原理10預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件

1、1一、預(yù)應(yīng)力混凝土在荷載作用下的受拉區(qū)混凝土預(yù)先施加一定的壓應(yīng)力，使其能夠部分或全部抵消由荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，這種利用混凝土較高的抗壓能力來彌補(bǔ)其抗拉能力的不足，就是預(yù)應(yīng)力混凝土的概念。2預(yù)應(yīng)力混凝土施加了預(yù)應(yīng)力的混凝土；普通鋼筋混凝土不施加頂應(yīng)力的鋼筋混凝土，也簡稱鋼筋混疑土。二、預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點(diǎn)1、預(yù)應(yīng)力提高了構(gòu)件的抗裂能力和剛度，使構(gòu)件在使用荷載作用下可以不出現(xiàn)裂縫或可以使裂縫寬度大大減小，有效地改善了構(gòu)件的使用性能，提高了構(gòu)件的剛度，增加了結(jié)構(gòu)的耐久性。2、預(yù)應(yīng)力混凝土采用高強(qiáng)材料，因而可以減小構(gòu)件截面尺寸，減少材料用量并降低結(jié)構(gòu)物的自重。3、預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件在施加預(yù)應(yīng)力的同時(shí)，可以使構(gòu)

2、件產(chǎn)生反拱，減小了構(gòu)件工作時(shí)的撓度。4、預(yù)應(yīng)力可以作為結(jié)構(gòu)的一種拼裝手段和加固措施。 3三、預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用1、工作中存在受拉區(qū)的構(gòu)件，如受彎、軸心受拉、偏心受拉及大偏心受壓等構(gòu)件；2、大跨度結(jié)構(gòu)，如大跨度橋梁、體育館和車間以及機(jī)庫等大跨度建筑的屋蓋、高層建筑結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層等；3、用于對抗裂有特殊要求的結(jié)構(gòu)，如壓力容器、壓力管道、水工或海洋建筑，還有冶金、化工廠的車間、構(gòu)筑物等；4、用于某些高聳建筑結(jié)構(gòu)，如水塔、煙筒、電視塔等；5、用于某些大量制造的預(yù)制構(gòu)件，如常見的預(yù)應(yīng)力空心樓板、預(yù)應(yīng)力預(yù)制樁等。6、在一般的房屋結(jié)構(gòu)中，如果建筑設(shè)計(jì)限定了層高、屋樓蓋梁等的高度，或者限定了某些其他構(gòu)件的尺寸，

3、使得普通鋼筋混凝土構(gòu)件難以滿足要求，也可以考慮使用預(yù)應(yīng)力混凝土。4四、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件抗裂等級由于各種預(yù)應(yīng)力構(gòu)件所處的環(huán)境不同、使用要求不同，抗裂安全儲備也不同，所以，規(guī)范將預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的抗裂等級劃分三級：1、一級為嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；2、二級為一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；3、三級構(gòu)件則允許在使用中開裂，但要求計(jì)算所得的裂縫寬度小于限值。5一、先張法在澆筑混凝土之前張拉預(yù)應(yīng)力筋的方法稱為先張法；在澆筑混凝土之后張拉預(yù)應(yīng)力筋的方法稱為后張法。1、先張法的施工工序（1）、先在臺座上張拉預(yù)應(yīng)力筋，并將它臨時(shí)錨固在臺座上；（2）、架設(shè)模板，綁扎普通鋼筋骨架，澆筑構(gòu)件混凝土；（3）、待混凝土達(dá)到

4、要求的強(qiáng)度后，切斷或放松預(yù)應(yīng)力鋼筋，讓鋼筋的回彈力通過鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力傳遞給混凝土，使其獲得預(yù)壓應(yīng)力。先張法的施工工序如圖10.3。2、先張法主要適用于大批量生產(chǎn)以鋼絲或d16mm鋼筋配筋的中、小型構(gòu)件，如常見的預(yù)應(yīng)力混凝土樓板、軌枕、水管、電桿等。6二、后張法后張法是先澆筑構(gòu)件混凝土，待混凝土結(jié)硬后，再張拉預(yù)應(yīng)力筋的方法。1、后張法的施工工序（1）、在制作構(gòu)件時(shí)，預(yù)先在構(gòu)件中留出穿預(yù)應(yīng)力筋的孔道；（2）、當(dāng)構(gòu)件混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度（規(guī)范規(guī)定70設(shè)計(jì)強(qiáng)度）后，將預(yù)應(yīng)力鋼筋穿入預(yù)留孔道內(nèi)，再將千斤頂支承于混凝土構(gòu)件端部，張拉鋼筋，使構(gòu)件也同時(shí)受到壓縮；（3）、待張拉到一定拉力后，即用特制的錨

5、具將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固于混凝土構(gòu)件上，使混凝土獲得并保持其壓應(yīng)力。（4）、在預(yù)留孔道內(nèi)壓注水泥漿，以保護(hù)鋼筋不致銹蝕，并使鋼筋束與混凝土粘結(jié)成為整體。后張法的施工工序如圖10.4。2、后張法主要適用于以粗鋼筋或鋼絞線配筋的大型預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，如橋梁、屋架、屋面梁、吊車梁等。7三、先張法構(gòu)件與后張法構(gòu)件的比較1、先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力筋的回彈力是通過鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力傳給混凝土的，在構(gòu)件上無需任何錨具；后張法構(gòu)件的鋼筋回彈力必須通過構(gòu)件端部的錨具才能使混凝土建立起預(yù)壓應(yīng)力。因而錨具必須永遠(yuǎn)留在構(gòu)件上。2、先張法構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋可布置為直線形或折線形，多為直線形。后張法構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋可以做成曲線形。3

6、、當(dāng)以相同的張拉應(yīng)力張拉鋼筋時(shí)，兩種方法在混凝土中所建立的預(yù)壓應(yīng)力是不等的，先張法低，后張法高。在先張法構(gòu)件切斷或放松預(yù)應(yīng)力鋼筋后，由于預(yù)應(yīng)力鋼筋回彈帶動混凝土縮短，因而預(yù)應(yīng)力鋼筋本身將縮短，應(yīng)力將降低。在后張法中，混凝土的壓縮與張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋同步發(fā)生，混凝土壓縮造成的鋼筋回彈隨時(shí)得到補(bǔ)償，鋼筋應(yīng)力在張拉到預(yù)定的數(shù)值后不會再因混凝土壓縮而減小。所以，先張法構(gòu)件混凝土截面上所建立的壓應(yīng)力常比后張法構(gòu)件低。8一、 鋼筋1、預(yù)應(yīng)力鋼筋必須采用高強(qiáng)度鋼材；2、要求鋼筋具有較低的松弛率，以減少預(yù)應(yīng)力的松弛損失；3、預(yù)應(yīng)力鋼筋還應(yīng)具有一定的塑性，即要求拉斷時(shí)有一定的延伸率。尤其在低溫或沖擊環(huán)境下以及在抗震

7、結(jié)構(gòu)中，更應(yīng)注意鋼材的塑性要求，否則可能產(chǎn)生脆性破壞。4、施工工藝要求預(yù)應(yīng)力鋼筋有良好的可焊性和可鐓性能。5、先張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件要求預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土之間有較好的粘結(jié)性能。9目前常用的預(yù)應(yīng)力鋼材有高強(qiáng)光面鋼絲、刻痕鋼絲、高強(qiáng)鋼絞線和熱處理鋼筋，以及強(qiáng)度等級較高的冷拉鋼筋等。對于中小構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋，也可采用冷拔中強(qiáng)鋼絲和冷拔低碳鋼絲。二、 混凝土1、預(yù)應(yīng)力構(gòu)件使用的混凝土應(yīng)具有高強(qiáng)度，這樣才能充分利用高強(qiáng)鋼材，并減小截面和自重，進(jìn)而減小結(jié)構(gòu)上的荷載；2、應(yīng)具有較高的彈性模量和較小的徐變和收縮變形，以減少預(yù)應(yīng)力損失。3、施工工藝要求混凝土快硬、早強(qiáng)，從而可盡早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工進(jìn)度。

8、10一般預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)不低于C30；當(dāng)采用光面鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，混疑土強(qiáng)度等級應(yīng)不低于C40。同時(shí)要求預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土內(nèi)不得摻加對鋼筋有侵蝕作用的添加劑，如氯化鈉、氯化鈣等，還要求盡可能地采用干硬性混凝土，并加強(qiáng)振搗與養(yǎng)護(hù)，以減小混凝土的收縮與徐變。三、 錨具和夾具構(gòu)件制成后能夠取下重復(fù)使用的稱為夾具；留在構(gòu)件上不再取下的稱為錨具。夾具和錨具能家住或錨住鋼筋，主要依靠摩阻、握裹和承壓錨固。預(yù)應(yīng)力夾具和錨具如圖10.6。11一、張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力是指張拉鋼筋時(shí)，張拉設(shè)備（千斤頂和油泵）上的壓力表所控制的總張拉力除以預(yù)應(yīng)力鋼筋面積得出的應(yīng)力值，以 表

9、示。二、張拉控制應(yīng)力限值張拉控制應(yīng)力值的大小與預(yù)應(yīng)力鋼筋的鋼種、強(qiáng)度取值標(biāo)準(zhǔn)和張拉方法有關(guān)。con12一、預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力鋼筋在張拉過程中、在預(yù)加應(yīng)力階段中以及在長期的使用過程中，由于材料的性能、張拉工藝和錨固等原因而引起預(yù)加應(yīng)力的減小。在預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)中需考慮的主要預(yù)應(yīng)力損失有六項(xiàng)：1、張拉端錨具變形和鋼筋松動引起的預(yù)應(yīng)力損失2、預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失3、混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)受張拉的鋼筋與承受拉力設(shè)備之間的溫度差引起的預(yù)應(yīng)力損失1l2l3l134、鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失5、混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失6、環(huán)形構(gòu)件采用螺旋預(yù)應(yīng)力筋時(shí)局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)

10、力構(gòu)件在各階段的預(yù)應(yīng)力損失值的組合按表10.5。4l5l6l14一、預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的截面形式1、軸心受拉構(gòu)件，通常采用矩形或正方形截面。2、受彎構(gòu)件，宜選用T形、I形或其他空心截面形式。3、受彎構(gòu)件的截面形式沿構(gòu)件縱軸可以變化，如跨中為I形，而在支座附近做成矩形，以便承受較大的剪力，并能在端面有足夠的面積布置錨具和提高其局部承壓能力。二、預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的截面尺寸受彎構(gòu)件：截面高度一般取 ，最小可為 ，大致為非預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件截面高度的70；腹板厚度可取l4/120/135/ lh8/115/115三、預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的配筋方式1、先張法構(gòu)造應(yīng)保證鋼筋與混凝土之間有可靠的粘結(jié)力，宜采用變形鋼筋、刻痕鋼絲、鋼絞線

11、等，以加強(qiáng)自錨性能。先張法構(gòu)件的端部混凝土加強(qiáng)如圖10.19。2、后張法構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)留孔道應(yīng)符合一系列要求。孔道之間的凈距不應(yīng)小于25mm；孔道至構(gòu)件邊緣的凈距不應(yīng)小于25mm，且不宜小于孔道直徑的一半。16一、全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在使用荷載作用下橫截面上不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，即預(yù)加應(yīng)力必須全部抵消荷載所產(chǎn)生的拉應(yīng)力。全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的特點(diǎn)：抗裂性好；抗疲勞性能好；延性差、對抗震不利；反拱值過大。二、部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件構(gòu)件按在使用荷載下允許出現(xiàn)裂縫但最大裂縫寬度不超過允許值的要求。部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的特點(diǎn)：可合理控制裂縫節(jié)約鋼材；控制反拱值不致太大；延性較好；張拉、錨固工藝簡化；計(jì)算較為復(fù)雜。17一、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件是指預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土之間不存在粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋一般是由鋼絞線、高強(qiáng)鋼絲或粗鋼筋外涂防腐油脂并設(shè)外包層組成。通常是鋼絞線外涂油脂并外包PE層的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋。二、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)1、施工簡便。在施工時(shí)可將無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋像普通鋼筋那樣埋設(shè)在混凝土中，混凝土硬結(jié)后即可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉和錨固。2、鋼筋與混凝土之間允許相對滑移。省去了后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的預(yù)留孔道、穿預(yù)