预应力混凝土教学课件PPT.ppt

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1、预应力混凝土预应力混凝土Contents概念1分类2材料3特性（抗震设计、耐久性、应力损失、应力腐蚀等）4预应力混凝土的定义：根据需要人为地引入某一数预应力混凝土的定义：根据需要人为地引入某一数值与分布的内应力，用以部分或全部抵消外荷载值与分布的内应力，用以部分或全部抵消外荷载应力的一种加筋混凝土。为了更好的了解的这一应力的一种加筋混凝土。为了更好的了解的这一概念，而后改为：根据需要人为地引入某一数值概念，而后改为：根据需要人为地引入某一数值反向荷载，用以部分或全部抵消使用荷载的一种反向荷载，用以部分或全部抵消使用荷载的一种加筋混凝土。加筋混凝土。预应力混凝土的提出 1.普通混凝土抗裂性很差普

2、通混凝土抗裂性很差 混凝土的极限拉应变很低，只有混凝土的极限拉应变很低，只有0.00010.0015，这，这时钢筋应力仅时钢筋应力仅2030N/mm2,另外提高混凝土的强度也不另外提高混凝土的强度也不明显明显 2.高强材料得不到充分应用高强材料得不到充分应用 裂缝宽度一般应限制在裂缝宽度一般应限制在0.20.3mm以内，受拉钢筋应以内，受拉钢筋应力最高也只能达到力最高也只能达到150250N/mm2 3.结构自重大使用性能不好结构自重大使用性能不好 如用于大跨结构时，为满足挠度控制的要求，需要加大截如用于大跨结构时，为满足挠度控制的要求，需要加大截面尺寸来增大刚度，以致使构件的承载力中有较大一

3、部分用于面尺寸来增大刚度，以致使构件的承载力中有较大一部分用于负担结构的自重。跨度越大，自重在承载力中所占比例就越大，负担结构的自重。跨度越大，自重在承载力中所占比例就越大，很不经济、不合理、甚至是不可能的很不经济、不合理、甚至是不可能的 构件中若采用高强度钢筋，将使构件中若采用高强度钢筋，将使使用荷载下钢筋的工作应力提高很多，使用荷载下钢筋的工作应力提高很多，挠度和裂挠度和裂缝宽度将远远超过允许值缝宽度将远远超过允许值!v 若拉区最大裂缝控制在若拉区最大裂缝控制在0.3mm以内的话，钢筋的拉力仅达以内的话，钢筋的拉力仅达150250N/mm2,只只占高强钢筋抗拉强度设计值（占高强钢筋抗拉强度

4、设计值（10001300N/mm2）15%20%不能充分利用高强钢筋的强度！不能充分利用高强钢筋的强度！借助于混凝土的抗压强度来补偿其抗拉强度的不足，以推迟受拉区混凝土的开裂？借助于混凝土的抗压强度来补偿其抗拉强度的不足，以推迟受拉区混凝土的开裂？即：在构件受外荷以前，使它先存在着一种应力状态（预加应力），用以减小或抵消外即：在构件受外荷以前，使它先存在着一种应力状态（预加应力），用以减小或抵消外荷荷作用时产生的拉应力？作用时产生的拉应力？v实际上预加应力的概念在日常生活和生产实践实际上预加应力的概念在日常生活和生产实践中早有所应用。如：中早有所应用。如：预应力混凝土结构的基本原理预应力混凝土

5、结构的基本原理v 所谓预应力混凝土，就是事先人为地在混凝所谓预应力混凝土，就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的混凝土。合适程度的混凝土。例如，对混凝土或钢筋混例如，对混凝土或钢筋混凝土梁的受拉区预先施加压应力，使之建立一凝土梁的受拉区预先施加压应力，使之建立一种人为的应力状态，这种应力的大小和分布规种人为的应力状态，这种应力的大小和分布规律，能有利于抵消使用荷载作用下产生的拉应律，能有利于抵消使用荷载作用下产生的拉应力，因而使混凝土构件在使用

6、荷载作用下不致力，因而使混凝土构件在使用荷载作用下不致开裂，或推迟开裂，或者使裂缝宽度减小。这开裂，或推迟开裂，或者使裂缝宽度减小。这种预先给混凝土引入内部应力的结构，就称为种预先给混凝土引入内部应力的结构，就称为预应力混凝土结构。预应力混凝土结构。预应力混凝土的特点预应力混凝土的特点v 预应力混凝土由于事先人为地施加了一个预加力，使其在受预应力混凝土由于事先人为地施加了一个预加力，使其在受力方面有许多和普通混凝土结构不同的特点。但是，正正常配筋力方面有许多和普通混凝土结构不同的特点。但是，正正常配筋范围内，预应力混凝土梁的破坏弯矩，主要与构建的组成材料的范围内，预应力混凝土梁的破坏弯矩，主要

7、与构建的组成材料的性能有关，而与是否在受拉钢筋中施加拉应力的影响很小。其破性能有关，而与是否在受拉钢筋中施加拉应力的影响很小。其破坏弯矩值与同条件下的普通钢筋混凝土的破坏弯矩值几乎相同。坏弯矩值与同条件下的普通钢筋混凝土的破坏弯矩值几乎相同。这说明预应力混凝土结构并不能创造出超越其这说明预应力混凝土结构并不能创造出超越其 本身材料强度能力本身材料强度能力之外的奇迹，而只是大大地改善了结构在正常适用阶段的工作性之外的奇迹，而只是大大地改善了结构在正常适用阶段的工作性能。能。原理分析原理分析v 以预应力混凝土简支梁为例，说明预应力混凝土结构的基本原理。以预应力混凝土简支梁为例，说明预应力混凝土结构

8、的基本原理。如图所示，在荷载作用之前，预先在梁的受压区施加偏心压力Ny,使梁下边缘混凝土产生预压应力hyx，梁上边缘产生预拉应力hy 上缘：hys Ny-Ny.e/(bh2/6)下缘：hyx Ny+Ny.e/(bh2/6)当外荷载P作用时，在梁跨中截面下边缘产生拉应力hx，梁上边缘产生压应hs:上缘：hsM/(bh2/6)下缘：hxM/(bh2/6)这样，在预压力Ny和外荷载P共同作用下，梁上、下边缘总应力为上述两项应力的叠加：s=hys+hs x=hyx+hx 由此说明：由于预先给混凝土梁施加了预压应力，使混凝土梁在外荷载P作用下下边缘所产生的拉应力全部（或部分）抵消，因而可避免混凝土出现裂

9、缝（或限制裂缝的大小），混凝土梁可以全截面参加工作。这就相当于改善了梁中混凝土的抗拉性能，而且可以达到充分利用高强钢材性能的目的。预应力混凝土的分类预应力混凝土的分类1.按预应力的大小全部预应力部分预应力2.按施加应力方法先张法预应力后张法预应力自应力预应力3.按预应力筋的粘接状态有粘结预应力无粘结预应力4.按施工方法分为预制法预应力现浇法预应力叠合法预应力预应力混凝土材料预应力混凝土材料v钢筋的性能钢筋的性能 预应力钢筋一直预应力钢筋一直处于高强受拉应力处于高强受拉应力超载情况下超载情况下发生脆性破断，发生脆性破断，同时还要求具有良好同时还要求具有良好的加工性能，的加工性能，提高与混凝土提高

10、与混凝土粘结强度粘结强度减少预应力减少预应力损失损失7.2 预应力混凝土构件一般规定原因：预应力钢筋原因：预应力钢筋高应力状态高应力状态国内常用的预应力钢筋有钢筋、钢丝、钢绞线；国内常用的预应力钢筋有钢筋、钢丝、钢绞线；分为两大类：分为两大类：1无物理屈服点钢筋（丝）无物理屈服点钢筋（丝）（1）钢铰线）钢铰线 由多股（由多股（3或或7股）高强钢丝铰合而成，再经低股）高强钢丝铰合而成，再经低温回火制成。温回火制成。特点：钢铰线比单根钢丝直径大，但具有一定的柔性，施工方便且特点：钢铰线比单根钢丝直径大，但具有一定的柔性，施工方便且不降低强度。不降低强度。（2）消除应力钢丝）消除应力钢丝 经过低温回

11、火处理的钢丝称为消除应力钢经过低温回火处理的钢丝称为消除应力钢丝。丝。解释：高碳钢经过多次冷拔，存在较大的内应力，需采用低温回火解释：高碳钢经过多次冷拔，存在较大的内应力，需采用低温回火来消除内应力。来消除内应力。在外形上分为：光面、刻痕及螺旋肋三种，用在外形上分为：光面、刻痕及螺旋肋三种，用p、I、H表示。表示。（3）热处理钢筋）热处理钢筋用热轧中碳钢经过调质热处理后制成的高强度用热轧中碳钢经过调质热处理后制成的高强度钢筋。钢筋。特点：具有强度高、松弛小等特点，以圆盘形式供应，省掉对焊和特点：具有强度高、松弛小等特点，以圆盘形式供应，省掉对焊和整直等工序，施工方便。整直等工序，施工方便。v

12、2有物理屈服点钢筋有物理屈服点钢筋 冷拉低合金钢冷拉低合金钢采用热轧钢筋经冷拉后得到。采用热轧钢筋经冷拉后得到。特点：钢筋经冷拉后屈服强度提高，塑性有所降低。特点：钢筋经冷拉后屈服强度提高，塑性有所降低。钢筋冷拉后钢筋冷拉后可以提高抗拉强度，当钢筋用于抗压时，其强度并不提高。可以提高抗拉强度，当钢筋用于抗压时，其强度并不提高。规范提倡优先采用强度高、性能好的预应力钢筋（钢丝、钢铰线）。规范提倡优先采用强度高、性能好的预应力钢筋（钢丝、钢铰线）。注：钢筋冷拔后则同时提高抗拉及抗压强度。注：钢筋冷拔后则同时提高抗拉及抗压强度。补充：钢筋的冷拉与冷拔补充：钢筋的冷拉与冷拔v 1.钢筋的冷拉钢筋的冷拉

13、 在常温下将有明显流幅的钢筋拉伸到强化阶段在常温下将有明显流幅的钢筋拉伸到强化阶段k点，然后卸点，然后卸载，卸载后钢筋将沿载，卸载后钢筋将沿k直线恢复到直线恢复到0，钢筋产生残余变形，钢筋产生残余变形00。如果再张拉，应力应变曲线，将沿如果再张拉，应力应变曲线，将沿0kd变化，转折点高于冷拉变化，转折点高于冷拉前屈服点前屈服点b，但流幅不明显。，但流幅不明显。时效硬化冷拔后，若停留相当时间或高温作用后再张拉，曲线将沿0kk变化，转折点提高到k点。工程应用：一方面提高钢筋的屈服强度，同时钢筋的长度也延长了，从而达到节约钢材的目的。v2钢筋的冷拔钢筋的冷拔 将直径为将直径为68mm的钢筋在常温下通

14、过比的钢筋在常温下通过比自身直径小自身直径小0.51mm的钨金拔丝模冷拔而的钨金拔丝模冷拔而成。钢筋在通过拔丝模后受到很大的侧向挤压成。钢筋在通过拔丝模后受到很大的侧向挤压而产生塑性变形，迫使钢材内部发生变化而提而产生塑性变形，迫使钢材内部发生变化而提高钢筋的强度高钢筋的强度v规范规定：预应力砼结构强度等级不宜低规范规定：预应力砼结构强度等级不宜低于于C30，当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋时，当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋时预应力砼结构强度等级不宜低于预应力砼结构强度等级不宜低于C40。混凝土性能混凝土性能 7.2 预应力混凝土构件一般规定截面形状和尺寸截面形状和尺寸通常是：通常是：梁高梁高

15、h=(1/20 1/14)l 0，也可取非预应力梁高的也可取非预应力梁高的70%左右；左右；梁腹宽梁腹宽 b=(1/10 1/6)h（宜小些）（宜小些）一般情况，截面的宽高比宜小，翼缘和腹板的厚一般情况，截面的宽高比宜小，翼缘和腹板的厚度也不宜大。度也不宜大。v 预加应力的方法预加应力的方法 根据预应力筋张拉时间的先后，习惯上把根据预应力筋张拉时间的先后，习惯上把预加应力方法分为预加应力方法分为v先张法先张法v后张法后张法v同张法同张法先张法施工先张法施工（a)钢筋就位钢筋就位(b)张拉钢张拉钢筋，并临时筋，并临时固定，然后固定，然后浇混凝土浇混凝土（c)养护后，养护后，切断放松钢切断放松钢筋

16、筋1.主要张拉程序：先在台座上按规定设计要求主要张拉程序：先在台座上按规定设计要求 将钢筋张拉到控将钢筋张拉到控制应力制应力并用锚具临时固定并用锚具临时固定浇注浇注 砼砼待砼达到设计强度待砼达到设计强度75%以上切断放松钢筋。以上切断放松钢筋。2.主要张拉程序：先在台座上按规定设计要求主要张拉程序：先在台座上按规定设计要求 将钢筋张拉到控将钢筋张拉到控制应力制应力并用锚具临时固定并用锚具临时固定浇注浇注 砼砼待砼达到设计强度待砼达到设计强度75%以上切断放松钢筋。以上切断放松钢筋。3.特点：施工简单、靠粘结力自锚，不必耗费特制锚具特点：施工简单、靠粘结力自锚，不必耗费特制锚具，临时锚具，临时锚具可以重复使用（一般称工具式锚具或夹具），大批量生产时经济，可以重复使用（一般称工具式锚具或夹具），大批量生产时经济，质量稳定。使用于中小型构件工厂化生产。质量稳定。使用于中小型构件工厂化生产。后张法（有粘结预应力）后张法（有粘结预应力）先浇砼，待砼达到设计强度先浇砼，待砼达到设计强度75%以上，再张拉钢筋（钢筋以上，再张拉钢筋（钢筋束）。束）。7.1 预应力混凝土的基本概念1 1 其主要张拉程序