预应力混凝土构件.ppt

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1、第十章 预应力混凝土构件 钢筋混凝土受拉与受弯等构件，由于混凝土抗拉强度钢筋混凝土受拉与受弯等构件，由于混凝土抗拉强度及极限拉应变值都很低，所以在使用荷载作用下，及极限拉应变值都很低，所以在使用荷载作用下，通常是通常是带裂缝工作的带裂缝工作的。因而对使用上不允许开裂的构件，不能充。因而对使用上不允许开裂的构件，不能充分利用受拉钢筋的强度。为了要满足变形和裂缝控制的要分利用受拉钢筋的强度。为了要满足变形和裂缝控制的要求，则需增大构件的截面尺寸和用钢量，这将导致自重过求，则需增大构件的截面尺寸和用钢量，这将导致自重过大，使钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构大，使钢筋混凝土结构用于大跨度或

2、承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。成为不可能或很不经济。因而，钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋是不能发挥因而，钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋是不能发挥其作用的其作用的。而提高混凝土强度等级对提高构件的抗裂性能。而提高混凝土强度等级对提高构件的抗裂性能和控制裂缝宽度的作用也不大。和控制裂缝宽度的作用也不大。一、概述一、概述一、概述一、概述10.1 10.1 预应力混凝土的概念预应力混凝土的概念10.1 预应力混凝土的概念第十章 预应力混凝土构件二、预应力混凝土的基本概念二、预应力混凝土的基本概念二、预应力混凝土的基本概念二、预应力混凝土的基本概念10.1 预应力混凝土的概念第十章 预应力混凝

3、土构件在在构构件件使使用用前前，通通过过预预加加外外力力，使使受受拉拉区区预预先先产产生生压压应应力力，以以抵抵消消或或减减小小外外荷荷载载产产生生拉拉应应力力，这这样样就就可可利利用用混混凝凝土土的的抗抗压压强强度度来来弥弥补补混混凝凝土土的的抗抗拉拉强强度度不不足足的的缺缺陷陷，达达到到防防止止受受拉拉区区混混凝凝土土过过早早开开裂裂的的要要求求，从从而而可可提提高高截截面面抗抗弯弯刚刚度度和和减减小小裂裂缝缝宽宽度度，甚甚至至可可以以做做到到在在使使用用荷荷载载下下不不出现裂缝。出现裂缝。10.1 预应力混凝土的概念第十章 预应力混凝土构件预应力在日常生活中的应用预应力在日常生活中的应用

4、木桶是用环向竹箍对桶壁预木桶是用环向竹箍对桶壁预先施加环向压应力。当桶中盛先施加环向压应力。当桶中盛水后，水压引起的拉应力小于水后，水压引起的拉应力小于预加压应力时，桶就不会漏水。预加压应力时，桶就不会漏水。从书架上取下一叠书，从书架上取下一叠书，由于受到双手施加的压力，由于受到双手施加的压力，这一叠书就如同一横梁，这一叠书就如同一横梁，可以承担全部书的重量。可以承担全部书的重量。10.1 预应力混凝土的概念第十章 预应力混凝土构件预应力混凝土主要优点是预应力混凝土主要优点是：抗裂性好，刚度大，节省材料，减小自重抗裂性好，刚度大，节省材料，减小自重：延缓裂缝的出现，：延缓裂缝的出现，减小裂缝宽

5、度；截面刚度显著提高，挠度减小，可建造大跨度结减小裂缝宽度；截面刚度显著提高，挠度减小，可建造大跨度结构。构。提高构件的抗剪承载力提高构件的抗剪承载力：施加纵向预应力可延缓斜裂缝的形成，：施加纵向预应力可延缓斜裂缝的形成，使受剪承载力得到提高。使受剪承载力得到提高。卸载后的结构变形或裂缝可得到恢复卸载后的结构变形或裂缝可得到恢复：由于预应力的作用，使：由于预应力的作用，使用活荷载移去后，裂缝会闭合，结构变形也会得到复位。用活荷载移去后，裂缝会闭合，结构变形也会得到复位。提高构件的疲劳承载力提高构件的疲劳承载力：预应力可降低钢筋的疲劳应力比，增：预应力可降低钢筋的疲劳应力比，增加钢筋的疲劳强度。

6、加钢筋的疲劳强度。提高受压构件的稳定性。提高受压构件的稳定性。预应力混凝土结构的缺点是：预应力混凝土结构的缺点是：需要增设施加预应力的设备，制需要增设施加预应力的设备，制作技术要求较高，施工周期较长。作技术要求较高，施工周期较长。10.1 预应力混凝土的概念第十章 预应力混凝土构件 适用于对裂缝要求严格的结构适用于对裂缝要求严格的结构；适用于跨度适用于跨度大、承受重型荷载的构件或动力荷载结构；大、承受重型荷载的构件或动力荷载结构；适用于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件适用于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件；预应力混凝土结构的应用预应力混凝土结构的应用10.1 预应力混凝土的概念注意：注

7、意：预应力混凝土不能提高构件的承载能力。也预应力混凝土不能提高构件的承载能力。也就是说，当截面和材料相同时，预应力混凝土与普通就是说，当截面和材料相同时，预应力混凝土与普通钢筋混凝土受弯构件的承载能力相同，与受拉区钢筋钢筋混凝土受弯构件的承载能力相同，与受拉区钢筋是否施加预应力无关。是否施加预应力无关。第十章 预应力混凝土构件三、预应力混凝土的分类三、预应力混凝土的分类 按照使用荷载下对截面拉应力控制要求的不同，预应力按照使用荷载下对截面拉应力控制要求的不同，预应力混凝土结构构件可分为三种：混凝土结构构件可分为三种：全预应力混凝土全预应力混凝土 全全预预应应力力混混全全凝凝土土是是指指在在各各

8、种种荷荷载载组组合合下下构构件件截截面面上上均均不不允允许许出出现现拉拉应应力力的的预预应应力力混混凝凝土土构构件件。大大致致相相当当于于裂裂缝缝控控制等级为一级的构件。制等级为一级的构件。有限预应力混凝土有限预应力混凝土有限预应力混凝土是按在短期荷载作用下，容许混凝土有限预应力混凝土是按在短期荷载作用下，容许混凝土承受某一规定拉应力值，但在承受某一规定拉应力值，但在长期荷载作用下，混凝土不得长期荷载作用下，混凝土不得受拉的要求设计。相当于裂缝控制等级为二级的构件。受拉的要求设计。相当于裂缝控制等级为二级的构件。10.1 预应力混凝土的概念第十章 预应力混凝土构件部分预应力混凝土部分预应力混凝

9、土部部分分预预应应力力混混凝凝土土是是按按在在使使用用荷荷载载作作用用下下，容容许许出出现现裂裂缝缝，但但最最大大裂裂宽宽不不超超过过允允许许值值的的要要求求设设计计。相相当当于于裂缝控制等级为三级的构件。裂缝控制等级为三级的构件。全全预预应应力力混混凝凝土土构构件件具具有有抗抗裂裂性性和和抗抗疲疲劳劳性性好好、刚刚度度大大等等优优点点，但但也也存存在在构构件件反反拱拱值值过过大大，延延性性差差，预预应应力力钢钢筋筋配配筋筋量量大大，施施加加预预应应力力工工艺艺复复杂杂、费费用用高高等等主主要要缺缺点点。因因此此适适当当降降低低预预应应力力，做做成成有有限限或或部部分分预预应应力力混混凝凝土土

10、构构件件，即即克克服服了了上上述述全全预预应应力力的的缺缺点点，同同时时又又可可以以用用预预应应力力改改善善钢筋混凝土构件的受力性能。钢筋混凝土构件的受力性能。有有限限或或部部分分预预应应力力混混凝凝土土介介于于全全预预应应力力混混凝凝土土和和钢钢筋筋混混凝凝土土之之间间，有有很很大大的的选选择择范范围围，设设计计者者可可根根据据结结构构的的功功能能要要求求和和环环境境条条件件，选选用用不不同同的的预预应应力力值值以以控控制制构构件件在在使使用用条条件件下下的的变变形形和和裂裂缝缝，并并在在破破坏坏前前具具有有必必要要的的延延性性，因因而是而是当前预应力混凝土结构的一个主要发展趋势当前预应力混

11、凝土结构的一个主要发展趋势。10.1 预应力混凝土的概念本本 章章 目目 录录第十章 预应力混凝土构件施加预应力的方法分为两类施加预应力的方法分为两类先张法和后张法先张法和后张法10.2 10.2 施加预应力的方法施加预应力的方法1先张法先张法先张法的工序先张法的工序将预应力钢筋用夹具固将预应力钢筋用夹具固定于台座或钢模上定于台座或钢模上支模、帮扎非预应力钢支模、帮扎非预应力钢筋、浇注混凝土筋、浇注混凝土待混凝土达到预定强度待混凝土达到预定强度后，切断或放松钢筋，使后，切断或放松钢筋，使混凝土产生预压应力混凝土产生预压应力10.2 施加预应力的方法请看先张法工序请看先张法工序第十章 预应力混凝

12、土构件2后张法后张法后张法的工序后张法的工序浇筑混凝土构件，并在浇筑混凝土构件，并在构件中预留孔道构件中预留孔道待混凝土达到预定强度待混凝土达到预定强度后，用千斤顶张拉钢筋，后，用千斤顶张拉钢筋，用锚具将张拉端预应力钢用锚具将张拉端预应力钢筋锚固筋锚固用压力泵将高强水泥浆用压力泵将高强水泥浆灌入预留孔道，使预应力灌入预留孔道，使预应力钢筋与孔道壁产生粘结力钢筋与孔道壁产生粘结力10.2 施加预应力的方法请看后张法工序请看后张法工序第十章 预应力混凝土构件u无无粘粘结结预预应应力力钢钢筋筋是是将将预预应应力力钢钢筋筋的的外外表表面面涂涂以以沥沥清清、油油脂脂或或其其他他润润滑滑防防锈锈材材料料，

13、以以减减小小摩摩擦擦力力并并防防锈锈蚀蚀，并并用用塑塑料料套套管管或或以以纸纸带带、塑塑料料带带包包裹裹，以以防防止止施施工工中中碰碰坏坏涂涂层层，并并使使之之与与周周围围混混凝凝土土隔隔离离，而而在在张张拉拉时时可可沿沿纵纵向向发发生生相相对对滑移的后张预应力钢筋。滑移的后张预应力钢筋。特特点点：不不需需要要预预留留孔孔道道，也也不不必必灌灌浆浆，施施工工简简便便、快速，造价较低，易于推广应用快速，造价较低，易于推广应用。后张无粘结预应力后张无粘结预应力第十章 预应力混凝土构件后张无粘结预应力技术后张无粘结预应力技术 用专用油脂涂在预应力钢筋表面并用塑料包裹用专用油脂涂在预应力钢筋表面并用塑

14、料包裹 预先铺设无粘结预应力钢筋，然后浇筑混凝土预先铺设无粘结预应力钢筋，然后浇筑混凝土 混凝土达到强度要求时张拉预应力筋，然后进行锚固混凝土达到强度要求时张拉预应力筋，然后进行锚固后张无粘结预应力技术的关键点后张无粘结预应力技术的关键点 一定要有非预应力钢筋一定要有非预应力钢筋 锚具的可靠性锚具的可靠性 高强钢丝的可靠度高强钢丝的可靠度10.2 施加预应力的方法第十章 预应力混凝土构件预应力建立的条件预应力建立的条件钢筋与混凝土之间有可靠的力的传递，是保证混凝土受到钢筋与混凝土之间有可靠的力的传递，是保证混凝土受到预压的条件。预压的条件。先张法是通过钢筋与混凝土之间的粘结力来传递预压力先张法

15、是通过钢筋与混凝土之间的粘结力来传递预压力 后张法是依靠锚具来传递预压力后张法是依靠锚具来传递预压力先张法构件建立预应力的条件先张法构件建立预应力的条件粘结力传递长度粘结力传递长度后张法构件建立预应力的条件后张法构件建立预应力的条件锚具锚固能力的可靠度锚具锚固能力的可靠度10.2 施加预应力的方法本本 章章 目目 录录作业作业思考题思考题第十章 预应力混凝土构件（3）锚具和夹具锚具和夹具第十章 预应力混凝土构件预应力混凝土的材料及锚夹工具第十章 预应力混凝土构件夹片式片式锚具具第十章 预应力混凝土构件预应力混凝土的材料及锚夹工具第十章 预应力混凝土构件预应力混凝土结构对钢筋的要求预应力混凝土结

16、构对钢筋的要求高高强强度度预预应应力力混混凝凝土土构构件件在在制制作作和和使使用用过过程程中中，由由于于种种种种原原因因，会会出出现现各各种种预预应应力力损损失失，为为了了在在扣扣除除预预应应力力损损失失后后，仍仍然然能能使使混混凝凝土土建建立立起起较较高高的的预预应应力力值值，需需采采用用较较高高的的张张拉拉应应力，因此预应力钢筋必须采用高强钢筋（丝）；力，因此预应力钢筋必须采用高强钢筋（丝）；具具有有一一定定的的塑塑性性为为防防止止发发生生脆脆性性破破坏坏，要要求求预预应应方方钢钢筋在拉断时，具有一定的伸筋在拉断时，具有一定的伸长率；长率；良良好好的的加加工工性性能能即即要要求求钢钢筋筋有

17、有良良好好的的可可焊焊性性，以以及及钢钢筋筋“镦粗镦粗”后并不影响原来后并不影响原来的物理性能；的物理性能；与与混混凝凝土土之之间间有有较较好好的的黏黏结结强强度度先先张张法法构构件件的的预预应应力力传传递递是是靠靠钢钢筋筋和和混混凝凝土土之之间间的的黏黏结结力力完完成成的的，因因此此需需要要有有足足够够的黏结强度。的黏结强度。预应力混凝土的材料预应力混凝土的材料10.3 预应力混凝土的材料第十章 预应力混凝土构件预应力混凝土结构对混凝土的要求预应力混凝土结构对混凝土的要求强强度度高高预预应应力力混混凝凝土土只只有有采采用用较较高高强强度度的的混混凝凝土土，才才能能建建立立起起较较高高的的预预

18、压压应应力力，并并可可减减少少构构件件截截面面尺尺寸寸，减减轻轻结结构构自自重重。对对先先张张法法构构件件，采采用用较较高高强强度度的的混混凝凝土土可可以以提提高高黏黏结结强强度度，对对后后张张法法构构件件，则则可可承承受受构构件件端端部部强强大大的的预压力；预压力；收收缩缩、徐徐变变小小 这这样样可可以以减减少少由由于于收收缩缩、徐徐变变引引起起的预应力损失；的预应力损失；快快硬硬、早早强强这这样样可可以以尽尽早早施施加加预预应应力力，加加快快台台座座、锚具、夹具的周转率，以利加快锚具、夹具的周转率，以利加快施工进度，降低间接费用。施工进度，降低间接费用。一一般般预预应应力力混混凝凝土土构构

19、件件的的混混凝凝土土强强度度等等级级不不低低于于C30，采采用用预预应应力力钢钢绞绞线线、高高强强钢钢丝丝和和热热处处理理钢钢筋筋时时，混混凝凝土土强强度度等级等级不低于不低于C40。10.3 预应力混凝土的材料本本 章章 目目 录录第十章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求 构造要求与张拉工艺、锚固措施、预应力钢筋的种类等构造要求与张拉工艺、锚固措施、预应力钢筋的种类等因素有关。因素有关。1、先张法预应力构件的构造要求、先张法预应力构件的构造要求预应力钢筋（丝）的净间距预应力钢筋（丝）的净间距目的目的便于混凝土的浇注、保证钢筋（丝）与混凝土的粘便于混凝土的浇

20、注、保证钢筋（丝）与混凝土的粘结锚固以及施加预应力的方便。结锚固以及施加预应力的方便。预应力钢筋的净距不应小于钢筋直径预应力钢筋的净距不应小于钢筋直径d及及25mm；预应力钢丝的净距不宜小于预应力钢丝的净距不宜小于15mm。10.7 预应力混凝土构件的构造要求第十章 预应力混凝土构件混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度目的目的保证钢筋与混凝土的粘结强度，防止放松预应力钢保证钢筋与混凝土的粘结强度，防止放松预应力钢筋时出现纵向劈裂裂缝。筋时出现纵向劈裂裂缝。预应力钢筋对保护层厚度的要求同钢筋混凝土构件；预应力钢筋对保护层厚度的要求同钢筋混凝土构件；预应力光面钢丝的保护层厚度不应小于预应力光面钢丝的保

21、护层厚度不应小于15mm钢筋、钢丝的锚固钢筋、钢丝的锚固目的目的保证钢筋（丝）与混凝土之间有可靠的粘结力。保证钢筋（丝）与混凝土之间有可靠的粘结力。采用变形钢筋、刻痕钢丝、螺旋肋钢丝、钢绞线等。采用变形钢筋、刻痕钢丝、螺旋肋钢丝、钢绞线等。10.7 预应力混凝土构件的构造要求第十章 预应力混凝土构件2、后张法预应力构件的构造要求、后张法预应力构件的构造要求预留孔道的构造要求预留孔道的构造要求孔道的布置应考虑张拉设备的尺寸、锚具尺寸及端部混凝土局孔道的布置应考虑张拉设备的尺寸、锚具尺寸及端部混凝土局部受压的强度要求等因素。部受压的强度要求等因素。孔道直径应比预应力钢筋束外径、钢筋对焊接头处外径及

22、锥孔道直径应比预应力钢筋束外径、钢筋对焊接头处外径及锥形螺杆锚具的套筒等外径大形螺杆锚具的套筒等外径大1015mm，以便于穿入预应力钢筋以便于穿入预应力钢筋并保证孔道灌浆的质量。并保证孔道灌浆的质量。孔道之间的净距不应小于孔道之间的净距不应小于25mm，孔道至构件边缘的净距不孔道至构件边缘的净距不应小于应小于25mm及孔道的半径。及孔道的半径。构件两端及跨中应设置灌浆孔或排气孔，其孔距不宜大于构件两端及跨中应设置灌浆孔或排气孔，其孔距不宜大于12m。孔道灌浆所用的水泥砂浆强度等级不应低于孔道灌浆所用的水泥砂浆强度等级不应低于M20，水灰比水灰比宜为宜为0.40.45，为减少收缩，宜掺入，为减少

23、收缩，宜掺入0.01%水泥用量的铝粉。水泥用量的铝粉。凡需要起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。凡需要起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。10.7 预应力混凝土构件的构造要求第十章 预应力混凝土构件3、非预应力钢筋、非预应力钢筋预应力构件中为什么要配置非预应力筋呢？预应力构件中为什么要配置非预应力筋呢？如果预应力钢筋如果预应力钢筋仅满足抗裂或裂缝控制要求，而不满足承仅满足抗裂或裂缝控制要求，而不满足承载力要求，需配置一定的非预应力钢筋。载力要求，需配置一定的非预应力钢筋。对裂缝分布和开展宽度起到一定的限制作用。对裂缝分布和开展宽度起到一定的限制作用。保证构件具有一定的延性。保证构件具有一定

24、的延性。在后张法构件未施加预应力前进行吊装时，非预应力钢筋在后张法构件未施加预应力前进行吊装时，非预应力钢筋的配置就显得十分重要。的配置就显得十分重要。在预拉区配置非预应力钢筋在预拉区配置非预应力钢筋，可以防止施工阶段裂缝开展，可以防止施工阶段裂缝开展过大。过大。10.7 预应力混凝土构件的构造要求第十章 预应力混凝土构件第第 一一 讲讲 思思 考考 题题1 1、为何钢筋混凝土构件采用高强度钢筋不合理，而预、为何钢筋混凝土构件采用高强度钢筋不合理，而预 应力混凝土构件必须采用高强度材料？应力混凝土构件必须采用高强度材料？2 2、简述预应力混凝土的基本原理和特点。、简述预应力混凝土的基本原理和特点。3 3、施加预应力的方法有哪几种？各有何优、缺点？、施加预应力的方法有哪几种？各有何优、缺点？