預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理

東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第七十講主講教師：曹雙寅舒贛平12/6/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第70講:預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理(1/16)

內(nèi)容提要（1/1）一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念

二、預(yù)應(yīng)力混凝土材料及錨夾具

三、張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失

四、預(yù)應(yīng)力的傳遞和局部承壓

五、本章要點(diǎn)

12/6/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第70講:預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理(2/16)

一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念（1/5）

1、預(yù)應(yīng)力的概念（1）預(yù)應(yīng)力：受荷載前預(yù)先對(duì)混凝土施加（壓）應(yīng)力（2）工作原理：預(yù)壓力可減少甚至抵消荷載產(chǎn)生的拉力

2施加預(yù)應(yīng)力的目的（1）將混凝土變成彈性材料預(yù)應(yīng)力是改變混凝土性能的手段無裂縫混凝土可用材料力學(xué)方法（2）利于使用高強(qiáng)鋼材極限狀態(tài)：承載力、裂縫、撓度問題：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不能充分利用高強(qiáng)鋼筋?。?）預(yù)加應(yīng)力的目的是荷載平衡預(yù)先施加與使用相反的荷載，抵消部分或全部外荷載12/6/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第70講:預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理(3/16)

一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念（2/5）3、預(yù)加應(yīng)力的效果（1）預(yù)應(yīng)力混凝土梁與鋼筋混凝土梁的比較裂縫及變形：裂縫遲、裂寬?。粍偠却?，反拱，撓度很小。鋼筋應(yīng)力變化（工作機(jī)理）相同處：彎矩由鋼筋和混凝土合力組成的力矩平衡不同處：RC梁主要靠鋼筋應(yīng)力的增加,內(nèi)力臂的變化不大PC梁主要靠內(nèi)力臂增加，預(yù)應(yīng)力筋處于高應(yīng)力裂縫閉合：超載時(shí)可能開裂，但卸載后裂縫會(huì)閉合預(yù)應(yīng)力被克服后：沒有本質(zhì)的不同，承載力與RC相同材料：預(yù)應(yīng)力構(gòu)件能較充分地利用高強(qiáng)材料12/6/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第70講:預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理(4/16)

一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念（3/5）（2）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)不開裂或延遲開裂、限制裂縫開展，提高結(jié)構(gòu)的耐久性合理、有效地利用高強(qiáng)鋼筋和高強(qiáng)混凝土提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度，使混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍擴(kuò)大施加預(yù)應(yīng)力是對(duì)結(jié)構(gòu)作了一次檢驗(yàn)，有利于保證質(zhì)量重復(fù)荷載下的抗疲勞性能較好。具有良好的裂縫閉合性能。提高抗剪性能

12/6/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第70講:預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理(5/16)

一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念（4/5）4、預(yù)加應(yīng)力的方法（1）先張法方法：在混凝土澆筑前張拉預(yù)應(yīng)力筋主要工序：張拉鋼筋并臨時(shí)錨固；制作構(gòu)件；放松鋼筋預(yù)應(yīng)力傳遞：通過預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)力（2）后張法方法：直接在成型的構(gòu)件上張拉預(yù)應(yīng)力筋主要工序：制作構(gòu)件并預(yù)留孔道；直接在構(gòu)件上張拉；用錨具錨固預(yù)應(yīng)力傳遞：錨具等

12/6/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第70講:預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理(6/16)

一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念（5/5）5、預(yù)應(yīng)力混凝土分類（1）按照預(yù)應(yīng)力程度分全預(yù)應(yīng)力混凝土定義：在使用荷載作用下受拉區(qū)不出現(xiàn)拉應(yīng)力優(yōu)點(diǎn)：抗裂性好、剛度大和抗疲勞性能好缺點(diǎn)：費(fèi)鋼材；反拱大；預(yù)拉區(qū)開裂；延性差；施工費(fèi)高部分預(yù)應(yīng)力混凝土定義：在使用荷載作用下受拉區(qū)已出現(xiàn)拉應(yīng)力或裂縫的優(yōu)點(diǎn)：克服全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的不足，可合理控制裂縫（2）按照預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)狀態(tài)分有粘結(jié):預(yù)應(yīng)力筋沿全長與周圍混凝土粘結(jié)無粘結(jié)：預(yù)應(yīng)力筋沿全長與混凝土不粘結(jié)、發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)12/6/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第70講:預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理(7/16)

二、預(yù)應(yīng)力混凝土材料及錨夾具（1/1）1預(yù)應(yīng)力混凝土材料（1）混凝土：高強(qiáng)度、低徐變、低收縮（2）預(yù)應(yīng)力筋：高強(qiáng)度、低松馳、具有一定的塑性（3）灌漿材料（一般采用純水泥漿）：強(qiáng)度、流動(dòng)性2、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的錨夾具（1）錨具和夾具夾具：能夠重復(fù)使用的錨具：留在構(gòu)件上不再取下的（2）幾種預(yù)應(yīng)力筋常用的錨具群錨錨具JM型錨具螺絲端桿錨具鐓頭錨具弗式錨具12/6/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第70講:預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理

（1）

下一講的主要內(nèi)容1、預(yù)應(yīng)力的損失2、局部承壓的驗(yàn)算12/6/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第七十一講主講教師：曹雙寅舒贛平12/6/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第71講：預(yù)應(yīng)力力混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的的原理理(2)上一講講的內(nèi)內(nèi)容1、預(yù)應(yīng)應(yīng)力的的概念念和作作用2、預(yù)應(yīng)應(yīng)力混混凝土土構(gòu)件件和非非預(yù)應(yīng)應(yīng)力混混凝土土構(gòu)件件的異異同處處正常使使用方方面、、承載載力方方面、、材料料利用用方面面等3、預(yù)應(yīng)應(yīng)力混混凝土土構(gòu)件件的分分類按照施施工方方法分分、按按照應(yīng)應(yīng)力程程度分分、按按照粘粘結(jié)狀狀態(tài)分分11/27/2022工程結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原原理第71講：預(yù)應(yīng)力力混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的的原理理(8/16)三、張張拉控控制應(yīng)應(yīng)力和和預(yù)應(yīng)應(yīng)力損損失（1/5）1張拉控控制應(yīng)應(yīng)力con（1）定義：張拉拉設(shè)備備控制制的總總張拉拉力除除以預(yù)預(yù)應(yīng)力力鋼筋筋面積積（2）要求求不宜過過低：：使混混凝土土獲得得較高高的預(yù)預(yù)壓應(yīng)應(yīng)力不宜過過高：：構(gòu)件開開裂時(shí)時(shí)的荷荷載與與破獲獲時(shí)的的荷載載接近近施工時(shí)時(shí)(一束中中)可能個(gè)個(gè)別鋼鋼筋屈屈服或或斷裂裂規(guī)定：：最小值值：不不宜小小于0.4fptk最大值值：與與材料料和施施工方方法有有關(guān)11/27/2022工程結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原原理第71講：預(yù)應(yīng)力力混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的的原理理(9/16)三、張張拉控控制應(yīng)應(yīng)力和和預(yù)應(yīng)應(yīng)力損損失（2/5）2、預(yù)應(yīng)應(yīng)力損損失（1）定義義及影影響定義：由于于工藝藝和材材料等等原因因，初初始預(yù)預(yù)應(yīng)力力在將將不斷斷降低低影響：會(huì)降降低預(yù)預(yù)應(yīng)力力的效效果（2）損失失原因因、特特點(diǎn)、、影響響因素素、計(jì)計(jì)算方方法和和減少少措施施錨具變變形和和鋼筋筋內(nèi)縮縮引起起的預(yù)預(yù)應(yīng)力力損失失原因：：錨具具變形形、縫縫隙壓壓縮和和鋼筋筋在錨錨具中中內(nèi)縮縮滑移移等特點(diǎn)：：先、、后張張法均均有，，張拉拉端有有錨固固端無無，瞬瞬時(shí)完完成計(jì)算模模式：：（對(duì)對(duì)直線線鋼筋筋）：：減少措措施：：減少少墊片片數(shù)量量，增增加臺(tái)臺(tái)座的的長度度11/27/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理第71講：預(yù)應(yīng)力混凝凝土結(jié)構(gòu)的的原理(10/16)三、張拉控控制應(yīng)力和和預(yù)應(yīng)力損損失（3/5）鋼筋與孔道道壁之間的的摩擦引起起的預(yù)應(yīng)力力損失原因：預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼筋與與孔道壁（（轉(zhuǎn)向裝置置）之間的的摩擦作用用特點(diǎn)：先、、后張法均均有，與位位置有關(guān)，，瞬時(shí)完成成計(jì)算模式減少措施：：兩端張拉拉，超張拉拉加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)時(shí)預(yù)應(yīng)力筋筋與承拉設(shè)設(shè)備間溫差差引起的預(yù)預(yù)應(yīng)力損失失原因：T砼未成型,鋼筋伸長(變松)，T共同變形特點(diǎn)：先張張法有，與與升溫時(shí)砼砼結(jié)硬程度度有關(guān)計(jì)算方法：：減少措施：：兩次升溫溫，在鋼模模上張拉（（共同升溫溫）11/27/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理第71講：預(yù)應(yīng)力混凝凝土結(jié)構(gòu)的的原理(11/16)三、張拉控控制應(yīng)力和和預(yù)應(yīng)力損損失（4/5）預(yù)應(yīng)力鋼筋筋的應(yīng)力松松弛引起的的預(yù)應(yīng)力損損失原因：鋼筋筋松馳和徐徐變特點(diǎn)：先、、后張法均均有，需要要時(shí)間（初初期快）計(jì)算方法（（與鋼筋種種類、強(qiáng)度度和控制應(yīng)應(yīng)力有關(guān)））：措施：超張拉混凝土的收收縮和徐變變引起的預(yù)預(yù)應(yīng)力損失失原因：混凝凝土的收縮縮和徐變特點(diǎn)：先、、后張法均均有，需要要時(shí)間（初初期快）計(jì)算方法：：l5=(45(25)+220pc/fcu’)/(1+15)修正：高濕濕度環(huán)境可可降低；干干燥環(huán)境應(yīng)應(yīng)增加?？煽紤]荷載載作用時(shí)間間的影響，，乘以不大大于1的系數(shù)措施：混凝凝土質(zhì)量，，控制pc/fcu’<0.5，增加非預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼筋11/27/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理第71講：預(yù)應(yīng)力混凝凝土結(jié)構(gòu)的的原理(12/16)三、張拉控控制應(yīng)力和和預(yù)應(yīng)力損損失（5/5）螺旋式預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼筋局局部擠壓混混凝土引起起的預(yù)應(yīng)力力損失原因：用螺螺旋預(yù)應(yīng)力力筋作配筋筋，混凝土土受擠壓變變形計(jì)算方法：：與直徑有有關(guān)，d<3m時(shí)取30N/mm2；d>3m時(shí)忽略。分批張拉引引起的損失失原因：分批批張拉時(shí)，，受后批張張拉使構(gòu)件件壓縮(或伸長)計(jì)算方法：：與在已張張拉筋處產(chǎn)產(chǎn)生的混凝凝土法向應(yīng)應(yīng)力有關(guān)（3）各階段預(yù)預(yù)應(yīng)力損失失的組合分批組合合內(nèi)容混凝土預(yù)壓壓前的損失失lI：混凝土預(yù)壓壓后的損失失lII：l（lI+lII）最小限量：100（先張法）），80（后張法））11/27/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理第71講：預(yù)應(yīng)力混凝凝土結(jié)構(gòu)的的原理(13/16)四、預(yù)應(yīng)力力的傳遞和和局部承壓壓（1/3）1、先張法預(yù)預(yù)應(yīng)力筋的的應(yīng)力傳遞遞長度和錨錨固長度（1）預(yù)應(yīng)力筋筋的預(yù)應(yīng)力力傳遞長度度先張法構(gòu)件件的“自自錨”原因：鋼筋筋和混凝土土的粘結(jié)作作用應(yīng)力特點(diǎn)：：端部為零零，逐漸增增大至最大大。傳遞長度：應(yīng)力由零增增至最大所所需長度說明：ltr內(nèi)預(yù)應(yīng)力效效果差，應(yīng)應(yīng)按實(shí)際應(yīng)應(yīng)力（按照照線性）ltr與預(yù)應(yīng)力筋筋的種類和和直徑、混混凝土強(qiáng)度度等有關(guān)（2）預(yù)應(yīng)力筋筋的錨固長長度預(yù)應(yīng)力筋的的錨固長度度la應(yīng)較其傳遞遞長度ltr大。11/27/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理第71講：預(yù)應(yīng)力混凝凝土結(jié)構(gòu)的的原理(14/16)四、預(yù)應(yīng)力力的傳遞和和局部承壓壓（2/3）2、局部受壓壓承載力計(jì)計(jì)算（1）特點(diǎn)后張法構(gòu)件件錨具的墊墊板下的混混凝土承受受較大的局局部應(yīng)力局部應(yīng)力分分布復(fù)雜（2）局部受壓壓承載力計(jì)計(jì)算要求：不開裂，無無過大變形形（下陷））足夠的局部部抗壓承載載力截面尺寸驗(yàn)驗(yàn)算：Fl≤1.35βcβlfcAln受壓承載力力驗(yàn)算：間接鋼筋對(duì)對(duì)混凝土約約束的折減減系數(shù)ρv間接鋼筋的的體積配筋筋率11/27/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理第71講：預(yù)應(yīng)力混凝凝土結(jié)構(gòu)的的原理(15/16)四、預(yù)應(yīng)力力的傳遞和和局部承壓壓（3/3）混凝土局部部受壓時(shí)的的強(qiáng)度提高高系數(shù)局部壓力設(shè)設(shè)計(jì)值，F(xiàn)l=1.2σconAp局部受壓時(shí)時(shí)的計(jì)算底底面積，按按同心、對(duì)對(duì)稱的原則則確定βcor配置間接鋼鋼筋的局部部受壓承載載力提高系系數(shù)11/27/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)原理第71講：預(yù)應(yīng)力混凝土土結(jié)構(gòu)的原理理(16/16)五、本章要點(diǎn)點(diǎn)（1/1）1、預(yù)應(yīng)力的概概念：目的、、效果和分類類2、張拉控制應(yīng)應(yīng)力的定義3、預(yù)應(yīng)力損失失原因、減少少措施、組合合和計(jì)算方法法4、先張法構(gòu)件件端部鋼筋應(yīng)應(yīng)力的傳遞特特點(diǎn)5、局部受壓設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算。11/27/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)原理東南大學(xué)遠(yuǎn)程程教育結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理第七十二二講主講教師：曹曹雙寅舒舒贛平11/27/2022工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)原理第72講：預(yù)應(yīng)力混凝土土結(jié)構(gòu)的原理理(3)上一講的內(nèi)容容1、張拉拉控制制應(yīng)力力定義及及要求求2、預(yù)應(yīng)應(yīng)力損損失分類、、特點(diǎn)點(diǎn)和控控制11/27/2022工程結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原原理第72講：預(yù)應(yīng)力力混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的的原理理(13/16)四、預(yù)預(yù)應(yīng)力力的傳傳遞和和局部部承壓壓（1/3）1、先張張法預(yù)預(yù)應(yīng)力力筋的的應(yīng)力力傳遞遞長度度和錨錨固長長度（1）預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋筋的預(yù)預(yù)應(yīng)力力傳遞遞長度度先張法法構(gòu)件件的““自自錨””原因：：鋼筋筋和混混凝土土的粘粘結(jié)作作用應(yīng)力特特點(diǎn)：：端部部為零零，逐逐漸增增大至至最大大。傳遞長長度：應(yīng)力由由零增增至最最大所所需長長度說明：ltr內(nèi)預(yù)應(yīng)應(yīng)力效效果差差，應(yīng)應(yīng)按實(shí)實(shí)際應(yīng)應(yīng)力（（按照照線性性）ltr與預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋筋的種種類和和直徑徑、混混凝土土強(qiáng)度度等有有關(guān)（2）預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋筋的錨錨固長長度預(yù)應(yīng)力力筋的的錨固固長度度la應(yīng)較其其傳遞遞長度度ltr大。11/27/2022工程結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原原理第72講：預(yù)應(yīng)力力混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的的原理理(14/16)四、預(yù)預(yù)應(yīng)力力的傳傳遞和和局部部承壓壓（2/3）2、局部部受壓壓承載載力計(jì)計(jì)算（1）特點(diǎn)點(diǎn)后張法法構(gòu)件件錨具具的墊墊板下下的混混凝土土承受受較大大的局局部應(yīng)應(yīng)力局部應(yīng)應(yīng)力分分布復(fù)復(fù)雜（2）局部部受壓壓承載載力計(jì)計(jì)算要求：不開裂裂，無無過大大變形形（下下陷））足夠的的局部部抗壓壓承載載力截面尺尺寸驗(yàn)驗(yàn)算：Fl≤1.35βcβlfcAln受壓承承載力力驗(yàn)算算：間接鋼鋼筋對(duì)對(duì)混凝凝土約約束的的折減減系數(shù)數(shù)ρv間接鋼鋼筋的的體積積配