预应力混凝土构件计算_secret.doc

预应力混凝土构件计算 本章学习要点： 1、深入理解预应力混凝土的基本概念，各项预应力损失的产生原因及减少损失的措施 2、深入理解轴心受拉构件各阶段的应力状态。熟练掌握轴心受拉构件正截面承载力的计算方法施工阶段和局部承压验算方法，以及根据裂缝控制等级要求进行抗裂验算的方法 4、了解直线配筋预应力混凝土受弯构件设计方法，部分预应力混凝土构件及无粘结预应力的基本概念及其计算要点，预应力混凝土构件的构造要求。 重点：深入理解预应力混凝土的基本概念，各项预应力损失的产生原因及减少损失的措施。 深入理解轴心受拉构件各阶段的应力状态。熟练掌握轴心受拉构件正截面承载力的计算方法，施工阶段和局部承压验算方法，以及根据裂缝控制等级要求进行抗裂验算的方法。 难点：预应力损失；预应力混凝土受弯构件设计方法。 §9-1预应力混凝土的基本概念 一、 预应力混凝土的特点 1、预应力混凝土的定义 从受力性能的角度而言，就是在外荷载作用之前，先抵消外荷载所引起的拉应力。(3，如图9-1(b)。如果在荷载作用以前，给梁先施加一偏心压力N，使得梁下边缘产生预压应力(1如图9-1(a)，那么在外荷载作用后，截面的应力分布将是两者的叠加，如图9-1(c)。梁的下边缘应力可为压应力（如(1－(3＞0）或数值很小的拉应力（如(1－(3＜0）。 图9-1 预应力混凝土简支梁的受力情况 （a）预压力作用 （b）荷载作用 （c）预压力与荷载共同作用 3、相对于钢筋混凝土结构，预应力混凝土结构具有的优点： 抗裂性高，可以推迟甚至不出现裂缝； 合理有效的利用高强混凝土、钢筋，从而大大节约钢材，减轻结构自重。 由于混凝土不开裂或较迟开裂，故结构刚度大，变形小，可以建造大跨度结构； 改善结构的耐久性。 提高结构的抗疲劳性能。 增强结构或构件的抗剪能力。 4、预应力混凝土的分类及应用 （1）由于预加应力较大，受拉边缘仍处于受压状态，不会出现开裂；(全预应力混凝土，裂缝控制一级） （2）受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混凝土的抗拉强度，一般不会出现开裂；(限值预应力混凝土，裂缝控制二级） （3）受拉边缘应力超过混凝土的抗拉强度，虽然会产生裂缝，但比钢筋混凝土构件（Np=0）的开裂明显推迟，裂缝宽度也显著减小。(部分预应力混凝土，裂缝控制三级） 全预应力混凝土 限值预应力混凝土 部分预应力混凝土 图9-2 预应力混凝土截面应力状态 图9-3 预应力混凝土应用的典型例子 二、预应力的施加方法 预应力的施加方法，1、先张法 ( 支模、浇砼( 砼达到一定强度剪丝 ( 产生预应力） 主要工序如下： （）（）（） 2、后张 ( 达到强度，穿筋 ( 张拉钢筋，锚固 ( 孔道灌浆） 分为有粘结和无粘结两类。 1）后张有粘结 其施工的主要工序如下： （）（）（）（） 2）后张无粘结 预应力钢筋沿全长与混凝土接触表面之间不存在粘结作用，可产生相对滑移，一般做法是预应力钢筋外涂防腐油脂并设外包层。现使用较多的是钢铰线外涂油脂并外包PE塑料管的无粘结预应力钢筋，将无粘结预应力钢筋按配置的位置固定在钢筋骨架上浇筑混凝土，待混凝土达到规定强度后即可张拉。 3、两种方法的比较 （1）先张法是将张拉后的预应力钢筋直接浇筑在混凝土内，依靠预应力钢筋与周围混凝土之间的粘结力来传递预应力； 先张法需要有用来张拉和临时固定钢筋的台座，因此初期投资费用较大； 先张法施工工序简单，钢筋靠粘结力自锚，在构件上不需设永久性锚具，临时固定的锚具都可以重复使用； 在大批量生产时先张法构件比较经济，质量易保证； 为了便于吊装运输，先张法一般宜于生产中小型构件。 （2）后张法不需要台座，构件可以在工厂预制，也可以在现场施工，应用比较灵活，但是对构件施加预应力需要逐个进行，操作比较麻烦。而且每个构件均需要永久性锚具，用钢量大，因此成本比较高。后张法适用于运输不方便的大型预应力混凝土构件。 §9-2预应力混凝土的材料及锚具与孔道成型材料 一、预应力钢筋 1、基本要求 预应力钢筋的强度越高越好。 为避免在超载情况下发生脆性破断，预应力筋还必须具有一定的塑性。 要求具有良好的加工性能，以满足对钢筋焊接、镦粗的加工要求。 钢丝类预应力筋，还要求具有低松弛性和与混凝土良好的粘结性能，通常采用‘刻痕’或‘压波’方法来提高与混凝土粘结强度。 2、种类 （1）冷拉低合金钢筋 通常将Ⅳ级热轧钢筋经冷拉后作为预应力筋，抗拉强度可达580MPa。 图9-6 冷拉低合金钢筋 （2）中高强钢丝 中高强钢丝是采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到。 中强钢丝的为800-1200MPa，高强钢丝的强度为1470