东北财经大学建筑结构概论课件第八章 预应力钢筋混凝土结构原理.ppt

8. 预应力钢筋混凝土结构原理与应用 8.1 预应力混凝土结构的概念与原理 8.1 预应力混凝土结构的概念与原理 8.1 预应力混凝土结构的概念与原理 8.1 预应力混凝土结构的概念与原理 8.1 预应力混凝土结构的概念与原理 8.1 预应力混凝土结构的概念与原理 8.2 预应力混凝土结构预应力的形成 8.2 预应力混凝土结构预应力的形成 8.2 预应力混凝土结构预应力的形成 8.3 预应力混凝土结构的应力损失 8.3 预应力混凝土结构的应力损失 8.3 预应力混凝土结构的应力损失 8.4 预应力混凝土结构受力应力过程分析 8.5 预应力混凝土结构注意事项 8.5 预应力混凝土结构注意事项 8.5 预应力混凝土结构注意事项 * * 8.1 预应力混凝土结构的概念与原理 8.2 预应力混凝土结构预应力的形成 8.3 预应力混凝土结构的应力损失 8.4 预应力混凝土结构受力应力过程分析 8.5 预应力混凝土结构注意事项 预应力概念的形成 从偏心受压构件的分析过程中可以得出：当在纯弯构件的两端施加一定范围的压力时，其承担弯矩的能力随之增加； 受弯能力提高的原因在于：梁两端的压力促使梁由于受弯产生的裂缝在一定程度或范围内愈合，因此增大了混凝土的受压区高度，增加了混凝土受压区的面积； 如果施加的压力过大，会促使混凝土破坏，因此预应力结构宜使用高强混凝土。 非预应力构件的受压区 M 预应力构件的受压区 M+ΔM M N 对于普通钢筋混凝土构件，由于高强钢筋在达到屈服强度时需要较大的变形，因此会导致构件裂缝增大； 对于预应力混凝土构件，施加预应力会使钢筋在结构未承担荷载时就发生部分变形，并使其在施加荷载后进而达到屈服的后续变形控制在一定范围内，就可以控制裂缝地开展； 使用普通钢筋的普通钢筋混凝土构件的截面应变变化状况 使用普通钢筋的预应力钢筋混凝土构件的截面应变变化状况 使用高强钢筋的预应力钢筋混凝土构件的截面应变变化状况 普通钢筋，钢筋屈服应变ε1； 高强钢筋，钢筋屈服应变ε2； 对于高强钢筋施加预应力，使受拉区受压，并使其在混凝土受拉区应变恢复为0时发生应变为ε3，继续受拉至屈服的应变为ε4 =ε1 ； 此时使用高强钢筋的构件受拉区与使用普通钢筋的构件受拉区的截面应变一致； 对于高强钢筋施加预应力，使受拉区受压，并使其在混凝土受拉区应变恢复为0时发生应变为ε5 ε3 ，继续受拉至屈服的应变为ε6ε1 ； 此时使用高强钢筋的构件受拉区截面应变小于使用普通钢筋的构件受拉区的截面应变，即裂缝减小，可以有效控制混凝土受拉区的裂缝。 ε1 ε2 ε3+ε4=ε2 ，ε4 =ε1 ε5+ε6=ε2 如果对于普通钢筋施加预应力，使受拉区受压，并使其在混凝土受拉区应变恢复为0时发生应变为ε7 ，继续受拉至屈服的应变为ε8，ε7+ε8=ε1 此时如果配筋适当，构件受拉区截面应变小于使用普通钢筋的构件受拉区的截面应变，受压区截面面积大于使用普通钢筋的构件受压区的截面面积，理论上可以有效控制裂缝，并提高截面承载力； ε1 ε2 ε3+ε4=ε2 ，ε4 =ε1 ε5+ε6=ε2 ε7+ε8=ε1 因此使用普通钢筋的预应力混凝土结构的截面承载力为： Σx=0 α1fcbx = fyAs ΣM=0 M=α1fcbx(h0-x/2) = fyAs (h0- fyAs / 2 α1fcb ) 可以看出，由于钢筋屈服后塑流的存在，当配筋率相同时，预应力结构与非预应力结构承载力相同，混凝土受压区高度相同，破坏时的变形也相同； 增加配筋可以促使混凝土的受压区高度增加，使受拉区应变减小，但预应力的作用可以使钢筋的部分应变在受拉区受拉前发生，钢筋仍然可以发生屈服，因此可以使截面的承载力有所提高。 此时的配筋率对于非预应力结构来讲，属于超筋，但由于施加了预应力，使钢筋发生提前变形，并促使混凝土受压区增大，也可以满足钢筋屈服—混凝土压碎的塑性破坏基本特征要求 对于实际结构，由于预应力结构中也同时配置有非预应力钢筋，为保证非预应力钢筋屈服，必须保证其应有的应变量，因此必须保证常规结构的混凝土受压区的界限高度——ξbh0，即预应力钢筋与非预应力钢筋强度等级相同在承载力方面是没有意义的。 对于使用高强钢筋的预应力混凝土结构的截面承载力也可以表示为： Σx=0 α1fcbx = fyAs ΣM=0 M=α1fcbx(h0-x/2) = fyAs (h0- fyAs / 2 α1fcb ) 虽然钢筋强度高，达到屈服时的变形较大，但是由于使用预应力，可以使钢筋的部分应变在受拉区受拉前发生，因此截面受拉区的正常应变——使普通钢筋发生屈服的应变，就可以使高强钢筋