钢筋混凝土第9.ppt

9.5 部分预应力混凝土与无粘结预应力混凝土 1 部分预应力混凝土 (1)部分预应力混凝土的特点 1)可合理控制裂缝与变形，节约钢材因可根据结构构件的不同使用要求、可变荷载的作用情况及环境条件等对裂缝和变形进行合理的控制，降低了预加力值，从而减少了锚具的用量，适量降低了费用； 2)可控制反拱值不致过大由于预加力值相对较小，构件的初始反拱值小，徐变变形亦减小； 3)延性较好在部分预应力混凝土构件中，通常配置普通钢筋，因而其正截面受弯的延性较好，有利于结构抗震，并可改善裂缝分布，减小裂缝宽度； 4)与全预应力混凝土相比，可简化张拉、锚固等工艺，获得较好的综合经济效果； 5)计算较为复杂部分预应力混凝土构件需按开裂截面分析，计算较繁冗，又如部分预应力混凝土多层框架的内力分析中，除需计算由荷载及预加力作用引起的内力外，还需考虑框架在预加力作用下的轴向压缩变形引起的内力。此外，在超静定结构中还需考虑预应力次弯矩和次剪力的影响 ，并需计算及配置普通钢筋。 (2)荷载-挠度曲线 对部分预应力混凝土，较多采用预应力高强度钢材(钢丝、钢绞线)与普通钢筋(HRB335、HRB400级钢筋等)混合配筋的方式。其中，普通钢筋的作用如下： 1)如果在无粘结预应力混凝土梁中配置了一定数量的普通钢筋，则可有效地提高无粘结预应力混凝土梁正截面受弯的延性； 2)在受压区边缘配置的普通钢筋可承担由于预加力偏心过大引起的拉应力，并控制裂缝的出现或开展； 3)可承担构件在运输、存放及吊装过程中可能产生的应力； 4)可分散梁的裂缝和限制裂缝的宽度，从而改善梁的使用性能并提高梁的正截面受弯承载力。 2无粘结预应力混凝土 (1)有粘结预应力束和无粘结预应力束 对后张法施工的预应力混凝土构件，通常的做法是，在构件中预留孔道，待混凝土结硬后，穿入预应力束进行张拉至控制应力并锚固，最后用压力灌浆将预留孔道的孔隙填实。这种沿预应力束全长均与混凝土接触表面之间存在粘结作用、而不能发生纵向相对滑动的束称为有粘结预应力束。如果沿预应力束全长与混凝土接触表面之间不存在粘结作用、而能发生纵向相对滑动的束则称为无粘结预应力束。 无粘结预应力束的一般做法是，将预应力束的外表面涂以沥青、油脂或其他润滑防锈材料，以减小摩擦力并防止锈蚀，然后用纸带或塑料带包裹或套以塑料管，以防止在施工过程中碰坏涂料层，并使预应力束与混凝土隔离，将预应力束按设计的部位放入构件模板中浇捣混凝土，待混凝土达到规定强度后即可进行张拉。 上述涂料应具有防腐蚀性能，要求在预期的使用温度范围内不致发脆开裂，也不致液化流淌，并应具有化学稳定性。 无粘结预应力束可在工厂预制，并且不需要在构件中留孔、穿束和灌浆，因而可大为简化现场施工工艺，但无粘结预应力束对锚具的质量和防腐蚀要求较高，锚具区应用混凝土或环氧树脂水泥浆进行封口处理，防止潮气入侵。 (2)无粘结预应力混凝土梁的受弯性能 当无粘结预应力混凝土梁的配筋率较低时，在荷载作用下，梁在最大弯矩截面附近只出现一条或少数受弯裂缝，随着荷载增大，裂缝迅速开展，最终发生脆性破坏，类似于带拉杆的拱。 试验结果表明，如果在无粘结预应力混凝土梁中配置了一定数量的普通钢筋，则能显著改善梁的使用性能及改变其破坏形态。 无粘结预应力混凝土结构构件的抗震性能是目前尚在研究的课题，其抗震设计应符合专门规定。 * * 3)加载至破坏。和先张法相同，破坏时预应力筋和普通钢筋的拉应力分别达到fpy和fy，由力的平衡条件，可得 (1)在施工阶段，σpcⅡ的计算公式，先张法的式与后张法的式的形式基本相同，只是σl的具体计算值不同，同时先张法构件用换算截面面积A0，而后张法构件用净截面面积An。如果采用相同的σcon、相同的材料强度等级、相同的混凝土截面尺寸、相同的预应力筋及截面面积，由于A0＞An，则后张法构件的有效预压应力值σpcⅡ要高些。 (2)使用阶段N0、Ncr、Nu的三个计算公式，不论先张法或后张法，公式形式都相同，但计算N0和Ncr时两种方法的σpcⅡ是不相同的。 (3)预应力筋从张拉直至构件破坏，始终处于高拉应力状态，而混凝土则在轴向拉力达到N0值以前始终处于受压状态，发挥了两种材料各自的性能。 (4)预应力混凝土构件出现裂缝比钢筋混凝土构件迟得多，故构件抗裂度大为提高，但出现裂缝时的荷载值与破坏荷载值比较接近，故延性较差。 (5)当材料强度等级和截面尺寸相同时，预应力混凝土轴心受拉构件与钢筋混凝土受拉构件的承载力相同。 9.2.2 轴心受拉构件使用阶段的计算 1 使用阶段承载力计算 图9-18预应力构件轴心受拉使用阶段承载力计算图式 (a)预应力轴心受拉构件的承载力计算图式； (b)预应力轴心受拉构件的抗裂