预应力砼结构的基本知识.ppt

预应力砼结构的基本知识 第一节 预应力砼的概念 一．钢筋混凝土的缺欠—— 混凝土材料力学性能中的一个基本矛盾是： 抗压强度高、抗拉强度很低（ft=fc/10），砼的极限拉应变仅为极限压应变的（1/20~1/30）； 即每m只能拉长0.1～0.15mm。 因此： 混凝土受拉区开裂较早，此时的钢筋应力只有（20～40）N/mm2左右,大概只发挥了其强度的十分之一左右。 因而在使用阶段钢筋砼构件一般是带裂缝工作的！ 见表分析： 因此——引起矛盾！ 构件中若采用高强度钢筋，将使—— 使用荷载下钢筋的工作应力提高很多， 挠度和裂缝宽度将远远超过允许值! ——若拉区最大裂缝控制在0.3mm以内的话， 钢筋的拉力仅达到150~250N/mm2, 只占高强钢筋抗拉强度设计值（1000~1300N/mm2）的15%～20% —— 不能充分利用高强钢筋的强度！ 实际上高强度钢筋在钢筋混凝土构件中将很难得到合理的使用—— 因而不能采用高强度钢筋！ 而采用高强度混凝土也是没有意义的——因为高强度混凝土对提高抗裂度、刚度和减小裂缝宽度的作用很小。 总之—— 钢筋混凝土构件过早开裂的问题不解决——就不能有效的利用高强材料！ 结果——阻碍了钢筋混凝土结构自身的发展。 另一方面： 钢筋混凝土结构的应用，也受到过早开裂导致的刚度降低、裂缝开展的制约： 如用于大跨结构时，为满足挠度控制的要求，需要加大截面尺寸来增大刚度，以致使构件的承载力中有较大一部分用于负担结构的自重。 跨度越大，自重在承载力中所占比例就越大，很不经济、不合理、甚至是不可能的 ——因此，限制了应用范围。 二．预应力混凝土的基本概念 那么，如何解决这个矛盾呢？ 可否设想—— 借助于混凝土的抗压强度来补偿其抗拉强度的不足，以推迟受拉区混凝土的开裂？ 即：在构件受外荷以前，使它先存在着一种应力状态（预加应力），用以减小或抵消外荷作用时产生的拉应力？ 实际上,预加应力的概念在日常生活和生产实践中早有所应用。如： 在钢筋混凝土结构中情况如何呢？ 施加预应力的概念虽然早已存在，但预应力混凝土结构的推广和应用，还只是近50年来有了高强钢筋才变为现实！ 为什么？ 因为——有预应力损失！ 施加预应力后，应用范围扩大： 例如： 非预应力吊车梁跨度为6m，预应力吊车梁跨度可达12m； 非预应力屋架18~21m，预应力屋架30~36m或更大！ 目前预应力混凝土应用 世界上最大的预应力砼贮罐直径达82m，高达36m； 预应力轻骨料砼建造的飞机库屋盖结构跨度达90m； 预应力箱形截面桥梁跨度达240m以上； 预应力电视塔高达549m; 我国设计制造的大跨度预应力砼屋架跨度达60m。 预应力混凝土与普通砼 两者相比，预应力混凝土有如下特点： 1．提高构件的抗裂能力——只有当混凝土的预压应力全部抵消转而受拉且受拉应变超过混凝土的极限拉应变时，构件才会开裂。 2．增大了构件的刚度——使混凝土转变成弹性材料 预应力混凝土构件正常使用时，可能不开裂或只有很小的裂缝，混凝土基本上处于弹性阶段工作。 3．充分利用高强度材料 前已分析 4．扩大了构件的应用范围 因改善了抗裂性能，可用于防水、抗渗性及抗腐蚀要求的环境。 采用高强度材料，结构轻巧，刚度大、变形小，可用于大跨度、重荷载及承受反复荷载的结构。 预应力混凝土结构的缺点 施工麻烦，工艺复杂，需要锚具，精度要求较高，施工周期较长，造价高，且不能提高构件的承载力。 ……？ 第二节 施加预应力的方法 ——先张法与后张法 先张法：先张拉钢筋后浇筑混凝土； 后张法：先浇筑混凝土后张拉钢筋。 具体施工顺序与特点—— 先张法—— 一.先张法 在先张法中，预应力是靠钢筋与砼之间的粘结力来传递的。 施加预应力是靠张拉钢筋来实现的—— 即张拉高强度的钢筋，并将其锚固在砼构件内，由于钢筋弹性回缩，就使砼受压。 后张法—— 二．后张法 后张法是靠锚具来保持预应力的，锚具将永远附在构件上。 锚具： 夹具与锚具是预应力混凝土构件的重要工具—— 夹具——构件制作完毕能取下来重复使用的称为夹具； 锚具——留在构件上不能再取下的称为锚具。 统称为锚具——有时，为简便起见。 三．后张无粘结预应力 另一种后张法——后张无粘结预应力施工技术。 特点：不需要预留孔道，无粘结预应力筋可与非预应力筋同时铺设，并可采用曲线配筋，布置灵活。 有粘结预应力指沿预应力筋全长其周围均与混凝土粘结握裹在一起的~； 无粘结预应力指预应力筋伸缩、滑动自由，不与周围