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1、1第五章 混凝土结构5.7预应力混凝土梁和板25.7 预应力混凝土梁和板预应力混凝土梁和板 预应力混凝土的优点：除了提高构件的裂缝控制性预应力混凝土的优点：除了提高构件的裂缝控制性能和刚度外，还可采用较高强度的钢筋和混凝土，充能和刚度外，还可采用较高强度的钢筋和混凝土，充分发挥材料性能，减小构件尺寸。分发挥材料性能，减小构件尺寸。v下列结构宜优先采用预应力混凝土：下列结构宜优先采用预应力混凝土：(1)要求裂缝控制等级较高的结构；要求裂缝控制等级较高的结构；(2)大跨度或受力很大的构件；大跨度或受力很大的构件；(3)对构件的刚度和变形控制要求较高的结构构件，如对构件的刚度和变形控制要求较高的结构
2、构件，如工业厂房中的吊车梁、码头和桥梁中的大跨度梁式工业厂房中的吊车梁、码头和桥梁中的大跨度梁式构件等。构件等。v 预应力混凝土构件的缺点是构造、施工和计算均预应力混凝土构件的缺点是构造、施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂，且延性也差些。较钢筋混凝土构件复杂，且延性也差些。3 按照使用荷载作用下构件截面应力状态的不同，按照使用荷载作用下构件截面应力状态的不同，预应力混凝土分为三类：预应力混凝土分为三类：1、全预应力混凝土、全预应力混凝土在使用荷载下，截面受拉区混在使用荷载下，截面受拉区混凝土中不出现拉应力。凝土中不出现拉应力。2、有限预应力混凝土、有限预应力混凝土在使用荷载下，截面受拉区在使用荷
3、载下，截面受拉区混凝土中允许出现拉应力，但拉应力不超过混凝土抗混凝土中允许出现拉应力，但拉应力不超过混凝土抗拉强度标准值。拉强度标准值。3、部分预应力混凝土、部分预应力混凝土在使用荷载下，截面上允许在使用荷载下，截面上允许出现裂缝，但对最大裂缝宽度予以限制。出现裂缝，但对最大裂缝宽度予以限制。5.7.1 施加预应力的方法和材料施加预应力的方法和材料 1、施加预应力的方法施加预应力的方法4（1）先张法先张法在浇筑构件混凝土之前张拉钢在浇筑构件混凝土之前张拉钢筋的施工方法。筋的施工方法。.先张法主要工序示意图(a)预应力筋就位；张拉预应力筋；(b)临时固定预应力筋，浇灌混凝土并养护；(c)放松预应
4、力筋，预应力筋回缩，混凝土受预压5先张法的张拉台座设备先张法的张拉台座设备 6（2）后张法后张法构件混凝土结硬以后，在预留构件混凝土结硬以后，在预留孔道中穿入预应力钢筋张拉的施工方法。孔道中穿入预应力钢筋张拉的施工方法。后张法的张拉设备 后张法主要工序示意图后张法主要工序示意图(a)制作构件，预留孔道，穿入预应力筋；制作构件，预留孔道，穿入预应力筋；(b)安装千斤顶；安装千斤顶；(c)张拉预应力筋；张拉预应力筋；(d)锚住预应力筋，拆除千斤顶，孔道压力灌浆锚住预应力筋，拆除千斤顶，孔道压力灌浆7预应力锚具 固定端握裹式锚具固定端握裹式锚具(a)P型挤压锚具；型挤压锚具；(b)H型压花锚具型压花
5、锚具8 镦头锚具 1锚环；2螺母；3固定端锚板；4钢丝束锥塞式锚具9后张法施工 102、张拉控制应力、张拉控制应力con 张拉控制应力是指预应力筋在进行张拉时张拉控制应力是指预应力筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。所控制达到的最大应力值。其值为张拉设备其值为张拉设备(如千斤顶油压表如千斤顶油压表)所指示的总张拉力除以预所指示的总张拉力除以预应力筋截面面积而得的应力值，以应力筋截面面积而得的应力值，以con表示。表示。张拉控制应力的取值，直接影响预应力混张拉控制应力的取值，直接影响预应力混凝土的使用效果。凝土的使用效果。混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定，在一般情况规定，在一般情况下，
6、张拉控制应力不宜超过下，张拉控制应力不宜超过P195表表5.7.1的限的限值。值。113、预应力混凝土材料预应力混凝土材料 1）、预应力混凝土结构构件所用的混凝土，）、预应力混凝土结构构件所用的混凝土，需满足下列要求：需满足下列要求：(1)强度高强度高。(2)收缩、徐变小收缩、徐变小。(3)快硬、早强快硬、早强。因此，因此，混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定，预应力规定，预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40。2）、）、我国目前用于预应力混凝土结构或构件我国目前用于预应力混凝土结构或构件中的预应力筋，主要采用中的预应力筋，主要采用预应力钢丝、钢绞
7、预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋线和预应力螺纹钢筋。125.7.2预应力混凝土梁板的构造预应力混凝土梁板的构造5.7.3 预应力损失预应力损失 在预应力钢筋中建立起来的预应力，由于各种原在预应力钢筋中建立起来的预应力，由于各种原因将损失一部分。因将损失一部分。135.9 混凝土结构耐久性设计混凝土结构耐久性设计 混凝土结构的耐久性是指结构或构件在设计混凝土结构的耐久性是指结构或构件在设计使用年限内，在正常维护条件下，不需要进行使用年限内，在正常维护条件下，不需要进行大修就可满足正常使用和安全功能要求的能力大修就可满足正常使用和安全功能要求的能力 混凝土的碳化及钢筋锈蚀是影响混凝土结构混凝土的
8、碳化及钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的最主要的因素。耐久性的最主要的因素。1、混凝土结构耐久性设计的基本原则、混凝土结构耐久性设计的基本原则 按结构使用环境类别和设计使用期限设计。按结构使用环境类别和设计使用期限设计。P208表表5.9.1给出了我国规范规定的混凝土给出了我国规范规定的混凝土结构的使用环境的五种类别。结构的使用环境的五种类别。142、设计要求、设计要求 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定了混凝土结构规定了混凝土结构耐久性设计的基本要求耐久性设计的基本要求,见见P209.混凝土结构及构件尚应采取下列耐久性技术混凝土结构及构件尚应采取下列耐久性技术措施：措施：（）预应力混凝土
9、结构中的预应力筋应根据（）预应力混凝土结构中的预应力筋应根据具体情况采取表面防护、孔道灌浆、加大混凝具体情况采取表面防护、孔道灌浆、加大混凝土保护层厚度等措施，外露的锚固端应采取封土保护层厚度等措施，外露的锚固端应采取封锚和混凝土表面处理等有效措施；锚和混凝土表面处理等有效措施；（）有抗渗要求的混凝土结构，混凝土的抗（）有抗渗要求的混凝土结构，混凝土的抗渗等级应符合有关标准的要求；渗等级应符合有关标准的要求；15）严寒及寒冷地区的潮湿环境中，结构混凝土应满）严寒及寒冷地区的潮湿环境中，结构混凝土应满足抗冻要求，混凝土抗冻等级应符合有关标准的要求；足抗冻要求，混凝土抗冻等级应符合有关标准的要求；
10、（）处于二、三类环境中的悬臂构件宜采用悬臂梁（）处于二、三类环境中的悬臂构件宜采用悬臂梁板的结构形式，或在其上表面增设防护层；板的结构形式，或在其上表面增设防护层；（）处于二、三类环境中的结构构件，其表面的预埋（）处于二、三类环境中的结构构件，其表面的预埋件、吊钩、连接件等金属部件应采取可靠的防锈措施，件、吊钩、连接件等金属部件应采取可靠的防锈措施，对于后张预应力混凝土外露金属锚具，其防护要求见对于后张预应力混凝土外露金属锚具，其防护要求见混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范第第10.3.13条；条；（）处在三类环境中的混凝土结构构件，可采用阻锈（）处在三类环境中的混凝土结构构件，可采用阻锈剂
11、、环氧树脂涂层钢筋或其他具有耐腐蚀性能的钢筋、剂、环氧树脂涂层钢筋或其他具有耐腐蚀性能的钢筋、采取阴极保护措施或采用可更换的构件等措施。采取阴极保护措施或采用可更换的构件等措施。16练习题练习题1、某矩形梁截面尺寸某矩形梁截面尺寸bh300mm600mm；弯矩设计值；弯矩设计值M=120kN.m，钢筋采用钢筋采用HRB335，混凝土等级为，混凝土等级为C30；由规范查得混凝土保护层最小；由规范查得混凝土保护层最小厚度为厚度为25mm，b0.55,fc14.3N/mm2,ft1.43N/mm2,fy300Nmm2，11.0，求纵向受拉钢筋截面面积。，求纵向受拉钢筋截面面积。2、已知：简支梁已知：
12、简支梁b*h=200mm*450mm,L=5.2m，均布线活载标准值，均布线活载标准值qk=8kN/m,恒荷载标准值（不包括梁自重）恒荷载标准值（不包括梁自重）gk=9.5kN/m,砼为砼为C40,钢筋钢筋为为HRB400。(砼比重为砼比重为25kN/m3),安全等级为二级。求纵向受拉钢筋截安全等级为二级。求纵向受拉钢筋截面面积面面积.3、已知：已知：b*h=250mm500mm,砼为砼为C30，钢筋为，钢筋为HRB335，416（AS=804mm2）,M=120kN.m。验算此梁正截面承载力是否安全。验算此梁正截面承载力是否安全。4、已知现浇框架第二层轴心受压方柱、已知现浇框架第二层轴心受压
13、方柱,b=h=350mm,H=6m,N=1100kN(未未含自重）含自重）,砼为砼为C20,纵筋为纵筋为HRB335。求所需纵筋面积。求所需纵筋面积As。17练习题答案练习题答案1、某矩形梁截面尺寸某矩形梁截面尺寸b bh h300mm300mm600mm600mm；弯矩设计值；弯矩设计值M=120kN.mM=120kN.m，钢筋采用，钢筋采用HRB335HRB335，混凝土等级为，混凝土等级为C30 C30；由规；由规范查得混凝土保护层最小厚度为范查得混凝土保护层最小厚度为25mm25mm，b b0.55,f0.55,fc c14.3N/mm14.3N/mm2 2,f,ft t1.43N/m
14、m1.43N/mm2 2,f,fy y300N300Nmmmm2 2，1 11.01.0，求纵向受拉钢筋截面面积。，求纵向受拉钢筋截面面积。解：设 as=35mm,则 h0=h-as=600-35=565mms=M/(1fcbh02)=120*106/(1.0*14.3*300*5652)=0.0876由附录D-1查得 =0.0926，S=0.954，由P93的表5.2.1查得 b=0.55，则 b=0.55,满足第一条件。18As=M/(fysh0)=120*106/(300*0.954*565)=742mm2选用318,As=763mm2验算适用条件：=As/(bh0)=763/(300*
15、565)=0.45%（1）b已满足（=fy/(1fc)=0.45%*300/14.3=0.0940.2%故 min=0.21%As=7632minbh=0.21%*300*600=3782满足条件要求。192、已知：简支梁已知：简支梁b b*h=200mmh=200mm*450mm,L=5.2m450mm,L=5.2m，均布线，均布线活载标准值活载标准值q qk k=8kN/m,=8kN/m,恒荷载标准值（不包括梁自重）恒荷载标准值（不包括梁自重）g gk k=9.5kN/m,=9.5kN/m,砼为砼为C40,C40,钢筋为钢筋为HRB400HRB400。(砼比重为砼比重为25kN/m25kN
16、/m3 3),),安全等级为二级。安全等级为二级。求纵向受拉钢筋截面面积。求纵向受拉钢筋截面面积。求：该简支梁所需纵向钢筋截面面积AS。解：梁的线自重gk1=25*0.2*0.45=2.25kN/m 安全等级为二级（P61),结构的重要性系数0=1.0,恒荷载分项系数G=1.2,活荷载分项系数Q=1.4，故跨中最大弯矩设计值：M=0*G*(gk+gk1)+Q*qk*L2/8 =1*1.2*(9.5+2.25)+1.4*8*5.22/8 =85.514kN.m 20查表得：1=1.0,b=0.518,fc=19.1N/mm2,ft=1.71N/mm2,fy=360N/mm2,a=35mm,设aS=45mm,h0=h-a0=450-45=405mmS=m/(1fcbh02)=85.514*106/(1.0*19.1*200*4052)=0.136由附录D-1得=0.147b=0.518 满足条件一；由附录D-1得S=0.927AS=M/(fySh0)=85.514*106/(360*0.927*405)=633mm2选316 AS=603mm2(实际配筋与计算配筋相差小于5%)验算适用条件
