昆明理工大学建筑工程学院混凝土结构设计原理课件 第10章（1）.ppt

预制楼板施工 后张法施工 浇筑混凝土梁 张拉钢筋 灌浆 * 10.1 预应力混凝土的基本概念10.1.1钢筋混凝土的缺点 1、普通的钢筋混凝土结构或构件，由于混凝土的抗拉强度和极限拉应变很小： 抗拉强度 =（1/8）～（1/20） 抗压强度 极限拉应变=（1/20） ～（1/30）极限压应变 因此，在使用荷载作用下，普通钢筋混凝土构件的受拉区混凝土开裂较早，这时受拉钢筋的拉力σs约为20 ～30N/mm2。混凝土开裂后，构件的刚度显著下降，导致变形过大。当受拉钢筋的拉力σs=200 N/mm2时，裂缝宽度有较大的开展。裂缝的存在将导致结构耐久性的降低。对某些结构如：水池、油罐、大跨结构、承受动力荷载的结构和恶劣环境下的结构是不可能也很不经济。 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 2、如将普通钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，为满足构件变形和裂缝控制的要求，则需增加截面的高度即为增加刚度而加大截面尺寸，这会导致构架自重进一步增大，裂缝增大，或适用性降低，形成恶性循环。 3、如果用增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，也会造成浪费。 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 由前可知，普通钢筋混凝土构件由于混凝土的开裂，对构件变形、裂缝宽度的限制，使得普通钢筋混凝土构件不能用于大跨结构和载重结构，同时也不可能充分利用高强钢筋和高强混凝土。 4、采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯刚度基本与配筋面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。裂缝宽度与钢筋应力基本成正比，一般Mk=(0.5~0.7)My，如配筋按正截面承载力计算，Mk下ssk=(0.5~0.7)fy。对于HRB335、HRB400级钢筋，fy =（300～360）MPa，ssk=150~250MPa，裂缝宽度已达(0.2~ 0.3) mm。如采用高强钢筋，fy=580MPa，则ssk= 350 ~460 MPa，裂缝宽度已远远超过容许限值。 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 1、生活中有关预应力的例子： 10.1.2预应力的基本概念 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 2、预应力的简单例子 在混凝土结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下的受拉区施加压应力，以改善结构使用性能的这种结构形式称之为预应力混凝土结构。 N N P P N N P P 拉 压 压 压 拉 压 σc＜0 拉 压 σt＞0 σc –σt≤0 σc –σt＞0 以一预应力混凝土简支梁为例，说明预应力混凝土结构的基本受力原理： + = 由上可见，预应力的作用可部分或全部抵消外荷载产生的拉力，从而提高构件的抗裂性。 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 由于预加应力spc较大，受拉边缘仍处于受压状态，不会出现开裂，为全预应力混凝土； 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，为有限预应力混凝土； 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，为部分预应力混凝土。 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 12.2 施加预应力的方法 10.1.3预应力混凝土的优点 1、改善和提高了结构或构件的受力性能 受拉和受弯构件中采用预应力，可延缓裂缝的出现，减小使用荷载下的裂缝宽度；截面刚度显著提高，挠度减小，可用于建造大跨度结构。 2、充分利用高强材料可节约钢材，减轻混凝土结构自重 3、提高结构或构件的耐久性、抗疲劳性和抗震能力 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 12.2 施加预应力的方法 先张法 10.1. 4施加预应力的方法 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 请看动画 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 s pc 传递长度 l tr s p s pc t 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 预制板 墙或梁 填细石混凝土 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 后张法 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 请看动画 千斤顶 锚具 波纹管 锚环 契块 千斤顶 预制混凝土大梁 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 * *