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1、 预应力混凝土构件预应力混凝土的基本知识预应力混凝土的基本知识一、一般概念一、一般概念1、钢筋混凝土的缺点、钢筋混凝土的缺点 算例：跨度为算例：跨度为5.2m的简支梁，截面的简支梁，截面尺寸为尺寸为200450 ，作用均布活荷载，作用均布活荷载标准值标准值 =10 kN/m，均布恒荷载，均布恒荷载 =5kN/m。L L0L2 L0采用高强度钢筋采用高强度钢筋计算跨度计算跨度 (m).5.210.45.2截面尺寸截面尺寸200450400900200450恒荷载恒荷载 (kN/m)5205活荷载活荷载 (kN/m)101010弯矩设计值弯矩设计值(kN.m)67.6513.9667.6钢筋强度钢
2、筋强度( N/mm2) 300300580配筋面积配筋面积(mm2)6032106308弯矩标准值弯矩标准值(kN.m)50.7405.650.7跨中挠度跨中挠度 f(mm) 16.4738.132.2钢筋应力钢筋应力( N/mm2) 232264453裂缝宽度裂缝宽度(mm) 0.270.400.75钢筋混凝土的适用范围钢筋混凝土的适用范围 钢筋混凝土的缺点钢筋混凝土的缺点 抗拉强度低抗拉强度低 自重大自重大 不能充分利用高强材料不能充分利用高强材料2、预应力的基本概念、预应力的基本概念 3、预应力混凝土的原理、预应力混凝土的原理 可能产生以下三种情况可能产生以下三种情况: 4、预应力在日常
3、生活中的应用、预应力在日常生活中的应用5、预应力混凝土的优点、预应力混凝土的优点 提高构件的抗裂度；提高构件的抗裂度； 提高了构件的刚度；提高了构件的刚度； 充分利用高强度材料；充分利用高强度材料； 提高构件的耐久性；提高构件的耐久性； 受剪承载力提高：受剪承载力提高： 先张法先张法：先张拉钢筋，后浇筑混凝土。：先张拉钢筋，后浇筑混凝土。二、施加预应力的方法二、施加预应力的方法预应力是靠钢筋和混凝土之间的黏结力传递。预应力是靠钢筋和混凝土之间的黏结力传递。后张法后张法：先浇筑混凝土，后再张拉钢筋。：先浇筑混凝土，后再张拉钢筋。预预应力主要靠钢筋端部的锚具来传递。应力主要靠钢筋端部的锚具来传递。
4、后张无粘结预应力后张无粘结预应力 （1）预应力钢筋预应力钢筋 高强度；高强度；三、材料要求三、材料要求具有一定的塑性；具有一定的塑性；良好的加工性能；良好的加工性能；与混凝土之间有较好的黏结力；与混凝土之间有较好的黏结力；对预应力钢筋的要求对预应力钢筋的要求 常用的预应力筋的种类常用的预应力筋的种类 冷拉低合金钢筋冷拉低合金钢筋 中高强钢丝中高强钢丝 钢绞线钢绞线 热处理钢筋热处理钢筋（2）混凝土）混凝土强度高强度高 ；收缩、徐变小；收缩、徐变小；快硬、早强；快硬、早强； 一、张拉控制应力一、张拉控制应力 con 张拉控制应力张拉控制应力是指张拉预应力钢筋时所控制的最大是指张拉预应力钢筋时所控
5、制的最大应力值。应力值。 确定原则确定原则:既不能过高既不能过高,也不能过低。也不能过低。预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定张拉控制应力限值con张拉方法钢筋种类先张法后张法预应力钢丝、钢绞线热处理钢筋0.75 fptk0.70 fptk0.75 fptk0.65 fptk 不应小于不应小于0.4 五、预应力损失及其组合五、预应力损失及其组合（1）预应力损失的组成）预应力损失的组成1） 锚固回缩损失锚固回缩损失l1 当为当为直线型预应力钢筋直线型预应力钢筋时时 slEla1锚具变形和钢筋内缩值a（mm）锚 具 类 别a支承式锚具（钢丝束镦头锚具等） ：螺帽缝隙每块后加
6、垫板的缝隙11锥塞式锚具（钢丝束的钢质锥形锚具等）5有顶压时5夹片式锚具无顶压时682 2）摩擦损失）摩擦损失 l2（后张法）（后张法）21 1lconkxe当0.2kx2 ()lconkx钢丝束、钢绞线摩擦系数 孔道成型方式 预埋金属波纹管 预埋钢管 抽芯成型 无粘结预应力钢绞线 0.0015 0.0010 0.0015 0.0035 0.25 0.25 0.55 0.09 3）温差损失）温差损失 l3 （先张法）（先张法）4）钢筋应力松弛损失钢筋应力松弛损失l4钢丝和钢绞线钢丝和钢绞线 普通松弛普通松弛：conptkconlf)5 . 0(4 . 04 低松弛：低松弛：当当 con0.7f
7、ptk时，时，conptkconlf)5 . 0(125. 04当当0.7fptk Ncr，在裂缝截面轴力全部由钢筋承担，即在裂缝截面轴力全部由钢筋承担，即第十章 预应力混凝土构件受力性能分析10.1 轴心受拉构件（4）极限轴力：极限轴力：syppyuAfAfN当预应力筋的应力达到起抗拉强度时，达到极限轴力当预应力筋的应力达到起抗拉强度时，达到极限轴力二、二、后张法后张法混凝土预压应力混凝土预压应力 弹性压缩应力损失弹性压缩应力损失 =0 npnplconpcANAA)(npnslplconpcANAAA5)(1、施工阶段应力分析施工阶段应力分析第十章 预应力混凝土构件受力性能分析10.1 轴
8、心受拉构件（1）消压状态消压状态pcElconp02、使用阶段应力分析、使用阶段应力分析0pc00ANpc消压轴力消压轴力pcpccNcAN0第十章 预应力混凝土构件受力性能分析10.1 轴心受拉构件（2）开裂轴力：开裂轴力：tkpcpccfAN0当 时0)(AfNtkpccr（3）开裂后开裂后： 00spsppAANNNAANsppAANN00NNcr，在裂缝截面轴力全部由钢筋承担，即在裂缝截面轴力全部由钢筋承担，即第十章 预应力混凝土构件受力性能分析10.1 轴心受拉构件（4）极限轴力：极限轴力：syppyuAfAfN当预应力筋的应力达到起抗拉强度时，达到极限轴力当预应力筋的应力达到起抗拉
9、强度时，达到极限轴力三、先、后张法的比较三、先、后张法的比较1 1、施工阶段的比较、施工阶段的比较先张法先张法 后张法后张法1 1、施工阶段计算构件面积时：先张法用、施工阶段计算构件面积时：先张法用A0，后张法用后张法用An 2 2、条件相同的轴拉构件，先张法的预应力钢筋中的有效预应、条件相同的轴拉构件，先张法的预应力钢筋中的有效预应力比后张法小。力比后张法小。3 3、先张法的混凝土预压力小于后张法。、先张法的混凝土预压力小于后张法。pcEPlconplconp00)(ANAApplconpc005)(ANAAApslplconpcnpnslplconpcANAAA5)(npnplconpcA
10、NAA)(2 2、使用阶段的比较、使用阶段的比较无论先张法还是后张法，无论先张法还是后张法，N N0 0、N Ncrcr的计算公式具有对的计算公式具有对应相同的形式，只是计算应相同的形式，只是计算 时不同；时不同；pc四、预构件与普构件比较四、预构件与普构件比较 施工阶段钢筋和混凝土所处的应力状态不同；施工阶段钢筋和混凝土所处的应力状态不同； 预构件出现裂缝比普构件迟得多，但开裂荷载与破坏预构件出现裂缝比普构件迟得多，但开裂荷载与破坏荷载荷载接近；接近； 预构件与条件相同的普构件承载力相同预构件与条件相同的普构件承载力相同； 一、一、使用阶段的使用阶段的验算验算 1、正截面强度计算：正截面强度
11、计算： 0yspypNf AfA2、抗裂验算：抗裂验算： 、对严格要求不出现裂缝的构件、对严格要求不出现裂缝的构件（一级构件一级构件） 00pckAN10.3 10.3 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 、对一般要求不出现裂缝的构件、对一般要求不出现裂缝的构件（二（二级构件级构件） 标准组合：标准组合：准永久组合准永久组合：tkpcfANk000pcqANspteteAAA、对允许出现裂缝的构件、对允许出现裂缝的构件（三（三级构件级构件） )08. 09 . 1 (2 . 2maxteeqsskdcEwsppkskAANN0 二、施工阶段二、施工阶段局部受压局部受压
12、验算验算 （1）局部承压时的应力分布）局部承压时的应力分布 n1.35lclclFf A （2）局部受压承载力计算局部受压承载力计算 、端部受压截面尺寸验算端部受压截面尺寸验算 不满足时不满足时: 加大局部受压面积；加大局部受压面积； 调整锚具位置；调整锚具位置； 提高混凝土强度等级。提高混凝土强度等级。 、局部受压承载力计算、局部受压承载力计算n2lclcvcorylFffA corcorlAA11 122 2ssvcorn A ln A lAs14ssvcorAds方格网配筋方格网配筋 螺旋式配筋螺旋式配筋1、理解预应力混凝土的基本概念和受力特点；、理解预应力混凝土的基本概念和受力特点；2、了解预应力混凝土的分类与预应力钢筋的张拉方法；、了解预应力混凝土的分类与预应力钢筋的张拉方法；3、了解锚夹具特点、预应力钢筋的种类；、了解锚夹具特点、预应力钢筋的种类；4、熟练掌握张拉控制应力的概念及预应力损失的计算；、熟练掌握张拉控制应力的概念及预应力损失的计算；5、掌握预应力轴心受拉构件各阶段的截面应力分析方法；、掌握预应力轴心受拉构件各阶段的截面应力分析方法；6、了解预应力轴心受拉构件抗裂度验算、施工阶段的验算方、了解预应力轴心受拉构件抗裂度验算、施工阶段的验算方法；法；7、熟悉后张法构件端锚区的局部受压概念。、熟悉后张法构件端锚区的局部受压概念。本章的主要内容本章的主要内容