原理10-预应力混凝土构件.ppt

第十章 预应力混凝土构件第一节 概述 一、预应力混凝土 在荷载作用下的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，这种利用混凝土较高的抗压能 力来弥补 其抗拉能 力的不足 ，就是预 应力混凝 土的概念 。 预应力混凝土－施加了预应力的混凝土； 普通钢筋混凝土－不施加顶应力的钢筋混凝土，也简称钢筋混疑土。 二、预应力混凝土的优点 1、预应力提高了构件的抗裂能力和刚度，使构件在使用荷载作用 下可以不出现裂缝或可以使裂缝宽度大大减小，有效地改善了构件 的使用性能，提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性。 2、预应力混凝土采用高强材料，因而可以减小构件截面尺寸，减 少材料用量并降低结构物的自重。 3、预应力受弯构件在施加预应力的同时，可以使构件产生反拱， 减小了构件工作时的挠度。 4、预应力可以作为结构的一种拼装手段和加固措施。 三、预应力混凝土的应用 1、工作中存在受拉区的构件，如受弯、轴心受拉、偏心受拉及大 偏心受压等构件； 2、大跨度结构，如大跨度桥梁、体育馆和车间以及机库等大跨度 建筑的屋盖、高层建筑结构的转换层等； 3、用于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，还有冶金、化工厂的车间、构筑物等； 4、用于某些高耸建筑结构，如水塔、烟筒、电视塔等； 5、用于某些大量制造的预制构件，如常见的预应力空心楼板、预 应力预制桩等。 6、在一般的房屋结构中，如果建筑设计限定了层高、屋楼盖梁等 的高度，或者限定了某些其他构件的尺寸，使得普通钢筋混凝土构 件难以满足要求，也可以考虑使用预应力混凝土。 四、预应力混凝土构件抗裂等级 由于各种预应力构件所处的环境不同、使用要求不同，抗裂安全储 备也不同，所以，规范将预应力混凝土构件的抗裂等级划分三级： 1、一级为严格要求不出现裂缝的构件； 2、二级为一般要求不出现裂缝的构件； 3、三级构件则允许在使用中开裂，但要求计算所得的裂缝宽度小 于限值。 第二节 施加预应力的方法 一、先张法 在浇筑混凝土之前张拉预应力筋的方法称为先张法；在浇筑混凝土 之后张拉预应力筋的方法称为后张法。 1、先张法的施工工序 （1）、先在台座上张拉预应力筋，并将它临时锚固在台座上； （2）、架设模板，绑扎普通钢筋骨架，浇筑构件混凝土； （3）、待混凝土达到要求的强度后，切断或放松预应力钢筋，让 钢筋的回弹力通过钢筋与混凝土间的粘结力传递给混凝土，使其获 得预压应力。 先张法的施工工序如图10.3。 2、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板、轨枕、水管、电杆等。 二、后张法 后张法是先浇筑构件混凝土，待混凝土结硬后，再张拉预应力筋的 方法。 1、后张法的施工工序 （1）、在制作构件时，预先在构件中留出穿预应力筋的孔道； （2）、当构件混凝土达到规定强度（规范规定≥70％设计强度） 后，将预应力钢筋穿入预留孔道内，再将千斤顶支承于混凝土构件 端部，张拉钢筋，使构件也同时受到压缩； （3）、待张拉到一定拉力后，即用特制的锚具将预应力钢筋锚固 于混凝土构件上，使混凝土获得并保持其压应力。 （4）、在预留孔道内压注水泥浆，以保护钢筋不致锈蚀，并使钢 筋束与混凝土粘结成为整体。 后张法的施工工序如图10.4。 2、后张法主要适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。 三、先张法构件与后张法构件的比较 1、先张法构件预应力筋的回弹力是通过钢筋与混凝土间的粘结力 传给混凝土的，在构件上无需任何锚具；后张法构件的钢筋回弹力 必须通过构件端部的锚具才能使混凝土建立起预压应力。因而锚具 必须永远留在构件上。 2、先张法构件中的预应力钢筋可布置为直线形或折线形，多为直 线形。后张法构件中的预应力钢筋可以做成曲线形。 3、当以相同的张拉应力张拉钢筋时，两种方法在混凝土中所建立 的预压应力是不等的，先张法低，后张法高。在先张法构件切断或 放松预应力钢筋后，由于预应力钢筋回弹带动混凝土缩短，因而预 应力钢筋本身将缩短，应力将降低。在后张法中，混凝土的压缩与 张拉预应力钢筋同步发生，混凝土压缩造成的钢筋回弹随时得到补 偿，钢筋应力在张拉到预定的数值后不会再因混凝土压缩而减小。 所以，先张法构件混凝土截面上所建立的压应力常比后张法构件低。 第三节 预应力混凝土使用的材料和机具 一、 钢筋 1、预应力钢筋必须采用高强度钢材； 2、要求钢筋具有较低的松弛率，以减少预应力的松弛损失； 3、预应力钢筋还应具有一定的塑性，即要求拉断时有一定的延伸 率。尤其在低温或冲击环境下以及在抗震结构中，更应注意钢材的 塑性要求，否则可能产生脆性破坏。 4、施工工艺要求预应力钢筋有良好的可焊性和