預應力混凝土構件-文檔資料

1、結構設計原理結構設計原理無病休嫌瘦，身安莫怨貧。 第第9 9章章 預應力混凝土構件預應力混凝土構件10/26/202149.1 預應力混凝土概述預應力混凝土概述預應力應需而生預應力應需而生 v鋼筋混凝土的缺陷鋼筋混凝土的缺陷9.1.1 預應力混凝土的基本原理預應力混凝土的基本原理10/26/20215預應力預應力T梁試驗現(xiàn)場梁試驗現(xiàn)場預應力樓板試驗現(xiàn)場預應力樓板試驗現(xiàn)場10/26/20216v預應力混凝土對材料的要求預應力混凝土對材料的要求10/26/20217受拉構件預應力的基本原理受拉構件預應力的基本原理v工作前軸心受壓工作前軸心受壓v使用荷載作用使用荷載作用v疊加結果疊加結果壓應力壓應力

2、拉應力拉應力壓應力壓應力10/26/20218受彎構件預應力的基本原理受彎構件預應力的基本原理v使用前偏心受壓使用前偏心受壓v使用荷載作用使用荷載作用v疊加結果疊加結果10/26/20219預應力混凝土分類預應力混凝土分類v裂縫控制分類裂縫控制分類9.1.2 預應力混凝土的預應力混凝土的 分類、特點與應用分類、特點與應用使用過程中不使用過程中不出現(xiàn)拉應力出現(xiàn)拉應力允許出現(xiàn)裂縫，允許出現(xiàn)裂縫，最大裂縫寬度不最大裂縫寬度不超過限值超過限值準永久組合不出現(xiàn)拉應力準永久組合不出現(xiàn)拉應力標準組合可出現(xiàn)拉應力，但不超過規(guī)定值標準組合可出現(xiàn)拉應力，但不超過規(guī)定值10/26/202110v粘結方式分類粘結方式

3、分類 10/26/202111預應力混凝土的特點預應力混凝土的特點v優(yōu)點優(yōu)點v缺點缺點10/26/202112預應力混凝土的應用預應力混凝土的應用v應用領域應用領域v應用實例應用實例10/26/20211310/26/2021149.1.3 預應力混凝土構件的構造要求預應力混凝土構件的構造要求鋼筋布置鋼筋布置v預應力鋼筋預應力鋼筋10/26/20211510/26/202116v非預應力鋼筋非預應力鋼筋10/26/202117v附加鋼筋網(wǎng)片附加鋼筋網(wǎng)片10/26/202118構件端部加強構件端部加強v先張法構件先張法構件10/26/202119v后張法構件后張法構件10/26/20212010

4、/26/202121生產工藝生產工藝v張拉臺座設備張拉臺座設備v工藝過程工藝過程9.2 預應力的施加方法預應力的施加方法9.2.1 先張法先張法10/26/202122先張法的優(yōu)點和適用性先張法的優(yōu)點和適用性v先張法的優(yōu)點先張法的優(yōu)點v先張法適用性先張法適用性10/26/202123后張法生產工藝后張法生產工藝v張拉設備張拉設備v工藝過程工藝過程9.2.2 后張法后張法10/26/202124后張法的特點和應用后張法的特點和應用v后張法的優(yōu)點后張法的優(yōu)點v后張法的缺點后張法的缺點v應用場合應用場合10/26/20212510/26/202126后張法的特殊應用后張法的特殊應用v后張自錨法后張自

5、錨法v無粘結預應力施加法無粘結預應力施加法10/26/2021279.2.3 電熱張拉法電熱張拉法電熱張拉法的原理和特點電熱張拉法的原理和特點v電熱張拉法的原理電熱張拉法的原理10/26/202128v電熱張拉法的優(yōu)點電熱張拉法的優(yōu)點v電熱張拉法的缺點電熱張拉法的缺點10/26/202129電熱張拉法的工藝流程電熱張拉法的工藝流程構件制作構件制作伸長值、伸長值、功率計算功率計算電熱機電熱機具準備具準備鋼筋除銹、鋼筋除銹、鐓粗及墊鐓粗及墊板制作板制作穿鋼筋穿鋼筋伸長標志伸長標志通電通電測量伸測量伸長量值長量值斷電斷電錨固錨固冷卻冷卻校核校核灌漿灌漿10/26/2021309.2.4 錨具和夾具錨

6、具和夾具錨具和夾具的性能要求錨具和夾具的性能要求v錨具和夾具：錨固預應力鋼筋的工具錨具和夾具：錨固預應力鋼筋的工具v對錨具和夾具的要求對錨具和夾具的要求10/26/202131錨具的類型錨具的類型v錨固原理分類錨固原理分類v錨固性能分類錨固性能分類10/26/202132常用錨具和夾具常用錨具和夾具v螺絲端桿錨具：支承式螺絲端桿錨具：支承式10/26/202133v鐓頭錨具鐓頭錨具10/26/202134vJM12錨具：夾片式錨具：夾片式光面鋼筋光面鋼筋2mm變形鋼筋變形鋼筋3mm鋼絞線鋼絞線5mm10/26/202135vQM型錨具型錨具10/26/202136vXM型錨具型錨具10/26/

7、202137v錐形錨具錐形錨具10/26/2021389.3 預應力損失計算預應力損失計算張拉控制應力的影響張拉控制應力的影響v控制應力過低時的影響控制應力過低時的影響9.3.1 張拉控制應力張拉控制應力10/26/202139v控制應力過高時的影響控制應力過高時的影響張拉控制應力的確定張拉控制應力的確定v考慮因素考慮因素10/26/202140v規(guī)范取值：規(guī)范取值： con0.75fptk0.75fptk0.70fptk0.65fptk10/26/202141張拉端錨具變形和鋼筋內縮引起的預張拉端錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失應力損失 l1v損失原因損失原因v發(fā)生工藝發(fā)生工藝9.3.2

8、預應力損失和減小措施預應力損失和減小措施10/26/202142v減小損失的措施減小損失的措施v損失值計算損失值計算s1Elal10/26/20214310/26/202144預應力鋼筋與孔道的摩擦引起的預應預應力鋼筋與孔道的摩擦引起的預應力損失力損失 l2v損失原因損失原因v損失計算損失計算xle11con2con2)(xl10/26/202145 0.00150.250.00100.300.00140.55xle11con2con2)(xl10/26/202146v減小減小 l2的措施的措施con2)(xl10/26/202147混凝土加熱養(yǎng)護時，預應力鋼筋與臺混凝土加熱養(yǎng)護時，預應力鋼筋

9、與臺座之間溫差引起的預應力損失座之間溫差引起的預應力損失 l3v損失原因損失原因v損失計算：損失計算： l3= 2 t v減小措施減小措施10/26/202148預應力鋼筋的應力松弛引起的預應預應力鋼筋的應力松弛引起的預應力損失力損失 l4v應力松弛和徐變應力松弛和徐變v損失計算損失計算con405. 0lcon4035. 0l10/26/202149conptkcon45 . 04 . 0flconptkcon45 . 0125. 0flconptkcon4575. 02 . 0fl10/26/202150v減小損失減小損失 l4的措施的措施10/26/202151混凝土收縮和徐變引起應力松

10、弛混凝土收縮和徐變引起應力松弛 l5v損失原因損失原因v損失計算損失計算151/28045cupc5fl151/28045cupc5fl受拉區(qū)混凝土受拉區(qū)混凝土法向壓應力法向壓應力受壓區(qū)混受壓區(qū)混凝土法向凝土法向壓應力壓應力施加預應力施加預應力時混凝土立時混凝土立方抗壓強度方抗壓強度10/26/202152151/28035cupc5fl151/28035cupc5fl先張法先張法0sp/ )(AAA 配筋率配筋率后張法后張法nsp/ )(AAA 對于對稱配置預應力鋼筋和非預應力鋼筋的對于對稱配置預應力鋼筋和非預應力鋼筋的構件，配筋率應按鋼筋總面積的一半計算。構件，配筋率應按鋼筋總面積的一半計

11、算。5 . 0/cupc f5 . 0/cupcf 計算，用受計算，用受壓區(qū)鋼筋面積壓區(qū)鋼筋面積10/26/202153v減小損失減小損失 l5的措施的措施10/26/202154螺旋預應力筋局部擠壓預應力損失螺旋預應力筋局部擠壓預應力損失 l6v損失原因損失原因v損失量值損失量值10/26/202155組合表組合表項次項次預應力損失值的組合預應力損失值的組合先張法構件先張法構件后張法構件后張法構件1混凝土預壓前混凝土預壓前(第一批第一批)損失損失 l I l1+ l3 + l4 l1+ l22混凝土預壓后混凝土預壓后(第二批第二批)損失損失 l II l5 l4+ l5+ l6計算結果的取值

12、規(guī)定計算結果的取值規(guī)定v先張法構件先張法構件v后張法構件后張法構件9.3.3 預應力損失的組合預應力損失的組合先張法若鋼筋轉先張法若鋼筋轉折，存在折，存在 l210/26/2021569.4 預應力混凝土軸心預應力混凝土軸心受拉構件設計受拉構件設計9.4.1 軸心受拉構件各階段應力分析軸心受拉構件各階段應力分析1. 先張法構件先張法構件（1）施工階段）施工階段應力應力 conAs con Ap張拉鋼筋張拉鋼筋僅預應力鋼筋受力僅預應力鋼筋受力完成第一批損失完成第一批損失錨具變形、溫度變化、錨具變形、溫度變化、鋼筋松弛鋼筋松弛混凝土壓應力為混凝土壓應力為0非預應力鋼筋壓應力為非預應力鋼筋壓應力為0

13、預應力鋼筋拉應力為預應力鋼筋拉應力為 con- lI10/26/202157放松預應力鋼筋放松預應力鋼筋混凝土強度達到混凝土強度達到75%以上設計以上設計強度放張強度放張混凝土獲得壓應力混凝土獲得壓應力pcI非預應力鋼筋壓應力非預應力鋼筋壓應力pcIEssI預應力鋼筋拉應力減?。ɑ炷翂嚎s引起）預應力鋼筋拉應力減?。ɑ炷翂嚎s引起） Ep pcI pcIEpIconpeI)(lcsEs/EE混凝土非預應力鋼筋cpEp/EE混凝土預應力鋼筋10/26/202158平衡條件：拉力平衡條件：拉力 = 壓力壓力ssIAcpcIAppeIAssIcpcIppeIAAAppcIEpIcon)(AlssIc

14、pcIAApEpsEscpIconpcI)(AAAAl0pIAN完成第一批損完成第一批損失后預應力鋼失后預應力鋼筋總的預拉力筋總的預拉力換算截面面積換算截面面積定義定義sEscnAAApEp0AA凈截面面積凈截面面積pEp0AAAn10/26/202159完成第二批損失完成第二批損失混凝土有效預壓應力混凝土有效預壓應力0pIIpcIIAN理論上：理論上：pconpII)(ANl實際上：實際上：sllAAN5pconpII)(混凝土收縮混凝土收縮與徐變對非與徐變對非預應力鋼筋預應力鋼筋內力的影響內力的影響非預應力鋼筋壓應力非預應力鋼筋壓應力pcIIEssII預應力鋼筋拉應力預應力鋼筋拉應力lco

15、npeII10/26/202160（2）使用階段）使用階段消壓外力消壓外力加荷加荷N0使混凝土應力為零使混凝土應力為零pcII00pcAN00pII00ANANpII0NN 開裂外力開裂外力加荷加荷Ncr使混凝土開裂（拉應力使混凝土開裂（拉應力達到達到ftk）pcII0crpcANtk0pII0crfANAN0tkpIIcrAfNN10/26/202161（3）破壞階段）破壞階段開裂后應力由鋼筋承擔開裂后應力由鋼筋承擔破壞時，預應力鋼筋和非預應力鋼筋破壞時，預應力鋼筋和非預應力鋼筋分別達到各自的屈服強度分別達到各自的屈服強度ppysyuAfAfN10/26/2021622. 后張法構件后張法構

16、件（1）施工階段）施工階段在預應力鋼筋張拉并錨固時，混凝土受預壓在預應力鋼筋張拉并錨固時，混凝土受預壓前的損失前的損失 lI已經完成，而且在張拉預應力鋼已經完成，而且在張拉預應力鋼筋的同時，混凝土的彈性壓縮已經發(fā)生。筋的同時，混凝土的彈性壓縮已經發(fā)生?；炷令A壓應力混凝土預壓應力pcI非預應力鋼筋壓應力非預應力鋼筋壓應力pcIEssI預應力鋼筋拉應力預應力鋼筋拉應力IconpeIl由平衡條由平衡條件可求得件可求得sEscpIconpcI)(AAAlnpIAN10/26/202163完成全部損失完成全部損失 l后，應有后，應有混凝土有效預壓應力混凝土有效預壓應力npIIpcIIAN理論上：理論上

17、：pconpII)(ANl實際上：實際上：sllAAN5pconpII)(混凝土收縮混凝土收縮與徐變對非與徐變對非預應力鋼筋預應力鋼筋內力的影響內力的影響非預應力鋼筋壓應力非預應力鋼筋壓應力pcIIEssII預應力鋼筋拉應力預應力鋼筋拉應力lconpeII（2）使用階段）使用階段（3）破壞階段）破壞階段計算公式同計算公式同先張法構件先張法構件施工階段與先張施工階段與先張法的區(qū)別在于凈法的區(qū)別在于凈面積和換算面積面積和換算面積10/26/2021649.4.2 軸心受拉構件設計軸心受拉構件設計 設計設計計算計算承承載載力力計計算算抗抗裂裂度度驗驗算算裂裂縫縫寬寬度度驗驗算算施工階段張拉（放松）預

18、應施工階段張拉（放松）預應力鋼筋時構件承載力驗算力鋼筋時構件承載力驗算使使 用用 階階 段段后張法施工端部錨固后張法施工端部錨固區(qū)局部受壓驗算區(qū)局部受壓驗算10/26/202165ppysyuAfAfNN軸心受拉構件使用階段計算軸心受拉構件使用階段計算v正截面承載力計算正截面承載力計算v抗裂度驗算抗裂度驗算0tkpcIIcr)(AfNN或或tkpcII0fAN ctkpcIIcf10/26/2021660pcIIck0kck/ AN0pcIIcq0qcq/ ANtkpcIIckf10/26/202167v裂縫寬度驗算裂縫寬度驗算limwteeqsskmax08. 09 . 12 . 2dcEw

19、tepsteAAA 先張法：先張法：Ate=bh后張法：后張法：Ate=扣除扣除孔道后的截面面積孔道后的截面面積ps0kskAANN消壓軸力消壓軸力10/26/202168sktetk65. 01 . 1fiiiiidndnd2eq鋼筋相對黏結特性系數(shù)鋼筋相對黏結特性系數(shù) i鋼筋類鋼筋類別別非預應力鋼筋非預應力鋼筋先張法預應力鋼筋先張法預應力鋼筋后張法預應力鋼筋后張法預應力鋼筋光面光面鋼筋鋼筋帶肋帶肋鋼筋鋼筋帶肋帶肋鋼筋鋼筋螺旋肋螺旋肋鋼絲鋼絲刻痕鋼絲刻痕鋼絲鋼絞線鋼絞線帶肋鋼帶肋鋼筋筋鋼絞鋼絞線線光面鋼光面鋼絲絲 i0.71.01.00.80.60.80.50.4對環(huán)氧樹脂涂層帶肋鋼筋，其相

20、對黏結對環(huán)氧樹脂涂層帶肋鋼筋，其相對黏結特性系數(shù)應按表中系數(shù)的特性系數(shù)應按表中系數(shù)的0.8倍采用。倍采用。10/26/2021690pIconcc)(AAl軸心受拉構件施工階段強度驗算軸心受拉構件施工階段強度驗算v張拉（或放松）時構件應力驗算張拉（或放松）時構件應力驗算先張法構件按第一批預應力損失出現(xiàn)后先張法構件按第一批預應力損失出現(xiàn)后計算混凝土壓應力計算混凝土壓應力后張法構件按張拉端計算，不考慮預應后張法構件按張拉端計算，不考慮預應力損失力損失npconccAAckcc8 . 0f 與施工階段混凝土立方抗與施工階段混凝土立方抗壓強度壓強度f cu相應的抗壓強度相應的抗壓強度標準值，插值確定標

21、準值，插值確定10/26/202170v運輸?shù)跹b應力驗算運輸?shù)跹b應力驗算先張法構件預應力鋼筋的傳遞長度和先張法構件預應力鋼筋的傳遞長度和錨固長度錨固長度v傳遞長度傳遞長度10/26/202171dfltkpetr 預應力鋼筋外形系數(shù)預應力鋼筋外形系數(shù)鋼筋類型鋼筋類型光面鋼筋光面鋼筋帶肋鋼筋帶肋鋼筋刻痕鋼絲刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲螺旋肋鋼絲三股鋼絞線三股鋼絞線七股鋼絞線七股鋼絞線 0.160.140.190.130.160.17 pe放張時預應力鋼筋的有效預應力放張時預應力鋼筋的有效預應力d預應力鋼筋的公稱直徑預應力鋼筋的公稱直徑f tk與放張時混凝土立法抗壓強度與放張時混凝土立法抗壓強度f cu相應

22、的軸相應的軸 心抗拉強度標準值，可按線性內插法確定心抗拉強度標準值，可按線性內插法確定當采用驟然放松預應力鋼筋的施工工藝時，當采用驟然放松預應力鋼筋的施工工藝時，ltr的起點應從距構件末端的起點應從距構件末端0.25 ltr處開始計算處開始計算10/26/202172dffltpyav預應力鋼筋的錨固長度預應力鋼筋的錨固長度10/26/202173后張法構件端部錨固區(qū)的局部受壓后張法構件端部錨固區(qū)的局部受壓承載力計算承載力計算v傳力途徑傳力途徑v局部受壓截面尺寸驗算局部受壓截面尺寸驗算10/26/202174ncc35. 1lllAfFFl局部受壓面上作用的局部壓力設計值，取局部受壓面上作用的

23、局部壓力設計值，取1.2 倍張拉控制力倍張拉控制力pcon2 . 1AFl c混凝土強度影響系數(shù)混凝土強度影響系數(shù) l混凝土局部受壓承載力提高系數(shù)混凝土局部受壓承載力提高系數(shù)llAAbAl混凝土局部受壓面積混凝土局部受壓面積Ab混凝土局部受壓計算底面積混凝土局部受壓計算底面積沿錨具墊圈邊緣按沿錨具墊圈邊緣按45 在墊板中擴散后傳遞在墊板中擴散后傳遞到混凝土的受壓面積到混凝土的受壓面積計算計算10/26/202175ncc35. 1lllAfFfc張拉鋼筋時混凝土軸心抗壓強度設計值張拉鋼筋時混凝土軸心抗壓強度設計值Aln混凝土局部受壓凈面積（扣除孔道、凹槽面積）混凝土局部受壓凈面積（扣除孔道、凹

24、槽面積）10/26/202176nycorvcc)2(9 . 0lllAffFv局部受壓承載力計算局部受壓承載力計算lAAcorcorAcor Ab間接鋼筋對混凝土間接鋼筋對混凝土約束的折減系數(shù)約束的折減系數(shù)10/26/202177方格網(wǎng)式配筋方格網(wǎng)式配筋sAlAnlAncor22s211s1v螺旋式配筋螺旋式配筋sdAcor1ssv4取取s=30mm80mm方格網(wǎng)至少方格網(wǎng)至少4 4片，片，螺線筋至少螺線筋至少4 4圈圈nycorvcc)2(9 . 0lllAffF10/26/202178v例題例題9-1v解：解：箍筋按構造要求配置，此處不再討論箍筋按構造要求配置，此處不再討論620010/

25、26/2021791. 使用階段承載力計算使用階段承載力計算)1404 . 13602 . 1 (1 . 1N8 .690kNppysyuAfAfNNpysypfAfNA取等號取等號1320452300108 .69036 .420mm2選選6 11.1，Ap=74.2 6=445.2mm2每個孔道布置每個孔道布置 3 11.110/26/2021802. 幾何參數(shù)幾何參數(shù)csEsEE451045. 3100 . 280. 5csEpEE451045. 31095. 165. 5sEscnAAA45280. 54525042160250238243mm2pEpn0AAA2 .44565. 53

26、824340758mm210/26/202181（1）張拉控制應力）張拉控制應力3. 預應力損失預應力損失ptkcon75. 0f1395186075. 0N/mm2（2）第一批損失）第一批損失錨具變形損失錨具變形損失a=5mms1Elal531095. 1102456 .40N/mm2孔道摩擦損失孔道摩擦損失按錨固端計算，按錨固端計算，x=l=24m，直線配筋，直線配筋 =0 0240014. 0 x2 . 00336. 010/26/202182con2)(xl9 .4613950336. 0N/mm2第一批損失第一批損失21Illl5 .879 .466 .40N/mm2（3）第二批損失

27、）第二批損失預應力鋼筋松弛引起的損失預應力鋼筋松弛引起的損失conptkcon4575. 02 . 0fl1395575. 075. 02 . 08 .48N/mm210/26/202183npIconpcI)(AAl混凝土徐變、收縮引起的損失混凝土徐變、收縮引起的損失完成第一批損失后混凝土截面上的預壓應力完成第一批損失后混凝土截面上的預壓應力382432 .445)5 .871395(N/mm2cukpcIcupcff5 . 0304. 0502 .15npsAAA 0235. 0382432 .445452151/28035cupc5fl0235. 0151304. 0280358 .88

28、N/mm22 .1510/26/202184第二批預應力損失第二批預應力損失54IIlll8 .888 .48（4）預應力總損失）預應力總損失IIIlll6 .1375 .87N/mm26 .137N/mm21 .22580 N/mm2滿足要求滿足要求10/26/2021854. 抗裂度驗算抗裂度驗算s5pconpII)(AANll480702N（1）混凝土的有效預壓應力）混凝土的有效預壓應力4528 .882 .445) 1 .2251395(npIIpcIIAN382434807026 .12N/mm2（2）荷載標準組合下拉應力）荷載標準組合下拉應力500140360kNkN10/26/2021860kckAN407581050033 .12N/mm26 .123 .12pcIIck3 . 0N/mm2 0能保證嚴格不出現(xiàn)裂縫能保證嚴格不出現(xiàn)裂縫達到一級