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1、第一章 预应力概述一、一、预应力混凝土的概念预应力混凝土的概念发现钢筋混凝土使用中存在的问题发现钢筋混凝土使用中存在的问题在解决问题的过程中提出预应力混凝土的概念在解决问题的过程中提出预应力混凝土的概念在逐渐的实践中形成科学的系统的体系在逐渐的实践中形成科学的系统的体系 预应力混凝土是指对受拉区混凝土预先施加一定的预应力混凝土是指对受拉区混凝土预先施加一定的压应力，使其能够部分或全部抵消由荷载产生的拉应力。压应力，使其能够部分或全部抵消由荷载产生的拉应力。二、二、预应力混凝土构件原理预应力混凝土构件原理epNpspc三、三、预应力混凝土的分类预应力混凝土的分类 按照使用荷载下对截面拉应力控制要
2、求的不同，预按照使用荷载下对截面拉应力控制要求的不同，预应力混凝土结构构件可分为三种：应力混凝土结构构件可分为三种：全预应力混凝土全预应力混凝土 全预应力混全凝土是指在各种荷载组合下构件截面全预应力混全凝土是指在各种荷载组合下构件截面上均不允许出现拉应力的预应力混凝上均不允许出现拉应力的预应力混凝土构件。大致相当土构件。大致相当于裂缝控制等级为一级的构件。于裂缝控制等级为一级的构件。有限预应力混凝土有限预应力混凝土 有限预应力混凝土是按在短期荷载作用下，容许混有限预应力混凝土是按在短期荷载作用下，容许混凝土承受某一规定拉应力值，但在凝土承受某一规定拉应力值，但在长期荷载作用下，混长期荷载作用下
3、，混凝土不得受拉的要求设计。相当于裂缝控制等级为二级凝土不得受拉的要求设计。相当于裂缝控制等级为二级的构件。的构件。部分预应力混凝土部分预应力混凝土 部分预应力混凝土是按在使用荷载作用下，容许出部分预应力混凝土是按在使用荷载作用下，容许出现裂缝，但最大裂宽不超过允许值现裂缝，但最大裂宽不超过允许值的要求设计。相当于的要求设计。相当于裂缝控制等级为三级的构件。裂缝控制等级为三级的构件。全预应力混凝土全预应力混凝土构件具有抗裂性和抗疲劳性好、刚度构件具有抗裂性和抗疲劳性好、刚度大等优点，但也存在构件反拱值过大，延性差，预应力钢大等优点，但也存在构件反拱值过大，延性差，预应力钢筋配筋量大，施加预应力
4、工艺复杂、费用高等主要缺点。筋配筋量大，施加预应力工艺复杂、费用高等主要缺点。因此适当降低预应力，做成有限或部分预应力混凝土构件，因此适当降低预应力，做成有限或部分预应力混凝土构件，即克服了上述全预应力的缺点，同时又可以用预应力改善即克服了上述全预应力的缺点，同时又可以用预应力改善钢筋混凝土构件的受力性能。钢筋混凝土构件的受力性能。有限或部分预应力混凝土有限或部分预应力混凝土介于全预应力混凝土和钢筋介于全预应力混凝土和钢筋混凝土之间，有很大的选择范围，设计者可根据结构的功混凝土之间，有很大的选择范围，设计者可根据结构的功能要求和环境条件，选用不同的预应力值以控制构件在使能要求和环境条件，选用不
5、同的预应力值以控制构件在使用条件下的变形和裂缝，并在破坏前具有必要的延性，因用条件下的变形和裂缝，并在破坏前具有必要的延性，因而是而是当前预应力混凝土结构的一个主要发展趋势当前预应力混凝土结构的一个主要发展趋势。四、四、预应力与非预应力构件的比较预应力与非预应力构件的比较1、预应力构件在使用阶段可、预应力构件在使用阶段可以不开裂、挠度减小；以不开裂、挠度减小；2、预应力构件混凝土的抗拉、预应力构件混凝土的抗拉能力明显提高，但同时降低能力明显提高，但同时降低了混凝土抗压能力和钢筋的了混凝土抗压能力和钢筋的抗拉能力；抗拉能力；3、预应力构件与非预应力构、预应力构件与非预应力构件相比，构件的承载力基
6、本件相比，构件的承载力基本相同；相同；4、预应力构件虽然使用了高、预应力构件虽然使用了高强钢筋和高强混凝土，但造强钢筋和高强混凝土，但造价并不是随强度的提高成比价并不是随强度的提高成比例增加，因为预应力混凝土例增加，因为预应力混凝土与普通混凝土相比，减小了与普通混凝土相比，减小了截面尺寸，减少了材料的用截面尺寸，减少了材料的用量。量。预应力混凝土结构与普通混凝土结构相比预应力混凝土结构与普通混凝土结构相比,其其主要主要优点优点是：是：提高构件的抗裂度，改善了构件的受力性能。因提高构件的抗裂度，改善了构件的受力性能。因此适用于对裂缝要求严格的结构；此适用于对裂缝要求严格的结构；由于采用了高强度混
7、凝土和钢筋，从而节省材料由于采用了高强度混凝土和钢筋，从而节省材料和减轻结构自重，因此和减轻结构自重，因此适用于跨度大或承受重型荷载的适用于跨度大或承受重型荷载的构件构件；提高了构件的刚度，减少构件的变形，因此提高了构件的刚度，减少构件的变形，因此适用适用于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件；施加预应力可检验混凝土的质量；施加预应力可检验混凝土的质量；提高了结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能提高了结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能力。力。五、五、预应力混凝土的优缺点预应力混凝土的优缺点 预应力混凝土结构的预应力混凝土结构的缺点缺点是需要增设施加预应力
8、的是需要增设施加预应力的设备，制作技术要求较高，施工周期较长。设备，制作技术要求较高，施工周期较长。六、六、预应力混凝土的应用预应力混凝土的应用 预应力混凝土常用于以下一些结构中。预应力混凝土常用于以下一些结构中。一、大跨度结构。如大跨度桥梁、体育馆和车间等。一、大跨度结构。如大跨度桥梁、体育馆和车间等。二、对抗裂有特殊要求的结构。如压力容器、压力管道、二、对抗裂有特殊要求的结构。如压力容器、压力管道、水工或海洋建筑等。水工或海洋建筑等。三、高耸建筑结构。如水塔、烟筒、电视塔等。三、高耸建筑结构。如水塔、烟筒、电视塔等。四、大量制造的预制构件。四、大量制造的预制构件。如常见的预应力空心板、如常
9、见的预应力空心板、预应力预制桩等。预应力预制桩等。1.2 1.2 施加预应力的方法施加预应力的方法 先张法主要适用于大批量生产以钢丝或先张法主要适用于大批量生产以钢丝或d16mm钢筋配筋的中、小型构件，如常见的预应力混凝土楼钢筋配筋的中、小型构件，如常见的预应力混凝土楼板、水管、电杆等。板、水管、电杆等。一、先张法一、先张法 后张法主要用于以粗钢筋或钢绞线配筋的大型预后张法主要用于以粗钢筋或钢绞线配筋的大型预应力构件，如桥梁、屋架、屋面梁、吊车梁等。应力构件，如桥梁、屋架、屋面梁、吊车梁等。二、后张法二、后张法二、后张法二、后张法 后张法主要用于以粗钢筋或钢绞线配筋的大型预后张法主要用于以粗钢
10、筋或钢绞线配筋的大型预应力构件，如桥梁、屋架、屋面梁、吊车梁等。应力构件，如桥梁、屋架、屋面梁、吊车梁等。三、先张法与后张法的异同三、先张法与后张法的异同 1、先张法通过钢筋与混凝土之间的粘结力、先张法通过钢筋与混凝土之间的粘结力传力，后张法通过构件端部的锚具将力传给构件。传力，后张法通过构件端部的锚具将力传给构件。2、先张法不需要锚具，后张法需要。、先张法不需要锚具，后张法需要。3、以相同的张拉应力张拉钢筋时，先张法、以相同的张拉应力张拉钢筋时，先张法建立的预应力低，后张法建立的预应力高。建立的预应力低，后张法建立的预应力高。4、先张法钢筋一般多为直线型，后张法钢、先张法钢筋一般多为直线型，
11、后张法钢筋可为曲线形，沿主拉应力的迹线布置。筋可为曲线形，沿主拉应力的迹线布置。1、预应力混凝土结构对钢筋的要求预应力混凝土结构对钢筋的要求 高强度高强度 具有一定的塑性具有一定的塑性良好的加工性能良好的加工性能 与混凝土之间有较好的黏结强度。与混凝土之间有较好的黏结强度。一、一、预应力混凝土结构对材料的要求预应力混凝土结构对材料的要求1.3 1.3 预应力混凝土使用的材料和机具预应力混凝土使用的材料和机具 目前国内常用的预应力钢材有目前国内常用的预应力钢材有高强光面钢丝、刻高强光面钢丝、刻痕钢丝、高强钢绞线和热处理钢筋痕钢丝、高强钢绞线和热处理钢筋。2、预应力混凝土结构对混凝土的要求、预应力
12、混凝土结构对混凝土的要求 强度高。强度高。收缩、徐变小。收缩、徐变小。快硬、早强。快硬、早强。二、二、预应力混凝土结构对机具的要求预应力混凝土结构对机具的要求这里的机具主要指锚具。这里的机具主要指锚具。1、对锚具的要求、对锚具的要求 锚具应保证受力可靠，使锚固的钢筋不会发生滑移，锚具应保证受力可靠，使锚固的钢筋不会发生滑移，保证预应力的可靠传递，并便钢筋的预应力损失尽可能小。保证预应力的可靠传递，并便钢筋的预应力损失尽可能小。锚具还应使锚固和放松简易而快速。锚具还应使锚固和放松简易而快速。锚具应尽可能做到构造简单、制造方便、轻质、用料锚具应尽可能做到构造简单、制造方便、轻质、用料省、价格低。省
13、、价格低。2、锚具的种类、锚具的种类 锚具的工作原理可以分为两大类。锚具的工作原理可以分为两大类。一类是利用钢筋回缩带动椎形或楔形的锚塞、夹片一一类是利用钢筋回缩带动椎形或楔形的锚塞、夹片一起移动，使之挤紧在锚杯的椎形内壁上，同时挤压力也使起移动，使之挤紧在锚杯的椎形内壁上，同时挤压力也使锚塞或夹片紧紧挤住钢筋，产生极大的摩擦力，甚至是钢锚塞或夹片紧紧挤住钢筋，产生极大的摩擦力，甚至是钢筋变形，从而阻止了钢筋的回缩。筋变形，从而阻止了钢筋的回缩。另一类则是用螺丝、焊接、墩头等方法为钢筋制造一另一类则是用螺丝、焊接、墩头等方法为钢筋制造一个扩大的端头，在锚板、垫板等的配合下阻止钢筋的回缩。个扩大
14、的端头，在锚板、垫板等的配合下阻止钢筋的回缩。常用的锚具有以下几种。常用的锚具有以下几种。锥形锚，又称弗氏锚。锥形锚，又称弗氏锚。包括锚圈和锚塞包括锚圈和锚塞(又称锥销又称锥销)。锥形锚的优点是：锚固方便，横截面积小，便于在梁体锥形锚的优点是：锚固方便，横截面积小，便于在梁体上分散布置。缺点是锚固时钢筋回缩量大，预应力损失上分散布置。缺点是锚固时钢筋回缩量大，预应力损失大，不能重复张拉或接长，使钢筋设计长度受到千斤顶大，不能重复张拉或接长，使钢筋设计长度受到千斤顶行程的限制。但近年在这些方面已有较大改进。行程的限制。但近年在这些方面已有较大改进。镦头锚，又称镦头锚，又称BBRVBBRV锚。锚。
15、适用于锚固钢丝束。使用时先将钢丝适用于锚固钢丝束。使用时先将钢丝逐根穿过锚杯的孔，然后用镦头机将钢丝端头墩粗如圆钉帽状，逐根穿过锚杯的孔，然后用镦头机将钢丝端头墩粗如圆钉帽状，使钢丝锚固于锚杯上。在固定端，将锚圈使钢丝锚固于锚杯上。在固定端，将锚圈(螺帽螺帽)拧在锚杯上即拧在锚杯上即可将钢丝束锚固于粱端。在张拉端，通过螺纹把千斤顶与锚杯可将钢丝束锚固于粱端。在张拉端，通过螺纹把千斤顶与锚杯连接，井进行张拉，然后拧上锚圈，再放松千斤顶，即可完成连接，井进行张拉，然后拧上锚圈，再放松千斤顶，即可完成张拉锚固过程。张拉锚固过程。(a)张拉端 (b)分散式固定端(c)集中式固定端图 镦头锚具螺纹锚。螺
16、纹锚。用于锚固高强粗用于锚固高强粗钢筋，其构造很简单，即用钢筋，其构造很简单，即用一锚固螺帽直接拧紧在已张一锚固螺帽直接拧紧在已张拉的高强粗钢筋上的螺纹上。拉的高强粗钢筋上的螺纹上。这种锚具构件简单，施工方这种锚具构件简单，施工方便，且较为可靠，预应力损便，且较为可靠，预应力损失小。失小。图 螺丝端杆锚具夹片锚。夹片锚。夹片锚具有各种不同的形式，但都是用来锚固钢绞夹片锚具有各种不同的形式，但都是用来锚固钢绞线的。由于近年来在大跨度预应力混凝土结构中大都采用钢绞线的。由于近年来在大跨度预应力混凝土结构中大都采用钢绞线，因此夹片锚具的使用随之增多。国内主要的夹片锚具为线，因此夹片锚具的使用随之增多。国内主要的夹片锚具为JMJM、XMXM、QMQM、YMYM及及OVMOVM系列锚具，可锚固由几根至几十根钢绞线组系列锚具，可锚固由几根至几十根钢绞线组成的钢束。成的钢束。
