預應力混凝土

1、預應力混凝土結構預應力混凝土結構一、基本概念一、基本概念qk=10kN/mL0跨度為跨度為5.2m的簡支梁，截的簡支梁，截面尺寸為面尺寸為200450mm2，作，作用均布活荷載標準值用均布活荷載標準值qk=10kN/m，均布恒荷載，均布恒荷載gk=5kN/m。撓度達到。撓度達到0.25mm鋼筋混凝土的缺欠鋼筋混凝土的缺欠因為因為混凝土的抗拉強度太低混凝土的抗拉強度太低，導致受拉區(qū)，導致受拉區(qū)混凝土過早開裂，截面抗彎剛度顯著降低。混凝土過早開裂，截面抗彎剛度顯著降低。裂縫寬度與鋼筋應力基本成正比裂縫寬度與鋼筋應力基本成正比，一般，一般Ms=(0.60.8)My，如配筋按正截面承載力，如配筋按正截

2、面承載力計算，計算，Ms下下s sss=(0.50.7)fy。對于。對于級鋼筋，級鋼筋，fy =300MPa，s sss=150210MPa，裂縫寬，裂縫寬度已達度已達(0.15 0.25) mm。如采用。如采用級高強級高強鋼筋，鋼筋，fy=580MPa，則，則s sss= 290 406 MPa，裂縫寬度已遠遠超過容許限值。裂縫寬度已遠遠超過容許限值。 鋼筋混凝土梁應用于大跨度結構時，如為鋼筋混凝土梁應用于大跨度結構時，如為增加剛度而加大截面尺寸，會導致自重進增加剛度而加大截面尺寸，會導致自重進一步增大，一步增大，形成惡性循環(huán)。形成惡性循環(huán)。 如增加鋼筋來提高剛度，則鋼材的強度得如增加鋼筋來

3、提高剛度，則鋼材的強度得不到充分利用，造成浪費。不到充分利用，造成浪費。 采用高強鋼筋，按正截面承載力要求可減采用高強鋼筋，按正截面承載力要求可減少配筋，截面抗彎剛度基本與配筋面積成少配筋，截面抗彎剛度基本與配筋面積成比例降低，故比例降低，故撓度變形控制撓度變形控制難以滿足。難以滿足。 預應力混凝土預應力混凝土在構件受荷載以前，預先施加壓力使之產(chǎn)生預壓應力，稱為預應在構件受荷載以前，預先施加壓力使之產(chǎn)生預壓應力，稱為預應力混凝土構件。力混凝土構件。預應力混凝土受彎構件在受力過程中預應力混凝土受彎構件在受力過程中預應力筋一直承受較大的拉力預應力筋一直承受較大的拉力Np，而，而截面混凝土則一直主要

4、承受壓力截面混凝土則一直主要承受壓力C。構件開裂后，鋼筋拉力構件開裂后，鋼筋拉力T和壓區(qū)混凝和壓區(qū)混凝土的壓力土的壓力C隨彎矩增長而不斷增大。隨彎矩增長而不斷增大。優(yōu)點：優(yōu)點：充分利用了鋼筋抗拉強度和混凝土抗充分利用了鋼筋抗拉強度和混凝土抗壓強度高特性，減少用鋼量，截面小，壓強度高特性，減少用鋼量，截面小，自重輕，適用于大跨結構自重輕，適用于大跨結構在正常使用條件下，裂縫小，耐久性在正常使用條件下，裂縫小，耐久性好。好。預拱，使構件撓度減小，剛度大。預拱，使構件撓度減小，剛度大。二、預加應力方法二、預加應力方法先張法先張法張拉鋼筋張拉鋼筋澆筑混凝土澆筑混凝土切斷鋼筋，混凝土預壓切斷鋼筋，混凝土

5、預壓預應力由混凝土與鋼筋間的粘結力來傳遞預應力由混凝土與鋼筋間的粘結力來傳遞后張法后張法預應力由構件兩端錨具實現(xiàn)預應力由構件兩端錨具實現(xiàn)澆筑混凝土構件澆筑混凝土構件穿預應力鋼筋穿預應力鋼筋錨固鋼筋，孔道灌漿錨固鋼筋，孔道灌漿先張法構件采用工廠化的生產(chǎn)方式，工序少，工藝簡單，質(zhì)量先張法構件采用工廠化的生產(chǎn)方式，工序少，工藝簡單，質(zhì)量容易保證，但它只適用于生產(chǎn)中小型構件。如樓板，屋面板。容易保證，但它只適用于生產(chǎn)中小型構件。如樓板，屋面板。后張法施工程序和工藝復雜，需專用張拉設備，和特制錨具，用后張法施工程序和工藝復雜，需專用張拉設備，和特制錨具，用鋼量大；但由于它不需要固定的張拉臺座，可現(xiàn)場施工

6、，應用靈鋼量大；但由于它不需要固定的張拉臺座，可現(xiàn)場施工，應用靈活。適用于不便于運輸?shù)拇笮蜆嫾??；?。適用于不便于運輸?shù)拇笮蜆嫾Ｄ壳白畛Ｒ姷念A應力結構有目前最常見的預應力結構有無粘結預應力混凝土無粘結預應力混凝土結構，屬后張法結構，屬后張法一種。鋼筋表面涂膜防腐蝕油脂，與混凝土一同澆筑。避免預留一種。鋼筋表面涂膜防腐蝕油脂，與混凝土一同澆筑。避免預留孔洞孔洞 ，穿筋，灌漿繁雜過程。適用于跨度大于，穿筋，灌漿繁雜過程。適用于跨度大于6 m的樓板及大跨的樓板及大跨度梁。度梁。無粘結預應力束無粘結預應力束三、預應力混凝土結構的材料三、預應力混凝土結構的材料鋼筋鋼筋預應力鋼筋的強度越高越好。預應力鋼筋

7、的強度越高越好。而且在預應力混凝土制作和使用過程中，由于種種原因，預應力筋中預而且在預應力混凝土制作和使用過程中，由于種種原因，預應力筋中預先施加的張拉應力會產(chǎn)生損失，因此，為使得扣除應力損失后仍具有較先施加的張拉應力會產(chǎn)生損失，因此，為使得扣除應力損失后仍具有較高的張拉應力，高的張拉應力，也必須使用高強鋼筋（絲）作預應力筋。也必須使用高強鋼筋（絲）作預應力筋。 為避免在超載情況下發(fā)生脆性破斷，預應力筋還必須為避免在超載情況下發(fā)生脆性破斷，預應力筋還必須具有一定的塑性具有一定的塑性。同時還要求具有良好的加工性能，以滿足對鋼筋焊接、鐓粗的加工要求。同時還要求具有良好的加工性能，以滿足對鋼筋焊接、

8、鐓粗的加工要求。對鋼絲類預應力筋，還要求具有對鋼絲類預應力筋，還要求具有低松弛性低松弛性和與混凝土良好的粘結性能，和與混凝土良好的粘結性能，通常采用通常采用刻痕刻痕或或壓波壓波方法來提高與混凝土粘結強度。方法來提高與混凝土粘結強度。優(yōu)先使用優(yōu)先使用預應力鋼絞線預應力鋼絞線、鋼絲鋼絲和和熱處理鋼筋熱處理鋼筋刻痕鋼絲刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲螺旋肋鋼絲鋼絞線鋼絞線要求采用要求采用高強混凝土；高強混凝土；l可以施加較大的預壓應力，提高預應力效率；可以施加較大的預壓應力，提高預應力效率；l有利于減小構件截面尺寸，以適用大跨度的要求；有利于減小構件截面尺寸，以適用大跨度的要求；l具有較高的彈性模量，有利于提高截

9、面抗彎剛度，減少預壓時具有較高的彈性模量，有利于提高截面抗彎剛度，減少預壓時的彈性回縮；的彈性回縮；l徐變較小，有利于減少徐變引起的預應力損失；徐變較小，有利于減少徐變引起的預應力損失；l與鋼筋有較大粘結強度，減少先張法預應力筋的應力傳遞長度；與鋼筋有較大粘結強度，減少先張法預應力筋的應力傳遞長度；l有利于提高局部承壓能力，便于后張錨具的布置和減小錨具墊有利于提高局部承壓能力，便于后張錨具的布置和減小錨具墊板的尺寸；板的尺寸；l強度早期發(fā)展較快，可較早施加預應力，加快施工速度，提高強度早期發(fā)展較快，可較早施加預應力，加快施工速度，提高臺座、模具、夾具的周轉率，降低間接費用臺座、模具、夾具的周轉

10、率，降低間接費用 一般預應力混凝土構件的混凝土強度等級不低于一般預應力混凝土構件的混凝土強度等級不低于C30，當采用高強，當采用高強鋼絲時不低于鋼絲時不低于C40?；炷粱炷了?、張拉控制應力與預應力損失四、張拉控制應力與預應力損失張拉控制應力張拉控制應力在張拉預應力筋對構件施加預應力時，張拉設備（千斤頂油壓表）在張拉預應力筋對構件施加預應力時，張拉設備（千斤頂油壓表）所控制的總張拉力所控制的總張拉力Np,con除以預應力筋面積除以預應力筋面積Ap得到的應力稱為張拉控得到的應力稱為張拉控制應力制應力s scon。張拉控制應力張拉控制應力s scon取值越高，預應取值越高，預應力筋對混凝土的預壓

11、作用越大，可力筋對混凝土的預壓作用越大，可以使預應力筋充分發(fā)揮作用。以使預應力筋充分發(fā)揮作用。但但s scon取值過高，可能會在張拉時取值過高，可能會在張拉時引起破斷事故，產(chǎn)生過大應力松弛。引起破斷事故，產(chǎn)生過大應力松弛。因此，因此，規(guī)范規(guī)范規(guī)定了張拉控制應規(guī)定了張拉控制應力限值力限值s scon。為避免為避免s scon的取值過低，影響預應力筋充分發(fā)揮作用，的取值過低，影響預應力筋充分發(fā)揮作用，規(guī)范規(guī)范規(guī)規(guī)定定s scon不應小于不應小于0.4 fptk。張拉控制應力限值scon張拉方法鋼筋種類先張法后張法預應力鋼絲、鋼絞線熱處理鋼筋0.75 fptk0.70 fptk0.75 fptk0.

12、65 fptkpconpconAN, s s一般要求一般要求應有應有較大抗裂度和剛度較大抗裂度和剛度，對受彎構件，對受彎構件，寬高比宜小寬高比宜小，翼緣和腹扳，翼緣和腹扳的厚度不宜過大。梁高取普通鋼筋混凝土構件的的厚度不宜過大。梁高取普通鋼筋混凝土構件的70%；受彎構件的受彎構件的預拉區(qū)設非預應力鋼筋預拉區(qū)設非預應力鋼筋；為控制裂縫寬度，計算確定；為控制裂縫寬度，計算確定受拉區(qū)預應力鋼筋的配筋；受拉區(qū)預應力鋼筋的配筋；預應力屋面梁和吊車梁等構件，為防止由于施加預應力而產(chǎn)生預預應力屋面梁和吊車梁等構件，為防止由于施加預應力而產(chǎn)生預拉區(qū)裂縫，以及減少支座附近的主拉應力，拉區(qū)裂縫，以及減少支座附近的

13、主拉應力，支座處預應力鋼筋彎支座處預應力鋼筋彎起起；端部非對稱布置的預應力鋼筋應在端部端部非對稱布置的預應力鋼筋應在端部0.2h范圍用范圍用附加鋼筋加強附加鋼筋加強；對槽形板，為防止產(chǎn)生縱向裂縫，應在端部對槽形板，為防止產(chǎn)生縱向裂縫，應在端部100mm范圍附加范圍附加不少不少于于2根根橫向鋼筋；橫向鋼筋；構件端部凹進，加構造鋼筋；端部全部彎起的受彎構件，或只直構件端部凹進，加構造鋼筋；端部全部彎起的受彎構件，或只直線配筋的先張法構件，當端部焊接下部支撐，考慮收縮徐變等不線配筋的先張法構件，當端部焊接下部支撐，考慮收縮徐變等不利應吸納，在端部設非預應力縱向構造鋼筋。利應吸納，在端部設非預應力縱向

14、構造鋼筋。預應力損失預應力損失預應力筋張拉后，由于混凝土和鋼材的性質(zhì)以及制作方法上原因，預應力筋張拉后，由于混凝土和鋼材的性質(zhì)以及制作方法上原因，預應力筋中應力會從預應力筋中應力會從s scon逐步減少逐步減少，并經(jīng)過相當長的時間才會最終，并經(jīng)過相當長的時間才會最終穩(wěn)定下來，這種應力降低現(xiàn)象稱為預應力損失。穩(wěn)定下來，這種應力降低現(xiàn)象稱為預應力損失。 由于預應力的通過張拉預應力筋得到，由于預應力的通過張拉預應力筋得到，凡是能使預應力筋產(chǎn)生縮短凡是能使預應力筋產(chǎn)生縮短的因素，都將引起預應力損失，的因素，都將引起預應力損失，主要有：主要有：錨固損失錨固損失s s1111：錨具變形引起預應力筋的回縮、滑移錨具變形引起預應力筋的回縮、滑移摩擦損失摩擦損失s s1212 ：在預應力筋張拉過程中，后張法在預應力筋張拉過程中，后張法預應力筋與孔道壁預應力筋與孔道壁之間的摩擦之間的摩擦，先張法預應力筋與錨具之間以及折點處的摩擦，也會，先張法預應力筋與錨具之間以及折點處的摩擦，也會使張拉應力造成損失。使張拉應力造成損失。溫差損失溫差損失s s1313 ：先張法中的先張法中的熱養(yǎng)護引起的溫差損失熱養(yǎng)護引起的溫差損失應力松弛損失應力