预应力钢筋混凝土结构简介

1.预应力混凝土的基本概念；2.施加预应力的方法及锚具夹具；3.预应力混凝土构件对材料的要求；4.张拉控制应力和预应力损失；5.预应力混凝土构件的构造要求。预应力钢筋混凝土简介1.了解预应力混凝土的特点。2.理解预应力混凝土的基本原理和施加预应力的方法。第一讲教学目标：重点1.预应力混凝土的基本原理2.预应力混凝土的分类3.施加预应力的方法难点施加预应力的方法及锚夹具1.1概述1.普通混凝土存在的问题（1）在使用荷载作用下，钢筋混凝土受拉、受弯等构件通常是带裂缝工作的；（2）高强度钢筋和高强混凝土无法充分发挥其作用。2.预应力混凝土的应用预应力混凝土结构克服了钢筋混凝土结构的缺点，是一种具有广泛发展潜力、性能优良的结构。可利用高强钢材与高强混凝土。课题1预应力混凝土的基本概念1.2预应力混凝土的基本原理1.预应力混凝土预应力是预加应力的简称。2.原理在预应力混凝土结构中，通常为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，可以设法在结构构件承受使用荷载前，预先对受拉区的混凝土施加压力，使它产生预压应力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而将结构构件的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态，以推迟混凝土裂缝的出现和扩展，从而提高构件的抗裂性能和刚度。预应力混凝土的原理图预应力混凝土简支梁结构的基本原理示意图(a)预应力作用；(b)使用荷载作用；(c)预应力和荷载共同作用1.3预应力混凝土的分类1.3.1根据预加应力值大小对构件截面裂缝控制程度的不同分类（1）全预应力混凝土在使用荷载作用下，不允许截面上混凝土出现拉应力的构件。属严格要求不出现裂缝的构件。（2）部份预应力混凝土允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过允许值的构件。属允许出现裂缝的构件。1.3.2按照粘结方式分类（1）有粘结预应力混凝土（2）无粘结预应力混凝土1.4预应力混凝土的特点1.构件的抗裂性能较好；2.构件的刚度较大；3.构件的耐久性较好；4.节省材料，减轻自重；5.工序较多，施工较复杂，且需要张拉设备和锚具等设施。2.1预加应力的方法2.1.1先张法先张法即先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。1.主要工序是：（1）在台座或钢模上张拉预应力钢筋，待钢筋张拉到预定的张拉控制应力或伸长值后，将预应力钢筋用锚（夹）具固定在台座或钢模上。（2）支模、绑扎非预应力筋，并浇筑混凝土。（3）当混凝土达到一定强度后（约为混凝土设计强度的75%左右），切断或放松预应力钢筋，预应力钢筋在回缩时挤压混凝土，使混凝土获得预压应力。课题2施加预应力的方法及锚夹具先张法的工序1.先张法施工工序简单，筋束靠粘结力自锚，不必耗费特制的锚具，临时固定所用的锚具，都可以重复使用。2.在大批量生产时，先张法构件比较经济，质量也比较稳定。先张法的特点2.1.2后张法后张法是先浇筑构件混凝土，待混凝土结硬后，在张拉钢筋束的方法。1.主要工序是：（1）先浇筑混凝土构件，并在构件中配置预应力钢筋的位置上预留孔道。（2）待混凝土达到规定的强度后（一般不低于混凝土设计强度的75%），将预应力钢筋穿入孔道，利用构件本身作为台座张拉钢筋，在张拉钢筋的同时，混凝土被压缩并获得预压应力。（3）当预应力钢筋的张拉应力达到设计规定值后，在张拉端用锚具将钢筋锚住，使构件保持预压状态。（4）最后在预留孔道内灌注水泥浆，保护预应力钢筋不被锈蚀并使预应力钢筋和混凝土结成整体；也可不灌浆，完全通过锚具传递压力，形成无粘结预应力混凝土构件。后张法的工序后张法的特点1.可以在预制厂生产，也可在施工现场生产；2.生产周期较长；3.需要利用工作锚锚固钢筋，钢材消耗较多，成本较高；4.工序多，操作较复杂，造价一般高于先张法。大型构件在现场生产可以避免长途搬运，故我国大型预应力混凝土构件主要采用后张法。2.2夹具和锚具2.2.1夹具在构件制作完毕后，能够取下重复使用的，称为夹具（先张法用）。2.2.2锚具永远锚固在构件端部，与构件联成一体共同受力，不能取下重复使用，称为锚具（后张法用）。有时为了方便其见，将锚具和夹具统称为锚具。锚具的种类锚具的种类很多，不同类型的预应力筋所配用的锚具不同，常用的锚具有以下几种：1.螺丝端杆锚具由螺丝端杆、螺母和垫板三部分组成。型号有LMl8-LM36，适用于直径18～36mm的Ⅱ，Ⅲ级预应力钢筋。锚具长度一般为320mm，当为一端张拉或预应力筋的长度较长时，螺杆的长度应增加30～50mm。螺丝端杆与预应力筋用对焊连接，焊接应在预应力筋冷拉之前进行。预应力筋冷拉时，螺母置于端杆顶部，拉力应由螺母传递至螺丝端杆和预应力筋上。螺丝端杆锚具示意图2.JMl2型锚具型锚具由锚具环及夹片组成。锚环分圆锚环和方锚环两种，圆锚环对光圆及螺纹钢筋束、钢绞线束均适用；方锚环仅适用于钢筋束。夹片按所锚固预应力筋的种类（光圆钢筋、螺纹钢筋和钢绞线）和根数不同，分为：光夹片、螺夹片及绞夹片数种，分别由3～6个夹片及5～6个夹片组成。JM12型锚具适用于后张工艺中锚固3～6根直径12毫米的冷拉Ⅳ级钢筋（光圆或螺纹）组成的钢筋束，或5～6根直径12毫米的7支4毫米钢绞线组成的钢绞线组成的钢绞线束。JM-12型锚具示意图(a)预应力筋与锚具连接图；(b)JM12-6型夹片；(c)JM12-6型锚环1-混凝土构件；2-孔道；3-钢筋束；4-JM12-6型锚具；5-镦头锚具；6-甲型锚环；7-乙型锚环XM型锚具示意图对锚具的具体要求安全可靠，其本身有足够的强度和刚度；应使预应力钢筋在锚具内尽可能不产生滑移，以减少预应力损失；构造简单，便于机械加工制作；使用方便，省材料，价格低。