第9章预应力混凝土构件的计算8.ppt

1、第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算 第第9 9章章 预应力混凝土构件的计算预应力混凝土构件的计算9.1 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念9.2 施加预应力的方法和锚具施加预应力的方法和锚具9.3 预应力混凝土材料要求预应力混凝土材料要求9.4 张拉控制应力与预应力损失张拉控制应力与预应力损失9.5 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算9.1 预应力混凝土的基本知识预应力混凝土的基本知识1、非预应力混凝土受拉及受弯构件具有自身的一些缺点：非预应力混凝土受拉及受弯构件具有自身的一些缺点

2、：(1)混凝土抗裂性差。混凝土抗裂性差。混混凝凝土土抗抗拉拉强强度度和和极极限限拉拉应应变变值值都都很很小小，其其极极限限拉拉应应变变约约为为(1.01.5)10-4，此此时时钢钢筋筋应应变变仅仅为为屈屈服服应应变变的的10%左左右右。若若使使构构件件在在使使用用荷荷载载下下不不出出现现裂裂缝，则需很大截面；缝，则需很大截面；(2)钢筋和混凝土的强度不能得到充分发挥。钢筋和混凝土的强度不能得到充分发挥。(3)结构自重大。结构自重大。钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。9.1.1 预应力混凝土的基本原

3、理预应力混凝土的基本原理预应力混凝土的特点预应力混凝土的特点第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算2、预应力混凝土的优点：、预应力混凝土的优点：(1)可可延延缓缓混混凝凝土土构构件件的的开开裂裂，提提高高构构件件的的抗抗裂裂性性和和抗抗渗渗性性，改改善善结结构构的的耐耐久久性；性；(2)可提高构件刚度，减小变形；可提高构件刚度，减小变形；(3)充分发挥材料高强度性能，节约钢筋，减轻自重，降低造价；充分发挥材料高强度性能，节约钢筋，减轻自重，降低造价；(4)提高构件的抗剪性能、受压构件的稳定性及抗疲劳性等。提高构件的抗剪性能、受压构件的稳定性及抗疲劳性等。3、缺点：、缺点：构造

4、、施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂，且延性较差。构造、施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂，且延性较差。成本高，材料质量要求高，技术水平要求高。成本高，材料质量要求高，技术水平要求高。第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算4、预预应应力力混混凝凝土土结结构构的的定定义义：在在混混凝凝土土结结构构承承受受使使用用荷荷载载之之前前，对对其其受受拉拉区区预预先先施施加加压压应应力力，使使构构件件在在使使用用荷荷载载下下产产生生的的拉拉应应力力很很大大部部分分被被预预压压应应力力抵抵消。由此达到改善普通混凝土缺点的目的。消。由此达到改善普通混凝土缺点的目的。预压力作用下：截面下压上预压力

5、作用下：截面下压上拉或全截面受压。拉或全截面受压。外荷载作用下：截面下拉上外荷载作用下：截面下拉上压。压。共同作用下：截面下拉上压共同作用下：截面下拉上压或全截面受压。或全截面受压。第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算9.1.2 预应力混凝土的分类预应力混凝土的分类1 按照张拉钢筋与浇捣混凝土的先后次序分为：按照张拉钢筋与浇捣混凝土的先后次序分为：先张法：先张法：先张拉预应力钢筋再浇灌混凝土。先张拉预应力钢筋再浇灌混凝土。后张法：后张法：先浇灌混凝土，待先浇灌混凝土，待混凝土达到混凝土达到规定规定强度后强度后再张拉钢筋。再张拉钢筋。后张法又可分为灌浆和非灌浆两种：后张法又可

6、分为灌浆和非灌浆两种：灌灌浆浆预预应应力力混混凝凝土土：浇浇砼砼，预预留留孔孔道道达达到到强强度度，穿穿筋筋张张拉拉钢钢筋筋，锚固锚固孔道灌浆，使预应力钢筋与混凝土成为整体。孔道灌浆，使预应力钢筋与混凝土成为整体。非非灌灌浆浆预预应应力力混混凝凝土土：在在浇浇筑筑混混凝凝土土构构件件时时不不需需要要留留孔孔道道及及灌灌浆浆，将将预预应应力力钢钢筋筋束束按按设设计计部部位位放放入入构构件件模模板板内内，然然后后浇浇捣捣混混凝凝土土并并养养护护。当当构构件件混混凝凝土土达达到到设设计计强强度度后后，在在构构件件上上直直接接张张拉拉预预应应力力钢钢筋筋束束至至控控制制应应力力，并并用用锚锚具具将将预

7、预应应力力钢钢筋筋束束两两端端锚锚固固在在构构件件的的端端部部，张张拉拉预预应应力钢筋的同时，构件受到预压应力。力钢筋的同时，构件受到预压应力。第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算2 按照截面上应力分布特点分为：按照截面上应力分布特点分为：全全预预应应力力：在在使使用用荷荷载载作作用用下下，构构件件截截面面受受拉拉边边缘缘上上的的混混凝凝土土不不产产生生拉拉应应力力，即即保保持持压压应应力力或或零零应应力力工工作作状状态态。相相当当于于规规范范中中裂裂缝缝控控制等级为一级，即严格要求不允许出现裂缝的构件。制等级为一级，即严格要求不允许出现裂缝的构件。部部分分预预应应力力：在

8、在使使用用荷荷载载作作用用下下，构构件件截截面面受受拉拉边边缘缘上上的的混混凝凝土土允允许许产生拉应力或裂缝产生拉应力或裂缝。部分预应力部分预应力分为分为A类和类和B类：类：A类类：构构件件预预压压区区混混凝凝土土正正截截面面拉拉应应力力不不超超过过规规定定的的容容许许值值，相相当当于于规规范范中中裂裂缝缝控控制制等等级级为为二二级级，即即一一般般情情况况下下要要求求不不出出现现裂裂缝缝的的构构件。件。B类类：构构件件预预压压区区混混凝凝土土正正截截面面拉拉应应力力允允许许超超过过规规定定的的容容许许值值，但但最最大大裂裂缝缝宽宽度度不不超超过过允允许许值值。相相当当于于规规范范中中裂裂缝缝控

9、控制制等等级级为为三三级级，即即允许出现裂缝的构件。允许出现裂缝的构件。第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算 3 按照预应力钢筋与混凝土之间有无粘结划分：按照预应力钢筋与混凝土之间有无粘结划分：有有粘粘结结预预应应力力：通通过过预预应应力力钢钢筋筋与与混混凝凝土土之之间间的的粘粘结结应应力力将将预预应应力力施施加加给给混混凝凝土土构构件件，如如先先张张法法预预应应力力混混凝凝土土构构件件、后后张张法法中中的的灌灌浆浆预预应应力力混混凝凝土土构构件等。件等。无无粘粘结结预预应应力力：通通过过构构件件上上两两端端的的锚锚具具，将将预预应应力力施施加加在在构构件件上上。如如后后张

10、张法中的非灌浆预应力混凝土构件。法中的非灌浆预应力混凝土构件。第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算9.2 施加预应力的方法和锚具施加预应力的方法和锚具9.2.1 预加应力的方法预加应力的方法1 先张法先张法张拉钢筋张拉钢筋支模、浇砼支模、浇砼砼达到一定强度剪丝砼达到一定强度剪丝第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算2 后张法后张法通过锚具传递预应力的。通过锚具传递预应力的。浇砼，预留孔道浇砼，预留孔道穿筋、张拉、锚固穿筋、张拉、锚固孔道灌浆孔道灌浆第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算9.2.2 锚具锚具夹夹具具和和锚锚具具是是指指在在制

11、制作作预预应应力力混混凝凝土土构构件件时时锚锚固固预预应应力力钢钢筋筋的的工工具具。能能够够取取下下重重复复使使用用的的锚锚具具为为称称夹夹具具（或或非非工工作作锚锚具具）；永永久久固固定定在在构构件件上上的的工工具具称称为锚具（工作锚具）。为锚具（工作锚具）。夹具和锚具主要依靠摩阻、握裹和承压锚固来夹住或锚住预应力钢筋。夹具和锚具主要依靠摩阻、握裹和承压锚固来夹住或锚住预应力钢筋。夹夹具具和和锚锚具具应应具具有有足足够够的的强强度度和和刚刚度度，锚锚固固性性好好，构构造造简简单单，使使用用方方便便，节节约材料，价格低，安全可靠。约材料，价格低，安全可靠。第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预

12、应力混凝土构件计算1 锚块锚塞型锚块锚塞型由钢制锚环和锚塞组成。由钢制锚环和锚塞组成。第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算2 螺杆螺帽型螺杆螺帽型锚具由螺丝端杆和螺帽两部分组成。锚具由螺丝端杆和螺帽两部分组成。主主要要用用于于锚锚固固冷冷拉拉粗粗钢钢筋筋（直直径径为为2232mm）及及精精轧轧螺螺纹纹粗粗钢钢筋筋（直直径径为为2532mm）。）。第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算3 镦头型锚具镦头型锚具是利用钢丝的镦粗头来锚固预应力钢丝的一种锚具。是利用钢丝的镦粗头来锚固预应力钢丝的一种锚具。由锚环、螺母及锚板组成。由锚环、螺母及锚板组成。主要用于锚固

13、多根直线预应力高强钢丝。主要用于锚固多根直线预应力高强钢丝。第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算9.3 预应力混凝土的材料要求预应力混凝土的材料要求1 钢筋主要有钢绞线、钢丝和热处理钢筋三大类。钢筋主要有钢绞线、钢丝和热处理钢筋三大类。强强度度高高。可可以以提提高高钢钢筋筋与与混混凝凝土土之之间间的的粘粘结结应应力力；对对采采用用后后张张法法的的构构件件，可提高锚固端的局部承压承载力。混凝土强度高，还可减小构件截面尺寸。可提高锚固端的局部承压承载力。混凝土强度高，还可减小构件截面尺寸。具具有有一一定定的的塑塑性性。为为防防止止预预应应力力混混凝凝土土构构件件发发生生脆脆性性

14、破破坏坏，要要求求预预应应力力钢钢筋具有一定的伸长率。一般要求极限伸长率大于筋具有一定的伸长率。一般要求极限伸长率大于4%。良良好好的的加加工工性性能能。要要求求有有良良好好的的可可焊焊性性，同同时时要要求求钢钢筋筋“镦镦粗粗”后后并并不不影影响其原来的物理力学性能。响其原来的物理力学性能。与与混混凝凝土土之之间间有有较较好好的的粘粘结结作作用用。对对先先张张法法预预应应力力混混凝凝土土构构件件，当当用用高高强强度钢丝时，其表面应进行度钢丝时，其表面应进行“刻痕刻痕”或或“压波压波”处理。处理。第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算2 混凝土混凝土强强度度高高。预预应应力力钢

15、钢筋筋有有很很大大的的张张拉拉应应力力，再再加加上上荷荷载载作作用用，及及为为抵抵消消各各种种预应力损失需要采用较高的张拉应力，要求预应力钢筋具有较高的抗拉强度。预应力损失需要采用较高的张拉应力，要求预应力钢筋具有较高的抗拉强度。收缩、徐变小。收缩、徐变小。以减小收缩、徐变引起的预应力损失。以减小收缩、徐变引起的预应力损失。快硬、早强。快硬、早强。可尽早施加预应力，加快施工进度。可尽早施加预应力，加快施工进度。规规范范规规定定，预预应应力力混混凝凝土土构构件件的的混混凝凝土土强强度度等等级级不不应应低低于于C30。对对采采用用钢钢绞绞线线、钢钢丝丝、热热处处理理钢钢筋筋作作预预应应力力钢钢筋筋

16、的的构构件件，特特别别是是大大跨跨度度结结构构，混混凝凝土土强度等级不宜低于强度等级不宜低于C40。第第9 9章章 预应力混凝土构件计算预应力混凝土构件计算9.4.1 张拉控制应力张拉控制应力 con9.4 张拉控制应力与预应力损失张拉控制应力与预应力损失张张拉拉控控制制应应力力是是指指预预应应力力钢钢筋筋在在进进行行张张拉拉时时所所控控制制达达到到的的最最大大应应力力值值。通通常常用用张张拉拉设设备备（如如千千斤斤顶顶油油压压表表）所所指指示示的的总总张张拉拉力力除除以以预预应应力力钢钢筋筋截截面面面面积积而得到的应力值。而得到的应力值。控制应力确定原则：控制应力确定原则：如如果果张张拉拉控控制制应应力力取取值值过过低低，则则预预应应力力钢钢筋筋经经过过各各种种损损失失后后，不不能能有有效效地地提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。如如果果取取值值过过大大，钢钢筋筋易易达达到到屈屈服服强强度度，个个别别钢钢筋筋可可能能脆脆断断，导导致致构构件件脆脆性性破破坏坏，可可能能引引起起预预拉拉区区混混凝凝土土开开裂裂或或后后张张法法构构件件端端部部混混凝凝土