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1、钢筋混凝土钢筋混凝土第第6章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件6.1 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念16.2 预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定26.3 预应力混凝土轴心受拉构件预应力混凝土轴心受拉构件36.4 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46.1.1 预应力混凝土的基本原理预应力混凝土的基本原理 预应力混凝土的提出：预应力混凝土的提出：a. 抗裂性能差。抗裂性能差。钢筋应力钢筋应力 s = 2030N/mm26.1 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念b. 难以利用高强度钢筋。难以利用高强度钢筋。普通钢筋混凝土结构的缺
2、点：普通钢筋混凝土结构的缺点：混凝土不开裂混凝土不开裂钢筋应力钢筋应力 s = 250N/mm2裂缝宽度为裂缝宽度为0.20.3mm在使用荷载下带裂缝工作在使用荷载下带裂缝工作，影响耐久，功能！刚度！疲劳性！影响耐久，功能！刚度！疲劳性！若不裂，加大截面面积若不裂，加大截面面积，增加自重增加自重，不经济。，不经济。 在结构构件受外荷载作用之前，预先在构件的受拉区施加压力，使它产生在结构构件受外荷载作用之前，预先在构件的受拉区施加压力，使它产生预压应力，来减小或抵消外荷载所引起的混凝土拉应力，延缓裂缝的出现，预压应力，来减小或抵消外荷载所引起的混凝土拉应力，延缓裂缝的出现，预应力混凝土的基本原理
3、预应力混凝土的基本原理叠加原理叠加原理在混凝土结构承受使用荷载之在混凝土结构承受使用荷载之前的前的制作阶段制作阶段预先对混凝土施预先对混凝土施加应力。加应力。预应力混凝土构件预应力混凝土构件：在构件未受：在构件未受力之前，在拟受拉区施加压应力，力之前，在拟受拉区施加压应力，使构件在使用荷载下产生的拉应使构件在使用荷载下产生的拉应力很大部分被预压应力抵消。由力很大部分被预压应力抵消。由此达到改善普通混凝土缺点的目此达到改善普通混凝土缺点的目的。的。 预应力混凝土的概念预应力混凝土的概念预预应应力力 日常生活中有许多应用预应力的例子。日常生活中有许多应用预应力的例子。 传统木器中的木桶、木盆都是利
4、用桶箍将一块块的壁板传统木器中的木桶、木盆都是利用桶箍将一块块的壁板箍成一个整体。没有桶箍，壁板很容易散开（相当于混箍成一个整体。没有桶箍，壁板很容易散开（相当于混 凝土的抗拉强度很低）；桶箍把壁板箍紧（相当于给混凝土的抗拉强度很低）；桶箍把壁板箍紧（相当于给混凝土施加预应力），就使得壁板之间不容易分离。凝土施加预应力），就使得壁板之间不容易分离。 预应力预应力混凝土的发展混凝土的发展p18881888年，美国工程师杰克逊年，美国工程师杰克逊(P(PH HJackson)Jackson)首次将预应首次将预应力技术应用于混凝土结构；力技术应用于混凝土结构；p19081908年，美国的斯坦纳年，美
5、国的斯坦纳(C(CR RSteiner)Steiner)提出收缩徐变发生提出收缩徐变发生后，再张拉预应力筋；美国的狄尔后，再张拉预应力筋；美国的狄尔(R(RE EDill)Dill)采用带有涂采用带有涂层的预应力筋来避免混凝土与预应力筋间的粘结，但没有层的预应力筋来避免混凝土与预应力筋间的粘结，但没有解决根本预应力损失问题；解决根本预应力损失问题；p19281928年，法国工程师弗莱西奈年，法国工程师弗莱西奈(E(EFreyssinet)Freyssinet)成功研制出成功研制出预应力混凝土，指出预应力混凝土必须使用高强钢筋和高预应力混凝土，指出预应力混凝土必须使用高强钢筋和高强混凝土，预应力
6、混凝土进入实用阶段；强混凝土，预应力混凝土进入实用阶段；p19791979年，东南大学年，东南大学吕志涛教授吕志涛教授参与设计的上海色织四厂，参与设计的上海色织四厂，主体工程设计采用大跨度双跨部分预应力混凝土框架结构主体工程设计采用大跨度双跨部分预应力混凝土框架结构是我国最早使用的预应力技术。是我国最早使用的预应力技术。 1 1）大跨度结构：大跨度桥梁、体育馆、车间和飞机）大跨度结构：大跨度桥梁、体育馆、车间和飞机库等大跨度的建筑屋盖、高层建筑结构的转换层等。库等大跨度的建筑屋盖、高层建筑结构的转换层等。 2 2）对抗裂有特殊要求的结构：压力容器、应力管道、）对抗裂有特殊要求的结构：压力容器、
7、应力管道、水工或海洋建筑，还有冶金、化工厂的车间。构筑物水工或海洋建筑，还有冶金、化工厂的车间。构筑物 等。等。 3 3）某些高耸建筑结构：水塔、烟囱、电视塔等。）某些高耸建筑结构：水塔、烟囱、电视塔等。 4 4）某些大量制造的预制构件：预应力空心板、预应）某些大量制造的预制构件：预应力空心板、预应力预制桩等。力预制桩等。 现代预应力结构的应用现代预应力结构的应用 6.1.2 预应力混凝土的特点预应力混凝土的特点 优点优点：（1）抗裂性好。）抗裂性好。 增大了构件的刚度。相同增大了构件的刚度。相同条件，条件，f预预 f普普，耐久性好，耐疲，耐久性好，耐疲劳，提高抗剪承载力。劳，提高抗剪承载力。
8、（3） 充分利用高强度材料的性能。充分利用高强度材料的性能。（4）提高构件的抗剪能力。）提高构件的抗剪能力。缺点：缺点：成本高，材料质量要求高。工序复杂，技术水平成本高，材料质量要求高。工序复杂，技术水平要求高。要求高。（2）节省材料，减轻构件自重。）节省材料，减轻构件自重。（5）提高构件的抗疲劳性能。）提高构件的抗疲劳性能。预应力混凝土的分类预应力混凝土的分类按照按照张拉钢筋张拉钢筋与与浇捣混凝土浇捣混凝土的先后次序分为：的先后次序分为：1.先张法先张法 6.1.3 施加预应力的方法施加预应力的方法张拉钢筋张拉钢筋支模、浇混凝土支模、浇混凝土混凝土达到一定强度混凝土达到一定强度剪钢丝剪钢丝产
9、生预应力产生预应力2. 后张法后张法 浇混凝土，预留孔道浇混凝土，预留孔道 达到强度，穿筋达到强度，穿筋 张拉钢筋，张拉钢筋，锚固锚固 孔道灌浆孔道灌浆先张法、后张法的比较先张法、后张法的比较 适用范围适用范围 先张法：先张法：在工厂大批制作中小型构件在工厂大批制作中小型构件(钢丝或钢丝或d 3m， l6 = 0 d 3m， 取取 l6 = 30N/mm2 6.2.4 预应力损失值的组合预应力损失值的组合先张法：先张法： l 100N/mm2后张法：后张法： l 80N/mm2 预应力损失的组合预应力损失的组合n 混凝土规范混凝土规范对预应力总损失值的最小规定值对预应力总损失值的最小规定值预应
10、力损失值的组合预应力损失值的组合先张法构件先张法构件后张法构件后张法构件预压前预压前( (第一批第一批) )的损失的损失 l lI I预压后预压后( (第二批第二批) )的损失的损失 l lII II4321llll5l21ll654lll* * 减少预应力损失的措施：减少预应力损失的措施：针对引起不同预应力损失的原因，寻找措施针对引起不同预应力损失的原因，寻找措施 l1：小变形夹具，减少垫板，增加台座长度。：小变形夹具，减少垫板，增加台座长度。 l2：减少摩擦，两端张拉。：减少摩擦，两端张拉。 l3：采用二次升温养护：采用二次升温养护： t 020 使砼达到一定强使砼达到一定强度，再升温。度
11、，再升温。 l4：超张拉，减少：超张拉，减少 l4，让，让 l4先部分完成。先部分完成。 l5：控制：控制 pc(完成第一批损失后的砼预应力完成第一批损失后的砼预应力)， pc 0.5f cu，f cu不太小，减小收缩徐变的一些措施。不太小，减小收缩徐变的一些措施。6.4 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6.4.1 一般构造一般构造1.截面形式和尺寸截面形式和尺寸1）截面形式）截面形式2）截面尺寸）截面尺寸lh)14/120/1 (截面高度截面高度l )2/13/1 (翼缘宽度翼缘宽度l )6/110/1 (翼缘高度翼缘高度l )8/115/1 (腹板宽腹板宽2.预应力纵向
12、钢筋的布置预应力纵向钢筋的布置3.非预应力纵向钢筋的布置非预应力纵向钢筋的布置6.4.2 先张法构件先张法构件1.预应力钢筋的配筋方式预应力钢筋的配筋方式2.预应力钢筋的净间距预应力钢筋的净间距3.构件端部加强措施构件端部加强措施在先张法预应力混凝土构件中，对于单根预应力钢筋，其端部应设置长度在先张法预应力混凝土构件中，对于单根预应力钢筋，其端部应设置长度不小于不小于150mm的螺旋筋；对于多根预应力钢筋，在构件端部的螺旋筋；对于多根预应力钢筋，在构件端部10倍预应力倍预应力钢筋直径范围内，应设置钢筋直径范围内，应设置35片钢筋网。片钢筋网。 预应力钢绞线之间的净距不应小于其直径的预应力钢绞线
13、之间的净距不应小于其直径的1.5倍，且对倍，且对12(二股二股)、13(三股三股)钢绞线不应小于钢绞线不应小于20mm，对，对17(七股七股)钢绞线不应小于钢绞线不应小于25mm。预应力钢丝间净。预应力钢丝间净距不应小于距不应小于15mm。 6.4.3 后张法构件后张法构件1.配筋要求配筋要求 在靠近端支座区段横向对称弯起，尽可能沿梁端面均匀布置，同时在靠近端支座区段横向对称弯起，尽可能沿梁端面均匀布置，同时沿纵向可将梁腹板加宽。在梁端部附近，设置间距较密的纵向钢筋和箍沿纵向可将梁腹板加宽。在梁端部附近，设置间距较密的纵向钢筋和箍筋。并符合筋。并符合T形和箱形梁对纵向钢筋和箍筋的要求。形和箱形
14、梁对纵向钢筋和箍筋的要求。 2.预留孔道预留孔道 预应力直线管道的混凝土保护层厚度，对构件顶面和侧面，当管道预应力直线管道的混凝土保护层厚度，对构件顶面和侧面，当管道直径等于或小于直径等于或小于55mm时，不应小于时，不应小于35mm；当管道直径大于；当管道直径大于55mm时，时，不应小于不应小于45mm；对构件底面不应小于；对构件底面不应小于50mm.当桥梁处于受侵蚀的环境当桥梁处于受侵蚀的环境时，上述保护层厚度应增加时，上述保护层厚度应增加10mm。 3.构件端部加强措施构件端部加强措施 后张法预应力混凝土构件的端部锚固区，在锚具下面应设置厚度不后张法预应力混凝土构件的端部锚固区，在锚具下面应设置厚度不小于小于16mm的垫板或采用具有喇叭管的锚具垫板。锚垫板下应设间接钢的垫板或采用具有喇叭管的锚具垫板。锚垫板下应设间接钢筋，其体积配筋率不应小于筋，其体积配筋率不应小于0.5%。
