第5章预应力混凝土工程要点解析.ppt

第五章 预应力混凝土工程 本章主要内容 ☆ 概述 ☆ 先张法施工 ☆ 后张法施工 ☆无粘结预应力混凝土结构施工 学习要求：了解预应力混凝土的概念和特点；熟悉超张拉工艺；掌握预应力混凝土与普通混凝土的区别。 第一节 概述 一、预应力混凝土的基本概念 1．什么叫预应力 预应力是预加应力的简称，人们对预加应力原理的应用由来已久，在日常生活中稍加注意是不难找到一些熟悉例子。如用竹箍的木桶、木锯、搬运书籍等。 工程中预应力混凝土应用范围更广。 图5-1 预应力原理在木桶上的应用 图5-2 预应力原理在木锯上的应用 图5-3 搬运书籍（块体拼装式预应力梁示意图） 2.混凝土为什么要预加应力 混凝土是抗压强度高而抗拉强度低。抗拉强度不仅很低，只有抗压强度的1/10~1/15，而且很不可靠。它的抗拉变形能力也很小，如同玻璃一样是脆性的，破坏前没有明显预兆。因此素混凝土只能用于柱墩、重力式挡土墙、地坪、路面等以受压为主的场合，而不能用梁、板等受弯结构。 为弥补混凝土抗拉强度太低的缺点，人们首先想到的是对混凝土预期出现拉应力的部位用钢筋来加强，即用钢筋来代替混凝土承担拉力。 这种用混凝土受压、用钢筋受拉的钢筋混凝土用途很广、优点很多，但也存在着一个难以克服的本质上的缺陷—开裂。所有钢筋混凝土受弯、受拉构件，不管配筋少还是配筋多，在使用状态下几乎无不开裂，以致影响它的应用范围与发展前途。 3.什么叫预应力混凝土 “预应力混凝土是根据需要，人为地引入某一数值与分布的内应力，用以部分或全部抵消外荷载应力的一种加筋混凝土”。 实际上预应力筋对结构所起的作用，既可以理解为产生与使用荷载应力方向相反的预加应力，也可以理解为产生与使用荷载方向相反的预加反向荷载或反向力。如果我们从荷载的概念出发，预应力混凝土可以定义为：“预应力混凝土是根据需要，人为地引入某一数值的反向荷载，用以部分或全部抵消使用荷载的一种加筋混凝土”。 图示预应力混凝土（以梁为例） 普通钢筋混凝土梁和预应力钢筋混凝土梁 二、预应力混凝土的种类 预应力混凝土按预应力的大小分为：全预应力砼和部分预应力砼；按施加方式分为：先张法预应力砼和后张法预应力砼；按预应力筋粘结状态分为：有粘结预应力砼和无粘结预应力砼；按施工方法分为：预制预应力砼和现浇预应力砼等。 三、预应力混凝土的材料 预应力混凝土抗裂性的高低，取决于钢筋的预拉应力值。钢筋预拉力愈高，混凝土预压力愈大，构件的抗裂性就愈好。要建立较高的预应力，就必须具有高强度的钢筋和高强度混凝土。所以，高强材料的提供，促使产生预应力混凝土，预应力混凝土的发展又对材料提出更高的要求。 1.对钢材的要求 1.高强度。钢材强度越高，损失率越小，经济效果也越高，因此当具备条件时，应尽量采用强度高的钢材作预应力筋。 2.具有一定的塑性。就是要求钢筋切断时具有一定的延伸率，当构件处于低温荷载下，更应注意塑性要求，否则可能发生脆性破坏。 3.与混凝土有较好的粘结度。先张法构件（后张自锚构件在使用时）的预应力是靠钢筋和混凝土的粘结力来完成的。因此钢筋和混凝土的粘结度必须足够。 4.有良好的加工性能。 国内预应力混凝土结构常用的钢材 目前国内预应力混凝土结构常用的钢材可分为两类：钢丝和钢筋。钢筋可用冷拉Ⅱ、Ⅲ级热轧钢筋或热处理钢筋，钢丝可用高强碳素钢丝或冷拔低碳钢丝制成的钢绞线。 2.对混凝土的要求 1.高强度。因为只有高强混凝土充分利用高强钢材，共同承受外力，从而可以减小构件的截面尺寸，减轻构件自重并节约原材料用量。 2.收缩、徐变小，弹性模量高，有利于减少预应力损失。混凝土强度高了，抗拉、抗剪、粘结强度也都高，从而提高抗裂能力。 3.尽可能做到快硬、早强。因为只有快硬，早强才能尽早施加预应力，加快施工进度，提高台座或锚具的使用率。 当前国内预应力钢筋构件中所用混凝土的强度等级常为C40~C50，个别达到C60~C80，一般不低于C30。 四、预应力混凝土与钢筋混凝土的比较 预应力混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有如下优点： 1．提高了混凝土的抗裂度和刚度。 2．增加构件的耐久性。 3．节约材料。 4．减轻构件自重。 5．扩大了高、大、重型结构的预制装配化程度。 6．抗疲劳性能优于钢筋混凝土。 预应力混凝土存在的问题与不足 尽管预应力混凝土有上述优点，但也带来了另一方面的问题，就是制作构件时增加了张拉工序、灌浆机具以及锚固装置等专用设备，同时制作技术也比钢筋混凝土复杂得多，相应的费用也较高。所以跨度较小的梁和板，不承受拉力的拱与柱子等就不适宜采用预应力结构。 因此，不是在任何场合都可以用预应力混凝土来代替普通钢筋混凝土的，而是两者各有合理应用范围。 第二节 先张法施工 先张法是在浇筑混凝土之前，在台座或模板上先张