣厚度可取 ，腹板寬度盡可能小 些，可取 。 2.預(yù)應(yīng)力縱向鋼筋的布置 直線布置：適用于荷載和跨度不大時，施工時用先張法或后張法。 曲線布置：適用于荷載和跨度較大時，施工時一般用后張法。 折線布置：適用于荷載和跨度較大時，施工時一般用先張法。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,3. 先張法構(gòu)件 多根相同直徑鋼絲并筋配筋：并筋的等效直徑，對雙并筋應(yīng)取為單筋直徑的1.4倍，對三并筋應(yīng)取為單筋直徑的1.7倍。并筋的保護層厚度、錨固長度、預(yù)應(yīng)力傳遞長度及正常使用極限狀態(tài)驗算均應(yīng)按等效直徑考慮。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線、熱處理鋼筋采用并筋方式時，應(yīng)有可靠的構(gòu)造措施。 先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋之間的凈間距 ：不應(yīng)小于其公稱直徑或等效直徑的1.5倍，且應(yīng)符合下列規(guī)定：對熱處理鋼筋及鋼絲，不應(yīng)小于15mm；對三股鋼絞線，不應(yīng)小于20mm；對七股鋼絞線，不應(yīng)小于25mm。 先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋端部周圍的混凝土應(yīng)采取加強措施，以防止放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時，端部產(chǎn)生劈裂縫。 （1）對單根配置的預(yù)應(yīng)力鋼筋，其端部宜設(shè)置長度不小于150mm且,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,不少于4圈的螺旋筋；當(dāng)有可靠經(jīng)驗時，亦可利用支座墊板上的插筋代替螺旋筋，但插筋數(shù)量不應(yīng)少于4根，其長度不宜小于120mm； （2）對分散布置的多根預(yù)應(yīng)力鋼筋，在構(gòu)件端部10（為預(yù)應(yīng)力鋼筋的公稱直徑）范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置35片與預(yù)應(yīng)力鋼筋垂直的鋼筋網(wǎng)； （3）對采用預(yù)應(yīng)力鋼絲配筋的薄板，在板端100mm范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)加密橫向鋼筋。 槽形板類構(gòu)件：應(yīng)在構(gòu)件端部100mm范圍內(nèi)沿構(gòu)件板面設(shè)置附加橫向鋼筋，其數(shù)量不應(yīng)少于2根。 預(yù)制肋形板：宜設(shè)置加強其整體性和橫向剛度的橫肋。端橫肋的受力鋼筋應(yīng)彎入縱肋內(nèi)。當(dāng)采用先張長線法生產(chǎn)有端橫肋的預(yù)應(yīng)力混凝土肋形板時，應(yīng)在設(shè)計和制作上采取防止放張預(yù)應(yīng)力時端橫肋產(chǎn)生裂縫的有效措施。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,直線配筋的先張法構(gòu)件：當(dāng)構(gòu)件端部與下部支承結(jié)構(gòu)焊接時，應(yīng)考慮混凝土收縮、徐變及溫度變化所產(chǎn)生的不利影響，宜在構(gòu)件端部可能產(chǎn)生裂縫的部位設(shè)置足夠的非預(yù)應(yīng)力縱向構(gòu)造鋼筋。 4.后張法構(gòu)件 后張法預(yù)應(yīng)力鋼絲束、鋼絞線束的預(yù)留孔道應(yīng)符合下列規(guī)定：對預(yù)制構(gòu)件，孔道之間的水平凈間距不宜小于50mm；孔道至構(gòu)件邊緣的凈間距不宜小于30mm，且不宜小于孔道直徑的一半。在框架梁中，預(yù)留孔道在豎直方向的凈間距不應(yīng)小于孔道外徑,水平方向的凈間距不