第四章混凝土结构第四节预应力混凝土结构

第四章混凝土结构第四节预应力混凝土结构第四节预应力混凝土结构的基本知识主要内容：预应力混凝土的概念及优缺点预应力混凝土的分类预应力混凝土材料张拉控制应力，预应力损失第四章混凝土结构第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构4.4.1预应力混凝土的概念及优缺点•1.普通钢筋混凝土的缺点（1）抗裂性差（使用荷载作用下一般带裂缝工作）混凝土的抗拉强度很低普通混凝土即将开裂时，钢筋的应力约20－30Mpa；裂缝达到限制值，钢筋的应力约250Mpa。（2）不适用于大跨度或承受动力荷载的结构抗疲劳性能差。（3）高强钢筋强度得不到发挥高强混凝土和高强钢筋得不到利用－构件截面尺寸大。第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构•2.预应力混凝土的基本原理•在结构承受荷载之前，在可能开裂的部位，预先人为施加压应力，以抵消或减小由外荷载产生的拉应力，从而使构件在正常使用荷载作用下不开裂或减小裂缝宽度。N的获得：受外荷载前，于施工阶段先张拉钢筋并固定，然后放松，靠钢筋的回弹产生的力。•只有采用高强钢材，方可获得较大的N；只有采用较高强度等级的混凝土，方可承受这样大的压力。第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构3.预应力混凝土构件的优缺点•优点：•（1）抗裂性好,提高构件的刚度和抗裂度；•（2）减轻构件自重；•（3）可利用高强钢筋，节约钢筋；•（4）增强构件的耐久性。•缺点：•（1）设计计算比普通钢筋混凝土构件复杂；•（2）施工制作要求较高的机械设备与技术条件，施工工序较多。•（3）较普通钢筋混凝土构件延性差些。第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构4.4.2预应力混凝土的分类1、根据预应力施加效果分为：全预应力：在使用荷载作用下,截面上混凝土不出现拉应力。部分预应力：在使用荷载作用下,允许出现不超过规定限值的裂缝。2、根据预应力的施加方法不同可分为：先张法：在浇灌混凝土之前张拉钢筋。后张法：在结硬的混凝土构件上张拉钢筋。第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构•预应力传递途径：依靠钢筋和砼间的粘结传递。•适用性：中小型构件工厂化生产。•生产设备：台座、拉伸机、传力架、夹具先张法张拉钢筋并在台座上固定浇注混凝土构件混凝土强度达设计强度的70%以上时截断钢筋第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构后张法•预应力传递途径：依靠锚具传递。•适用性：中、大型构件现场生产。•生产设备：张拉设备、锚夹具、灌浆机。浇混凝土构件，并在构件中预留孔道在构件中预留孔道中穿钢筋并张拉锚固灌浆第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构3.预应力钢筋的夹具和锚具1)、锚夹具区别：当预应力构件制成后能够取下重复利用的称为夹具；而留在构件上不再取下的称为锚具。2)、对锚具的要求1）性能可靠，高强度、高刚度；2）由于锚具产生的预应力损失小；3）构造简单，便于制作与应用；4）材料省、价格低。第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构3）、常用锚具螺丝端杆锚具第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构锥形锚具第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构镦头锚具第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构夹具式锚具第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构4.4.3预应力混凝土对材料的要求1、砼要求：强度高，收缩徐变小，快硬、早强。《砼设计规范》规定：PC构件，砼≮C30；采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋的构件，砼≮C40。2、钢材要求：强度高；具有一定塑性；良好的加工性能；与砼良好的粘结性能。常用预应力钢材有：钢绞线；高强钢丝；热处理钢筋第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构4.4.4张拉控制应力con•1.定义•张拉控制应力是指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。其值为张拉设备（如千斤顶油压表）所指示的总张拉力除以预应力钢筋截面面积而得的应力值，用σcon表示。•2.张拉控制应力σcon的确定原则•（1）张拉应力应定的高一些（不能过低）•（2）张拉应力不能过高•过低混凝土产生预应力小，不能有效地提高抗裂度和刚度con越大，混凝土中的预压应力越大，但过大会产生如下问题开裂荷载接近破坏荷载，使构件出现脆性破坏施工阶段已出现问题，开裂或局部受压破坏；超张拉时，个别钢筋可能超过屈服点或脆断。第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构（3）根据钢筋种类及张拉方法确定适当的张拉控制应力张拉控制应力限值[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0.75fptk0.70fptk0.75fptk0.65fptk为避免con的取值过低，影响预应力筋充分发挥作用，《规范》规定con不应小于0.4fptk。第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构4.4.5预应力损失σl1、定义：预应力钢筋的张拉应力在PC构件的施工和使用过程中因非荷载因素不断降低，降低部分称之为预应力损失。2、各种预应力损失有：1）张拉端锚具变形及钢筋内缩引起的损失(σl1)2）钢筋与孔道间的摩擦引起的损失(σl2)3）砼加热养护时，受拉筋与台座（设备）间的温差引起的损失(σl3)4)预应力钢筋的应力松弛引起的损失(σl4)5)砼的收缩徐变引起的损失(σl5)6)环形构件用螺旋式预应力钢筋，砼受到局部受压引起的损失(σl6)第四节预应力混凝土结构第四章混凝土结构