預(yù)應(yīng)力構(gòu)件講座ppt課件

1、9預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件本章主要引見預(yù)應(yīng)力混凝土的根本原理、本章主要引見預(yù)應(yīng)力混凝土的根本原理、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造構(gòu)件的根本計(jì)算規(guī)定、預(yù)應(yīng)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造構(gòu)件的根本計(jì)算規(guī)定、預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力混凝土力混凝土軸心受拉構(gòu)件的設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求。重點(diǎn)是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)件的構(gòu)造要求。重點(diǎn)是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)原理和構(gòu)造要求。設(shè)計(jì)原理和構(gòu)造要求。 本章提要本章提要本本 章章 內(nèi)內(nèi) 容容9.1 概述概述9.2 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的資料預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的資料9.3 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造構(gòu)件的根本計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造構(gòu)件的根本計(jì)算規(guī)定算規(guī)定9.4 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)

2、件預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件9.5 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的構(gòu)造要求預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的構(gòu)造要求9.1 概述概述混凝土受拉構(gòu)件、受彎構(gòu)件、大偏心受壓構(gòu)件等，在各種荷載作用下，都存在受拉區(qū)。當(dāng)荷載不是太大時(shí)，上述構(gòu)件中將出現(xiàn)裂痕。 混凝土的極限抗拉應(yīng)變值ctu大約為0.00015，那么鋼筋應(yīng)力在開裂時(shí)的值約為:s=Ess=Esctu=21050.00015=30N/mm2鋼筋混凝土構(gòu)件的另一大缺陷是不能采用高強(qiáng)度鋼筋。 9.1.1 普通鋼筋混凝土構(gòu)造的缺陷普通鋼筋混凝土構(gòu)造的缺陷最后一點(diǎn)是：提高混凝土強(qiáng)度等級對構(gòu)件抗裂性所起的作用也是極其有限的，由于各等級混凝土的極限抗拉應(yīng)變相差不大；添加構(gòu)件截面尺寸能提

3、高抗裂性，但所需混凝土多，構(gòu)件自艱苦。 9.1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土的根本原理預(yù)應(yīng)力混凝土的根本原理所謂預(yù)應(yīng)力混凝土就是在混凝土構(gòu)件接受運(yùn)用荷載前的制造階段，預(yù)先對運(yùn)用階段的受拉區(qū)施加壓應(yīng)力，呵斥一種人為的應(yīng)力形狀。當(dāng)構(gòu)件接受運(yùn)用荷載而產(chǎn)生拉應(yīng)力時(shí)，首先要抵消混凝土的預(yù)壓應(yīng)力，然后隨著荷載的添加，受拉區(qū)混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力。因此，可推遲混凝土裂痕的出現(xiàn)和開展，以滿足運(yùn)用要求。這種在構(gòu)造構(gòu)件接受荷載以前預(yù)先對受拉區(qū)混凝土施加壓應(yīng)力的構(gòu)造構(gòu)件，就稱為預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。 如圖9.1所示，一簡支梁在接受外荷載之前，預(yù)先在梁的受拉區(qū)施加一對大小相等、方向相反的集中力P,那么構(gòu)件各截面的應(yīng)力分布如圖9.1(a)，

4、下邊混凝土纖維的壓應(yīng)力為pc；僅在運(yùn)用荷載作用下，梁跨中截面應(yīng)力分布如圖9.1(b)，跨中截面下邊緣混凝土的拉應(yīng)力為t；當(dāng)兩種應(yīng)力形狀相互疊加時(shí)如圖9.1(c)所示)，梁跨中下邊緣的應(yīng)力能夠是數(shù)值很小的拉應(yīng)力，也能夠是壓應(yīng)力，甚至應(yīng)力為零，視施加壓力P和荷載的相對大小而定。 圖9.1預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件 9.1.3 預(yù)應(yīng)力混凝土的受力特征預(yù)應(yīng)力混凝土的受力特征圖9.2為兩根梁的荷載撓度曲線對比圖。從圖9.2可知預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件具有如下受力特征：1 對混凝土構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力可以提高構(gòu)件的抗裂性。2 預(yù)應(yīng)力的大小可人為地根據(jù)需求調(diào)整。3 在運(yùn)用荷載作用下，構(gòu)件在開裂前處于彈性任務(wù)階段。資料力學(xué)的公式完全

5、適用。4 施加預(yù)應(yīng)力對構(gòu)件正截面承載力無明顯影響。但預(yù)應(yīng)力對斜截面承載力有一定提高。 圖9.2簡支梁荷載撓度曲線 9.1.4 施加預(yù)應(yīng)力的方法施加預(yù)應(yīng)力的方法1 先張法先張法是指首先在臺(tái)座上或鋼模內(nèi)張拉鋼筋，并作暫時(shí)錨固，然后澆筑混凝土。待混凝土到達(dá)一定強(qiáng)度后剪斷或放松鋼筋。鋼筋剪斷后將產(chǎn)生彈性回縮，但鋼筋與混凝土之間存在著粘結(jié)力，混凝土就會(huì)阻止鋼筋回縮而混凝土本身遭到預(yù)壓應(yīng)力。先張法的主要工序見圖9.3所示。 2 后張法后張法是指先澆筑混凝土構(gòu)件并預(yù)留好孔道，待混凝土到達(dá)一定的強(qiáng)度后在孔道內(nèi)穿入鋼筋，然后直接在構(gòu)件上張拉鋼筋，最后用錨具在構(gòu)件兩端將鋼筋錨固，阻止鋼筋回縮，從而對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力

6、。鋼筋張拉終了并將張拉端錨固后，預(yù)留孔道內(nèi)應(yīng)按要求灌漿。后張法的主要工序見圖9.4所示。先張法、后張法各有優(yōu)缺陷：先張法消費(fèi)工序少，工藝簡單，施工質(zhì)量容易保證，不需在構(gòu)件上設(shè)永久性錨具，消費(fèi)本錢低，在長線臺(tái)座上，一次可消費(fèi)多個(gè)構(gòu)件。先張法主要適宜于工廠內(nèi)消費(fèi)中、小型構(gòu)件。后張法不需求臺(tái)座，構(gòu)件既可在工廠也可在現(xiàn)場制造；后張法構(gòu)件只能單一逐個(gè)地施加預(yù)應(yīng)力，工序多，操作也費(fèi)事；而且需設(shè)永久性錨具，本錢高；普通用于運(yùn)輸不便的大、中型構(gòu)件。 圖9.3先張法主要工序表示圖 (a) 張拉鋼筋；(b) 支模并澆搗混凝土；(c)放松并截?cái)囝A(yù)應(yīng)力鋼筋 圖9.4后張法主要工序表示圖 (a) 制造混凝土構(gòu)件；(b)

7、 張拉鋼筋；(c)張拉端錨固并對孔道灌漿 9.1.5 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的優(yōu)缺陷預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的優(yōu)缺陷預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的抗裂性能遠(yuǎn)高于普通鋼筋混凝土構(gòu)件，添加了混凝土構(gòu)造的運(yùn)用范圍；在運(yùn)用荷載作用下普通不出現(xiàn)裂痕，構(gòu)件的耐久性好、剛度大、變形也??；能充分利用高強(qiáng)度鋼筋和高強(qiáng)度混凝土，減少了鋼筋用量，截面小，減輕了構(gòu)件自重，從而為混凝土構(gòu)造用于大跨度構(gòu)造發(fā)明了良好的條件；預(yù)應(yīng)力技術(shù)的采用，也為裝配式構(gòu)造提供了良好的裝配、拼裝手段，可經(jīng)過縱、橫方向施加預(yù)應(yīng)力鋼筋，把裝配式構(gòu)造連成理想的整體。其主要缺陷是施工設(shè)備要求高，施工較復(fù)雜，設(shè)計(jì)計(jì)算較繁。 9.2 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的資料預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的資料

8、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造構(gòu)件所用的混凝土，應(yīng)滿足以下要求：1 強(qiáng)度高。2 收縮、徐變小。3 快硬、早強(qiáng)。選擇混凝土強(qiáng)度等級時(shí)，應(yīng)思索施工方法先張或后張、構(gòu)件跨度、運(yùn)用情況如有無振動(dòng)荷載以及鋼筋種類等要素。 9.2.1 混凝土混凝土9.2.2 鋼材鋼材預(yù)應(yīng)力構(gòu)造構(gòu)件所用的鋼筋絲應(yīng)滿足以下要求：1 強(qiáng)度高。2 具有一定的塑性。3 良好的加工性能。4 與混凝土之間有較好的粘結(jié)強(qiáng)度。特別是先張法構(gòu)件。當(dāng)采用光面高強(qiáng)鋼絲時(shí)，外表應(yīng)經(jīng)“刻痕或“壓波等措施處置后方能運(yùn)用。 9.3 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造構(gòu)件的根本計(jì)算規(guī)定預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造構(gòu)件的根本計(jì)算規(guī)定因預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造構(gòu)件在施工階段和運(yùn)用階段處于完全不同的受力形狀，故

9、應(yīng)分別進(jìn)展施工階段和運(yùn)用階段的設(shè)計(jì)計(jì)算或驗(yàn)算。規(guī)范規(guī)定，普通需進(jìn)展以下計(jì)算或驗(yàn)算：9.3.1 計(jì)算內(nèi)容計(jì)算內(nèi)容1 承載力計(jì)算對預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件只進(jìn)展正截面承載力計(jì)算。對預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)同時(shí)進(jìn)展正截面和斜截面承載力計(jì)算。2 裂痕控制驗(yàn)算根據(jù)運(yùn)用要求及耐久性要求，確定構(gòu)件是不允許開裂還是允許開裂。不允許開裂的構(gòu)件應(yīng)進(jìn)展抗裂驗(yàn)算，允許開裂的構(gòu)件那么應(yīng)進(jìn)展裂痕寬度驗(yàn)算。3 變形驗(yàn)算對預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)進(jìn)展撓度驗(yàn)算。9.3.1.1 運(yùn)用階段計(jì)算運(yùn)用階段計(jì)算施工階段驗(yàn)算是指對構(gòu)件在制造、運(yùn)輸和吊裝過程中所受力的實(shí)踐情況而進(jìn)展的承載力和抗裂性的驗(yàn)算。對后張法構(gòu)件還應(yīng)驗(yàn)算錨具處的部分受壓承載

10、力。9.3.1.2 施工階段驗(yàn)算施工階段驗(yàn)算9.3.2 張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力con1con的定義張拉控制應(yīng)力是指張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)到達(dá)的拉應(yīng)力規(guī)定值，用con表示。張拉時(shí)預(yù)應(yīng)力筋實(shí)有的應(yīng)力可由張拉設(shè)備上的測力計(jì)所示的總拉力除以預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積得出。 2 張拉控制應(yīng)力確實(shí)定張拉控制應(yīng)力的數(shù)值與鋼筋的種類和施加預(yù)應(yīng)力的方法有關(guān)。 規(guī)范規(guī)定的張拉控制應(yīng)力允許值見表9.1。 表表9.1張拉控制應(yīng)力允許值張拉控制應(yīng)力允許值con 鋼筋種類 張拉方法 先張法后張法消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線0.75fptk0.75fptk 熱處理鋼筋 0.70fptk0.65fptk9.3.3 預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失l

11、按照某一控制張拉應(yīng)力值張拉好的預(yù)應(yīng)力鋼筋的初始張拉應(yīng)力，由于張拉工藝和資料特性等緣由，會(huì)從構(gòu)件制造到安裝運(yùn)用各個(gè)過程中不斷降低。這種預(yù)應(yīng)力降低的景象稱為預(yù)應(yīng)力損失。引起預(yù)應(yīng)力損失的要素很多，規(guī)范給出了以下六種要素及其產(chǎn)生的相應(yīng)預(yù)應(yīng)力損失值的計(jì)算方法。 在先張法和后張法中，張拉鋼筋普通總是先將鋼筋一端錨固而在另一端張拉，待鋼筋張拉到規(guī)定的控制應(yīng)力con后，便再把張拉端的預(yù)應(yīng)力筋錨固在臺(tái)座或構(gòu)件上。錨具變形和預(yù)應(yīng)力鋼筋滑動(dòng)回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失l1，按下式計(jì)算： 其中，張拉端錨具變形和預(yù)應(yīng)力筋滑動(dòng)的內(nèi)縮值mm，按表9.2取用； 9.3.3.1 張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起預(yù)應(yīng)力損失張拉端錨具變形和鋼

12、筋內(nèi)縮引起預(yù)應(yīng)力損失1lsaEl后張法構(gòu)件在張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，由于鋼筋與孔道壁之間的摩擦力存在，它將使預(yù)應(yīng)力筋截面的應(yīng)力隨距張拉端的間隔的增大而減小圖9.5。這種應(yīng)力損失稱為摩擦損失。規(guī)范規(guī)定，摩擦損失l2按以下公式計(jì)算： 其中，k,按表9.3取用； 對于x+0.2的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，l2可按下式近似計(jì)算： 9.3.3.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失的預(yù)應(yīng)力損失12(1)kx llcone2()lconkx設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺(tái)座之間的溫差為t，鋼筋的線膨脹系數(shù)=1.010-5/，彈性模量Es=2.0105N/mm2，于是預(yù)應(yīng)力損失l3為：l3=Ess

13、=Est=21051.010-5t即l3=2t9.3.3.3 受張拉的鋼筋與接受拉力的設(shè)備之間溫差受張拉的鋼筋與接受拉力的設(shè)備之間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失引起的預(yù)應(yīng)力損失所謂鋼筋應(yīng)力松弛，是指鋼筋在高應(yīng)力形狀下，在長度不變條件下，由于鋼筋的塑性變形而使應(yīng)力隨時(shí)間的延續(xù)而降低的景象。 1 預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線普通松弛：鋼絲、鋼絞線低松弛：當(dāng)con0.7fptk時(shí) 9.3.3.4 預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力松馳引起的預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力松馳引起的預(yù)應(yīng)力損失40.4 (0.5)conlconptkf40.125(0.5)conlconptkf當(dāng)0.7fptkcon0.8fptk時(shí) (2) 熱處置鋼筋：一次張拉l4=0

14、.05con超張拉l4=0.035con40.2(0.575)conlconptkf根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料和閱歷，規(guī)范規(guī)定：混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失l5按以下公式計(jì)算。1 先張法構(gòu)件9.3.3.5 混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失55452801 15452801 15pcculpcculff(2) 后張法構(gòu)件55352801 15352801 15pcculpcculff對先張法構(gòu)件 對后張法構(gòu)件 00,pspsAAAAAA,pspsnnAAAAAA此處不作詳細(xì)引見。 9.3.3.6 用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件，用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件，由于混

15、凝土的部分?jǐn)D壓引起的預(yù)應(yīng)力損失由于混凝土的部分?jǐn)D壓引起的預(yù)應(yīng)力損失表表9.2 錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值a(mm) 項(xiàng)次錨具類別a1帶螺帽的錨具：螺帽縫隙每塊后加墊板的縫隙 112鋼絲束的鐓頭錨具 13鋼絲束的鋼制錐形錨具 54JM12錨具：當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋為鋼筋時(shí)當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋為鋼絞線時(shí) 355單根冷拔低碳鋼絲的錐形夾具 5圖9.5 預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損失l2 表表9.3 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) 孔道成型方式預(yù)埋金屬波紋管0.00150.25 預(yù)埋鋼管0.00100.30橡膠管或鋼管抽芯成型0.00140.55為了分析和計(jì)算方便起見，規(guī)范將預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在各階段的預(yù)應(yīng)力損失值按表9.4的規(guī)定組合。發(fā)

16、生在混凝土預(yù)壓以前的預(yù)應(yīng)力損失稱為第一批預(yù)應(yīng)力損失，用l表示；發(fā)生在混凝土預(yù)壓以后的稱為第二批預(yù)應(yīng)力損失，用l表示。 規(guī)范同時(shí)還規(guī)定，當(dāng)按上述規(guī)定計(jì)算求得的預(yù)應(yīng)力總損失值小于以下數(shù)值時(shí)，那么按以下數(shù)值取用：先張法構(gòu)件100N/mm2；后張法構(gòu)件80N/mm2。 9.3.4 預(yù)應(yīng)力損失的組合及減少預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力損失的組合及減少預(yù)應(yīng)力損失的措施損失的措施9.3.4.1 各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合表表9.4各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合表各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合表 項(xiàng)次預(yù)應(yīng)力損失的組合先張法構(gòu)件后張法構(gòu)件1混凝土預(yù)壓前（第一批）損失ll1+l3+l4l1+l22混凝土預(yù)壓后（第二批）損

17、失ll5l4+l5+l6 1 選擇變形小或預(yù)應(yīng)力筋滑動(dòng)小的錨具或夾具，盡量減少墊板的數(shù)量，添加先張法臺(tái)座長度，以減小l1值；2 采用高強(qiáng)度等級混凝土、高標(biāo)號水泥，降低水泥用量，減小水灰比，采用良好級配的骨料，盡能夠提高混凝土的密實(shí)度并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，從而減少預(yù)應(yīng)力損失l5；3 鋼筋放張時(shí)混凝土的實(shí)有立方體強(qiáng)度值不能定得太低，并使得混凝土的預(yù)壓應(yīng)力pc和pc不大于0.5fcu；9.3.4.2 減少預(yù)應(yīng)力損失的措施減少預(yù)應(yīng)力損失的措施4 對預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)展超張拉，以減少鋼筋松弛所引起的預(yù)應(yīng)力損失；5 采用適宜的施工工藝，如對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)展兩端張拉，加熱養(yǎng)護(hù)采用“兩階段升溫養(yǎng)護(hù)，即先在較低溫度下養(yǎng)護(hù)，使混凝土

18、到達(dá)一定強(qiáng)度后，再升溫至規(guī)定的溫度下進(jìn)展養(yǎng)護(hù)，從而可減少由溫差和摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失。 9.4 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件軸心受拉預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件中普通配有預(yù)應(yīng)力鋼筋A(yù)p和非預(yù)應(yīng)力鋼筋A(yù)s，而且應(yīng)對稱布置，預(yù)應(yīng)力鋼筋普通布置于構(gòu)件的中間部位，配筋情況見圖9.6所示。換算截面就是將鋼筋和混凝土兩種不同資料組成的截面，根據(jù)應(yīng)變相等的原那么換算成相應(yīng)的純混凝土截面。所謂應(yīng)變相等原那么是指在截面的同一纖維層上的鋼筋應(yīng)變s和混凝土應(yīng)變c是相等的。9.4.1 應(yīng)力分析應(yīng)力分析普通鋼筋的應(yīng)變值s=s/Es預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)變值 p=p/Es混凝土的應(yīng)變值c=c/Ec因應(yīng)變相等，即s=c

19、，故s/Es=c/Ec普通鋼筋應(yīng)力的合力為 sAs=cEAs預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力的合力為 pAp=cEAp經(jīng)換算后的總截面面積用A0表示：A0=Ac+EAs+EAp 凈截面面積An指換算截面面積減去全部縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積換算成混凝土的截面面積，即：An=A0-EAp=Ac+EAs 1.施工階段1 張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋和澆筑混凝土。先張法構(gòu)件在臺(tái)座上按規(guī)定張拉好鋼筋后，將預(yù)應(yīng)力筋錨固在臺(tái)座上，布置非預(yù)應(yīng)力筋，澆搗混凝土，養(yǎng)護(hù)。預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為p=con-l；混凝土和非預(yù)應(yīng)力鋼筋均未受壓，那么相應(yīng)的應(yīng)力分別為：pc=0和s=0，詳見圖9.7所示。 9.4.1.1 先張法構(gòu)件先張法構(gòu)件2 切斷放松預(yù)應(yīng)力鋼筋。

20、 混凝土壓應(yīng)力沿截面均勻分布，其值為pc；非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力自然為s=espc；預(yù)應(yīng)力鋼筋因縮短，那么應(yīng)力為：p=con-l-epc由截面內(nèi)力平衡條件可得見圖9.8):pcAc+sAs=(con-l-epc)Ap將上式整理得： 00()conlIppIpcIANAA3 完成第二批損失之后。 預(yù)應(yīng)力總損失為l=l+l。設(shè)此時(shí)的混凝土壓應(yīng)力為pc，非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為s=espc，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為p=con-l-epc即p=con-l-epc 混凝土預(yù)壓應(yīng)力pc仍利用截面平衡條件求得圖9.9；00()ppcconlpNAAA4非預(yù)應(yīng)力鋼筋對預(yù)應(yīng)力的影響。 非預(yù)應(yīng)力鋼筋對預(yù)應(yīng)力既有有利的一面，也有不利的

21、一面，綜合思索后，規(guī)范近似取混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力為 50()pcconlplsAAA2.運(yùn)用階段運(yùn)用階段在軸向力逐漸添加時(shí)，預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件不斷伸長，混凝土預(yù)壓應(yīng)力逐漸減少至零；接著混凝土應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力非預(yù)應(yīng)力鋼筋也會(huì)稍后一步受拉；當(dāng)拉應(yīng)力到達(dá)混凝土軸心抗拉強(qiáng)度規(guī)范值時(shí)，構(gòu)件處于開裂極限形狀；開裂后裂痕截面的內(nèi)力全部由鋼筋接受，裂痕逐漸開展，當(dāng)鋼筋到達(dá)屈服強(qiáng)度時(shí)，構(gòu)件處于承載力極限形狀。2.運(yùn)用階段運(yùn)用階段在軸向力逐漸添加時(shí)，預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件不斷伸長，混凝土預(yù)壓應(yīng)力逐漸減少至零；接著混凝土應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力非預(yù)應(yīng)力鋼筋也會(huì)稍后一步受拉；當(dāng)拉應(yīng)力到達(dá)混凝土軸心抗拉強(qiáng)度規(guī)范值時(shí)，構(gòu)件處于開裂極限形

22、狀；開裂后裂痕截面的內(nèi)力全部由鋼筋接受，裂痕逐漸開展，當(dāng)鋼筋到達(dá)屈服強(qiáng)度時(shí)，構(gòu)件處于承載力極限形狀。1 混凝土應(yīng)力為零時(shí)。在外力Np0的作用下，使建立起來的預(yù)壓應(yīng)力pc全部抵消，混凝土應(yīng)力為零，此形狀也稱為消壓形狀。由截面內(nèi)、外力平衡條件可求得消壓形狀時(shí)的軸心拉力圖9.10)：Np0=(con-l)Ap-l5As=pcA02 構(gòu)件即將開裂時(shí)。外荷載繼續(xù)添加，當(dāng)混凝土拉應(yīng)力到達(dá)混凝土軸心抗拉強(qiáng)度規(guī)范值時(shí)，構(gòu)件處于即將開裂的極限形狀圖9.11)，此時(shí)混凝土應(yīng)力為ftk，非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為s=esftk-l5，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為p=con-l+eftk，由內(nèi)外力平衡條件可求得構(gòu)件即將開裂時(shí)的軸心拉力N

23、p,cr，即Np,cr=A0ftk+pcA0=(ftk+pc)A0即Np,cr=(ftk+pc)A02構(gòu)件破壞時(shí)。當(dāng)荷載繼續(xù)再添加時(shí)，構(gòu)件開裂并逐漸貫穿整個(gè)截面。裂痕截面上全部荷載由鋼筋承當(dāng)。當(dāng)鋼筋到達(dá)屈服時(shí)構(gòu)件宣告破壞圖9.12)，即到達(dá)其承載力極限形狀。由平衡條件可得，極限承載才干Nu為：Nu=fpyAp+fyAs 圖9.6預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件配筋表示圖 圖9.7 放松預(yù)應(yīng)力鋼筋之前的受力形狀 (a) 構(gòu)件在臺(tái)座上的情況；(b) 脫離體圖 圖9.8 先張法構(gòu)件放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)的受力形狀 圖9.9 先張法構(gòu)件完成第二批損失之后的受力形狀 圖9.10 先張法構(gòu)件消壓形狀時(shí)的受力形狀 圖9.11

24、先張法構(gòu)件即將開裂時(shí)的受力形狀 圖9.12 先張法構(gòu)件破壞時(shí)的受力形狀 1.施工階段1 張拉至預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固后。非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力為espc，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力那么為p=con-l?；炷令A(yù)壓應(yīng)力pc由平衡條件圖9.13)求得：pcAc+sAs=pAp整理后得： 9.4.1.2 后張法構(gòu)件后張法構(gòu)件()pcIconlIpnAA2 完成第二批預(yù)應(yīng)力損失之后。此時(shí)已完成全部預(yù)應(yīng)力損失l, l=l+l；設(shè)混凝土預(yù)應(yīng)力為pc，那么非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為s=espc+l5,預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為p=con-l.混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力pc可由平衡條件圖9.14)求得：pcAc+sAs=pAp 經(jīng)推導(dǎo)和整理得： 5()pc

25、conlplsnAAA2.運(yùn)用階段1 混凝土應(yīng)力等于零時(shí)。此形狀為消壓形狀。此時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力為p0=con-l+epc，非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為s0=l5壓。由截面平衡條件可求得消壓形狀時(shí)構(gòu)件的軸向拉力Np0為圖9.15)：Np0=p0Ap-s0As=pcA02 構(gòu)件即將開裂時(shí)。與先張法構(gòu)件類似，此時(shí)混凝土的應(yīng)力為ftk，非預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力為s=esftk-l5，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力為p=con-l+epc+eftk。由平衡條件可求得構(gòu)件開裂時(shí)的軸心拉力Np,cr為Np,cr=ftkAc+sAs+pAp=(ftk+pc)A0(3) 構(gòu)件破壞時(shí)。與先張法構(gòu)件一樣，裂痕截面上的內(nèi)力部分由鋼筋承當(dāng)，承載力公

26、式為Nu=fpyAp+fyAs。圖9.13 后張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力筋錨固后的受力形狀 圖9.14 后張法構(gòu)件完成第二批損失后的受力形狀 圖9.15 后張法構(gòu)件處于消壓形狀時(shí)的受力形狀 根據(jù)構(gòu)件破壞時(shí)的受力形狀圖9.16)，可得計(jì)算公式為：0NfyAs+fpyAp 9.4.2 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算和驗(yàn)算算和驗(yàn)算9.4.2.1 正截面承載力正截面承載力圖9.16 預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算簡圖 根據(jù)構(gòu)件對裂痕控制的要求，將混凝土構(gòu)造構(gòu)件的裂痕控制等級劃分為以下三級：一級、二級和三級。對裂痕控制等級為一、二級的預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件，可分別按以下規(guī)定進(jìn)展抗裂驗(yàn)算：

27、 1.嚴(yán)厲要求不出現(xiàn)裂痕的構(gòu)件在荷載效應(yīng)的規(guī)范組合下應(yīng)符合以下規(guī)定：ck-pc0 9.4.2.2 抗裂驗(yàn)算抗裂驗(yàn)算2.普通要求不出現(xiàn)裂痕的構(gòu)件在荷載效應(yīng)的規(guī)范組合下應(yīng)符合以下規(guī)定：ck-pcftk在荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合下宜符合以下規(guī)定：cq-pc0 1. 混凝土軸心受壓承載力驗(yàn)算 規(guī)范規(guī)定，張拉鋼筋后張法或切斷預(yù)應(yīng)力筋先張法時(shí)，構(gòu)件應(yīng)滿足以下條件：cc0.8fck其中，對先張法構(gòu)件cc按下式計(jì)算：對后張法構(gòu)件： 9.4.2.3 施工階段驗(yàn)算施工階段驗(yàn)算0()conlIpccAAconpccnAA2.后張法構(gòu)件錨固區(qū)部分受壓承載力計(jì)算后張法構(gòu)件中，預(yù)壓應(yīng)力是經(jīng)過錨具傳給墊板，再由墊板傳送給混凝土

28、的。預(yù)壓應(yīng)力在構(gòu)件的端面上是集中于墊板下一定的范圍之內(nèi)，然后在構(gòu)件內(nèi)逐漸分散，經(jīng)過一定的分散長度后就均勻地分布到構(gòu)件的全截面上，普通取分散長度等于構(gòu)件的截面寬度b(圖9.17)。 規(guī)范規(guī)定，在預(yù)應(yīng)力筋錨具下及張拉設(shè)備的支承處，應(yīng)配置預(yù)埋鋼墊板及附加橫向鋼筋網(wǎng)片或螺旋式間接鋼筋圖9.18)。 1 部分受壓承載力計(jì)算當(dāng)配置方格網(wǎng)式或螺旋式間接鋼筋且其中心面積AcorAl時(shí)，構(gòu)件錨固區(qū)的部分受壓承載力應(yīng)按下式計(jì)算圖9.19：Fl0.9(clfc+2vcorfy)Aln 當(dāng)配置方格網(wǎng)時(shí)圖9.20(a)v=(n1As1l1+n2As2l2)/Acors 當(dāng)配置螺旋式配筋時(shí)圖9.20(b)v=4Ass1/

29、dcors2 部分受壓區(qū)的截面尺寸要求。 規(guī)范規(guī)定，為了防止構(gòu)件端部部分受壓面積太小而在運(yùn)用階段出現(xiàn)裂痕，混凝土部分受壓區(qū)的截面尺寸應(yīng)符合以下要求：Fl1.35clfcAln (3) 間接鋼筋的構(gòu)造要求。計(jì)算需求的間接鋼筋應(yīng)均勻地配置在圖9.20規(guī)定的范圍內(nèi)，且其體積配筋率v不應(yīng)小于0.5%。對方格網(wǎng)配筋，在hl1范圍內(nèi)配置的方格網(wǎng)鋼筋不應(yīng)少于4片；對螺旋式配筋，在hdcor范圍內(nèi)配置的螺旋式鋼筋不應(yīng)少于4圈。圖9.17 構(gòu)件端部錨固區(qū)的應(yīng)力傳送 圖9.18 預(yù)埋鋼墊板及附加橫向鋼筋網(wǎng) 圖9.19 確定部分受壓計(jì)算底面積Ab 圖9.20 鋼筋網(wǎng)及螺旋鋼筋的配置 9.5 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的構(gòu)造要

30、求預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的構(gòu)造要求截面方式普通為矩形、T形、工字形和箱形。因預(yù)應(yīng)力對構(gòu)造剛度和抗裂才干有提高作用，故構(gòu)件截面可選得小些。普通取截面高度h為1/201/14)l,l為構(gòu)件跨度，寬度也相應(yīng)減小。9.5.1 截面方式及尺寸截面方式及尺寸9.5.2 構(gòu)件端部的構(gòu)造鋼筋構(gòu)件端部的構(gòu)造鋼筋為防止預(yù)應(yīng)力構(gòu)件端部及預(yù)拉區(qū)的裂痕，對各種預(yù)制構(gòu)件應(yīng)按下述構(gòu)造措施配置防裂鋼筋：1 對于槽形板類構(gòu)件，應(yīng)在構(gòu)件端部100mm范圍內(nèi)沿構(gòu)件板面設(shè)置附加的橫向鋼筋，其數(shù)量不少于2根，如圖9.21所示。 2 在預(yù)應(yīng)力混凝土屋面梁、吊車梁等構(gòu)件接近支座的斜向主拉應(yīng)力較大部位，宜將一部分預(yù)應(yīng)力鋼筋彎起。3 當(dāng)構(gòu)件在端部有

31、部分凹進(jìn)時(shí)，應(yīng)增設(shè)折線構(gòu)造鋼筋或其它有效的構(gòu)造鋼筋圖9.22)。 4 對預(yù)應(yīng)力鋼筋在構(gòu)件端部全部彎起的受彎構(gòu)件或直線配筋的先張法構(gòu)件，當(dāng)構(gòu)件端部與下部支承構(gòu)造焊接時(shí)，應(yīng)思索混凝土收縮、徐變及溫度變化所產(chǎn)生的不利影響，宜在構(gòu)件端部能夠產(chǎn)生裂痕的部位設(shè)置足夠的非預(yù)應(yīng)力縱向構(gòu)造鋼筋。圖9.21 附加橫向鋼筋 圖9.22 端部凹進(jìn)處構(gòu)造配筋 1折線構(gòu)造鋼筋；2豎向構(gòu)造鋼筋 9.5.3 先張法構(gòu)件的構(gòu)造要求先張法構(gòu)件的構(gòu)造要求1.鋼筋絲間距先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋之間的凈間距應(yīng)根據(jù)澆筑混凝土、施加預(yù)應(yīng)力及鋼筋錨固等要求確定。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)符合以下規(guī)定：對熱處置鋼筋及鋼絲，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。2.鋼絲的并筋配筋方式領(lǐng)先張法預(yù)應(yīng)力鋼絲按單根方式配筋困難時(shí)，可采用一樣直徑鋼絲并筋的配筋方式。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。并筋的維護(hù)層厚度、錨固長度及預(yù)應(yīng)力傳送長度等均應(yīng)按等效直徑思索。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線、熱處置鋼筋采用并筋方式時(shí)，應(yīng)有可靠的構(gòu)造措施。3.鋼筋的維護(hù)層縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的維護(hù)層