现代预应力技术第一章.ppt

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现代预应力混凝土理论与应用 第一章 预应力混凝土结构的基本原理 第一节 预应力混凝土结构的基本概念 一、预应力混凝土结构产生的原因: 1、裂缝过宽对于钢筋的锈蚀和结构的使用寿命会有严重影响,并降低构件的刚度。 2、一般钢筋混凝土构件在正常使用状态下时带裂缝工作的 3、由于构件过早的出现裂缝和对裂缝宽度的限制,普通钢筋混凝土结构中不能有效地采用高强度钢材,相应的也就不能使用高强度混凝土。 4、由于不能使用高强度材料,若使结构构件承受较大的荷载,必须要加大混凝土截面尺寸和使用较多的钢筋数量,由此带来很多问题—自重 二、预应力混凝土的基本原理 所谓预应力混凝土结构就是在结构承受外荷载前,先对混凝土构件预加应力,人为地事先对结构造成一种应力状态。这种应力的大小和分布规律,与外荷载产生的应力大小和分布规律相反,使之可以抵消由于外荷载产生的全部或部分拉应力。这样有预应力与外荷载产的应力叠加后,根据事先预加应力的大小,可使结构在使用状态下不出现拉应力、或推迟裂缝的出现,或将裂缝宽度控制在一定的限度内,这就是预应力的基本原理。 预应力混凝土构件为使用高强度材料开辟了广阔的前景 例1-1 设有一矩形截面混凝土梁,其截面尺寸为b*h=0.25m*0.50m,混凝土强度等级为C55,Ec=3.65*104MPa,抗压强度标准值fck=37MPa,抗拉强度标准值fctk=3.3MPa;采用高强度钢丝,抗拉强度标准值为fptk=1570MPa,抗拉强度设计值fptd=1120MPa,弹性模量Ep=2.05*105MPa,梁承受均布荷载(包括自重)q=8kN/m,计算跨度l=12m。要求确定: (1)、计算荷载作用下跨中截面下缘处混凝土的应力。 (2)、若要使梁跨中截面下缘处混凝土的应力为零,在截面形心处需施加多大的预压力Np?假定预应力钢丝受拉的有效预应力 =800MPa,求力筋的面积Ap,并问力筋和混凝土的最大应力各为多少? (3)、若要使梁跨中截面下缘混凝土的应力为零,在构件距截面下缘15cm(偏心距e=0.10m)处施加偏心预压力Np,此Np应为多大?力筋的有效预应力仍为800MPa,求力筋的面积Ap,并计算力筋和混凝土的最大应力。 由此例题得出以下几点结论: 1、由于预加力Np的作用,引起截面的预加应力,但预加应力值足够大时,可使构件混凝土截面在使用荷载作用下不出现拉应力,构建不会开裂,混凝土的整个界面都是有效的,故预加应力提高了构件的刚度 2、梁截面无论在受荷载前或受荷载后,预应力钢筋及构件混凝土都处于高应力状态下,因此,预应力混凝土结构必须要采用高强度材料 3、预应力钢筋的偏心布置可以提高结构的抗弯能力,在得到同样的预应力效果情况下,预应力钢筋的面积可大为减少,故受弯构件的预应力钢筋的布置总是偏心的 4、从例中可以看出,受拉区混凝土的应力,由于预应力钢筋造成一定大的预压应力,在荷载作用下总应力为零,从而提高了构件的抗裂性。这与普通钢筋混凝土结构有着本质的不同,钢筋的作用不仅是在混凝土开裂的前提下,代替混凝土承受拉应力,而重要的是由它给构件施加以预压应力 三、预应力混凝土的优缺点及其应用范围 优点: 1、提高了构件的抗裂性和刚度 2、可以节约材料和减轻结构的自重 3、提高了构件的抗剪能力 4、结构质量安全可靠 5、提高了构件的耐疲劳性能 6、预加应力的方法更有利于装配式混凝土结构的推广 缺点: 1、施工工艺比较复杂 2、需要有一定的专门设备 3、构件预加应力的反拱度不易控制 第二节 预加应力的方法及锚具 一、先张法 二、后张法 三、先张法构件的预应力传递粘结应力 在中间各点,粘结应力是由于外部剪力或由于裂缝的存在而产生,在没有剪力和裂缝的位置,粘结应力为零 力筋中的应力自外露段的零值向内逐渐增大至混凝土内某一段距离处达到有效预应力为止,这一段距离称之为传力长度。而这段长度中粘结应力称之为预应力传递粘结应力 预应力传递粘结应力的本质完全不同于建立或裂缝所引起的挠曲粘结应力。沿梁中间各点,粘结力主要靠钢筋和混凝土间的粘结力和钢筋表面的机械咬和力来抵抗。而在端部锚固处,先张力筋在传力瞬间几乎总要滑移并缩入混凝土。这一滑动破坏力传递长度内的大部分胶结力和机械咬合力,而这种传递粘结力主要靠钢筋和混凝土间的摩擦力来承受 四、 后张预应力锚固体系 1、锚具类型 锲紧式锚固、支承式锚固 、粘结力锚固 2、常用的几种锚具 钢质锥形锚、墩头锚具、夹片式锚具 3、孔道成型 预应力筋的张拉 4、孔道压浆 * * *

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