预应力混凝土结构.ppt

9预应力混凝土构件本章内容9.1概述最后一点是：提高混凝土强度等级对构件抗裂性所起的作用也是极其有限的，因为各等级混凝土的极限抗拉应变相差不大；增加构件截面尺寸能提高抗裂性，但所需混凝土多，构件自重大。9.1.2预应力混凝土的基本原理如图9.1所示，一简支梁在承受外荷载之前，预先在梁的受拉区施加一对大小相等、方向相反的集中力P,则构件各截面的应力分布如图9.1(a)，下边混凝土纤维的压应力为σpc；仅在使用荷载作用下，梁跨中截面应力分布如图9.1(b)，跨中截面下边缘混凝土的拉应力为σt；当两种应力状态相互叠加时（如图9.1(c)所示)，梁跨中下边缘的应力可能是数值很小的拉应力，也可能是压应力，甚至应力为零，视施加压力P和荷载的相对大小而定。图9.1预应力混凝土构件9.1.3预应力混凝土的受力特征图9.2简支梁荷载挠度曲线9.1.4施加预应力的方法（2）后张法后张法是指先浇筑混凝土构件并预留好孔道，待混凝土达到一定的强度后在孔道内穿入钢筋，然后直接在构件上张拉钢筋，最后用锚具在构件两端将钢筋锚固，阻止钢筋回缩，从而对构件施加预应力。钢筋张拉完毕并将张拉端锚固后，预留孔道内应按要求灌浆。后张法的主要工序见图9.4所示。先张法、后张法各有优缺点：先张法生产工序少，工艺简单，施工质量容易保证，不需在构件上设永久性锚具，生产成本低，在长线台座上，一次可生产多个构件。先张法主要适合于工厂内生产中、小型构件。后张法不需要台座，构件既可在工厂也可在现场制作；后张法构件只能单一逐个地施加预应力，工序多，操作也麻烦；而且需设永久性锚具，成本高；一般用于运输不便的大、中型构件。图9.3先张法主要工序示意图图9.4后张法主要工序示意图9.1.5预应力混凝土构件的优缺点9.2预应力混凝土结构的材料9.2.2钢材9.3预应力混凝土结构构件的基本计算规定（1）承载力计算对预应力混凝土轴心受拉构件只进行正截面承载力计算。对预应力混凝土受弯构件应同时进行正截面和斜截面承载力计算。（2）裂缝控制验算根据使用要求及耐久性要求，确定构件是不允许开裂还是允许开裂。不允许开裂的构件应进行抗裂验算，允许开裂的构件则应进行裂缝宽度验算。（3）变形验算对预应力混凝土受弯构件应进行挠度验算。施工阶段验算是指对构件在制作、运输和吊装过程中所受力的实际情况而进行的承载力和抗裂性的验算。对后张法构件还应验算锚具处的局部受压承载力。9.3.2张拉控制应力σcon表9.1张拉控制应力允许值［σcon］9.3.3预应力损失σl在先张法和后张法中，张拉钢筋一般总是先将钢筋一端锚固而在另一端张拉，待钢筋张拉到规定的控制应力σcon后，便再把张拉端的预应力筋锚固在台座或构件上。锚具变形和预应力钢筋滑动回缩引起的预应力损失σl1，按下式计算：其中，张拉端锚具变形和预应力筋滑动的内缩值（mm），按表9.2取用；后张法构件在张拉预应力筋时，由于钢筋与孔道壁之间的摩擦力存在，它将使预应力筋截面的应力随距张拉端的距离的增大而减小（图9.5）。这种应力损失称为摩擦损失。规范规定，摩擦损失σl2按下列公式计算：其中，k,μ按表9.3取用；对于κx+μθ≤0.2的预应力混凝土构件，σl2可按下式近似计算：设预应力钢筋与台座之间的温差为Δt，钢筋的线膨胀系数α=1.0×10-5/℃，弹性模量Es=2.0×105N/mm2，于是预应力损失σl3为：σl3=Esεs=EsαΔt=2×105×1.0×10-5Δt即σl3=2Δt所谓钢筋应力松弛，是指钢筋在高应力状态下，在长度不变条件下，由于钢筋的塑性变形而使应力随时间的延续而降低的现象。（1）预应力钢丝、钢绞线普通松弛：钢丝、钢绞线低松弛：当σcon≤0.7fptk时当0.7fptk＜σcon≤0.8fptk时(2)热处理钢筋：一次张拉σl4=0.05σcon超张拉σl4=0.035σcon根据试验资料和经验，规范规定：混凝土收缩、徐变引起的预应力损失σl5按下列公式计算。（1）先张法构件(2)后张法构件对先张法构件对后张法构件此处不作详细介绍。表9.2锚具变形和钢筋内缩值a(mm)图9.5预应力钢筋的应力损失σl2表9.3摩擦系数为了分析和计算方便起见，规范将预应力构件在各阶段的预应力损失值按表9.4的规定组合。发生在混凝土预压以前的预应力损失称为第一批预应力损失，用σlⅠ表示；发生在混凝土预压以后的称为第二批预应力损失，用σlⅡ表示。规范同时还规定，当按上述规定计算求得的预应力总损失值小于下列数值时，则按下列数值取用：先张法构件100N/mm2；后张法构件80N/mm2。表9.4各阶段预应力损失值的组合表（1）选择变形小或预应力筋滑动小的锚具或夹具，尽量减少垫板的数量，增加先张法台座长度，以减小σ