現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)理論1.3--1.4補(bǔ)充課件

1、 1.3.2 鋼筋鋼筋Reinforcing Bar1.3.2.1鋼筋的強(qiáng)度與變鋼筋的強(qiáng)度與變形形 1）熱軋低碳鋼和普通熱軋低合金鋼鋼筋的-曲線（圖1-19，P12）(1)過程 點(diǎn)以前，與成比例，即 ，E為彈性模量， 點(diǎn)應(yīng)力稱為比例極限 點(diǎn)過后，與不再成比例，但仍為彈性變形；a點(diǎn)以后為非彈性，a點(diǎn)稱為彈性極限 達(dá)到b點(diǎn)時(shí)，出現(xiàn)塑性流動(dòng)現(xiàn)象，b點(diǎn)位置與加載速度、斷面形式、表面光潔度等因素有關(guān)，稱為屈服上限。降至c點(diǎn)后，不增加而急劇增加，-關(guān)系接近水平，直至d點(diǎn)，c點(diǎn)稱為屈服下限，cd段稱為屈服臺階。aEaad點(diǎn)以后，隨的增加而繼續(xù)增加，至e點(diǎn)達(dá)最大值，e點(diǎn)對應(yīng)的稱為鋼筋的極限強(qiáng)度，de段稱為強(qiáng)化

2、段。e點(diǎn)以后，試件的薄弱位置將產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象，變形迅速增加，斷面縮小，應(yīng)力降低，直至f點(diǎn)拉斷。(2)特點(diǎn)明顯屈服點(diǎn)比例極限 ，屈服強(qiáng)度 ，極限強(qiáng)度 確定計(jì)算強(qiáng)度的依據(jù)，極限強(qiáng)度 ，作為安全儲(chǔ)備psbsb2 2）高碳鋼的）高碳鋼的-曲線曲線特點(diǎn)，無明顯的流幅取用殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時(shí)的相應(yīng)應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度， 稱之為條件屈服強(qiáng)度或協(xié)定屈強(qiáng)(或條件流限或協(xié)定流限)。3）RC結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求（1）強(qiáng)度屈服強(qiáng)度極限強(qiáng)度 適當(dāng)?shù)那鼜?qiáng)比（2）塑性斷裂時(shí)有足夠的變形，防脆性破壞。衡量指標(biāo)： 屈服強(qiáng)度，極限強(qiáng)度，伸長率和冷彎率 0.2/sb（3）可焊性不裂紋和變形，良好的機(jī)械性能1.3.2.2REBAR的等級、

3、成分和品種1）按化學(xué)成分 （1）碳素鋼鋼筋(Fe.C) 低碳鋼（含C0.22%） 低強(qiáng)度中碳鋼（含0.25%C0.6%） 高強(qiáng)度（2）普通低含金鋼：加少量合金元素，如Si、Mn、V、Ti、B等。2）按生產(chǎn)工藝、機(jī)械性能與加工條件分 (1)鋼筋 熱軋鋼筋冷拉低合金鋼筋熱處理鋼筋(2)鋼絲 (3)鋼絞線 熱軋鋼筋 分為R235、HRB335、HRB400和KL400四個(gè)等級R235級鋼筋為光面鋼筋，多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋HRB335、HRB400和KL400級鋼筋為變形鋼筋，多作為鋼筋混凝土構(gòu)件的受力鋼筋冷拉低合金鋼筋冷拉低合金鋼筋 通常將級熱軋鋼筋經(jīng)冷拉后作為預(yù)應(yīng)力筋，抗拉強(qiáng)度可達(dá)580

4、MPa。為解決粗直徑鋼筋的連接問題，鋼筋表面軋制成不帶縱向肋的精制螺紋，可用套筒直接連接。但隨著近年來高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線的大量生產(chǎn)，這種預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)用已很少。中高強(qiáng)鋼絲中高強(qiáng)鋼絲 中高強(qiáng)鋼絲是采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼盤條，經(jīng)過幾次冷拔后得到。中強(qiáng)鋼絲的為8001200MPa，高強(qiáng)鋼絲的強(qiáng)度為14701860MPa。鋼絲直徑為39mm。為增加與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度，鋼絲表面可采用刻痕或壓波，也可制成螺旋肋。消除應(yīng)力鋼絲：消除應(yīng)力鋼絲：鋼絲經(jīng)冷拔后，存在有較大的內(nèi)應(yīng)力，一般都需要采用低溫回火處理來消除內(nèi)應(yīng)力。消除應(yīng)力鋼絲的比例極限、條件屈服強(qiáng)度和彈性模量均比消除應(yīng)力前有所提高，塑性也有所改善。鋼絞線鋼絞線 鋼絞線是

5、用2、3、7股高強(qiáng)鋼絲扭結(jié)而成的一種高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋，其中以7股鋼絞線應(yīng)用最多股鋼絞線應(yīng)用最多。7股鋼絞線的公稱直徑為9.515.2mm，通常用于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，強(qiáng)度可高達(dá)1860MPa。2股和3股鋼絞線用途不廣，僅用于某些先張法構(gòu)件，以提高與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度。熱處理鋼筋熱處理鋼筋 用熱軋中碳低合金鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理后制成的高強(qiáng)度鋼筋，直徑為610mm，抗拉強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度為1470MPa。 除冷拉低合金鋼筋外，其余預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線均無明顯屈服點(diǎn)，采用殘余應(yīng)變?yōu)?.2%的條件屈服點(diǎn)條件屈服點(diǎn)作為抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)。預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值（N/mm2）種 類fptkfpyyf 消除應(yīng)力鋼絲螺

6、旋肋鋼絲4914701570167017701250118011101040400刻痕鋼絲5、71470157011101040360二股d=10.0d=12.017201220360三股d=10.8d=12.917201220360鋼絞線七股d=9.5d=11.1d=12.7d=15.2186018601860186018201720132013201320132012901220360熱處理鋼筋40Si2Mn(d=6)48Si2Mn(d=8.2)45Si2Cr(d=10)147010404003）外形形狀熱軋光圓鋼筋熱軋帶肋鋼筋：螺旋、月牙及人字紋非預(yù)應(yīng)力鋼筋非預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力筋預(yù)

7、應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度越高越好預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度越高越好。而且在預(yù)應(yīng)力混凝土制作和使用過程中，由于種種原因，預(yù)應(yīng)力筋中預(yù)先施加的張拉應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生損失，因此，為使得扣除應(yīng)力損失后仍具有較高的張拉應(yīng)力，也必須使用高強(qiáng)鋼筋（絲）作預(yù)也必須使用高強(qiáng)鋼筋（絲）作預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力筋。為避免在超載情況下發(fā)生脆性破斷，預(yù)應(yīng)力筋還必須具有一定具有一定的塑性的塑性。同時(shí)還要求具有良好的加工性能，以滿足對鋼筋焊接、鐓粗的加工要求。對鋼絲類預(yù)應(yīng)力筋，還要求具有低松弛性低松弛性和與混凝土良好的粘結(jié)性能，通常采用刻痕刻痕或或壓波壓波方法來提高與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度。 材質(zhì)要求：按國家預(yù)應(yīng)力砼用鋼絲（GB5223-95）執(zhí)行。主要有以下方面內(nèi)容

8、：235400335HPBHRBHRB箍筋、主筋.強(qiáng)度 極限強(qiáng)度屈服強(qiáng)度.塑性 .加工性 mmhmmdbb3 . 58 . 45 . 775液壓冷作鐓頭 .粘結(jié) .應(yīng)力松馳 時(shí)間溫度拉應(yīng)力水平顯微鏡下的金屬多晶體結(jié)構(gòu) 松馳損失的終值松馳損失的終值, 以百分比表示以百分比表示時(shí)間時(shí)間(小時(shí)小時(shí))“1000小時(shí)松馳值（70%）（80%）” %100%100%100初始應(yīng)力最終應(yīng)力初始應(yīng)力松馳值抗拉強(qiáng)度初始應(yīng)力初始應(yīng)力水平PuPjf 一般最終應(yīng)力松馳值為1000小時(shí)應(yīng)力松馳值的24倍。 .抗腐蝕、抗應(yīng)力腐蝕 鍍鋅、環(huán)氧涂層、西卡Sika鋼筋砼阻銹劑 。預(yù)應(yīng)力鋼筋種類 .鋼絲.鋼鉸線.熱處理鋼筋. 纖

9、維加勁塑料 芳綸纖維玻璃纖維碳纖維1.4 預(yù)應(yīng)力混凝土的分類及裂縫控制等級一、預(yù)應(yīng)力混凝土的分類一、預(yù)應(yīng)力混凝土的分類1、全預(yù)應(yīng)力混凝土、全預(yù)應(yīng)力混凝土 在使用荷載下，截面不出現(xiàn)拉應(yīng)力， c- - pc0對于受彎構(gòu)件有MM02、有限預(yù)應(yīng)力混凝土、有限預(yù)應(yīng)力混凝土 在使用荷載下，截面出現(xiàn)拉應(yīng)力，但未達(dá)到混凝土的抗折強(qiáng)度， c- - pcg gm ftk對于受彎構(gòu)件有M0M Mcr3、部分預(yù)應(yīng)力混凝土、部分預(yù)應(yīng)力混凝土 使用荷載大于開裂荷載，即， M Mcr構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，但最大裂縫寬度控制在容許范圍內(nèi)。在預(yù)應(yīng)力混凝土發(fā)展的早期，大多按全預(yù)應(yīng)力混凝土來設(shè)計(jì)?？沽研愿?、抗疲勞性能好、剛度大、設(shè)計(jì)計(jì)算簡

10、單適用于對抗裂有很高要求的結(jié)構(gòu)，如有防滲漏要求的壓力容器（核反應(yīng)堆壓力容器和安全殼）、儲(chǔ)液罐和在嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下需防止鋼材銹蝕的結(jié)構(gòu)，以及承受高頻反復(fù)荷載易產(chǎn)生疲勞破壞的結(jié)構(gòu)。但全預(yù)應(yīng)力混凝土也存在著以下的缺點(diǎn)：對抗裂要求過高，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋配筋量往往由抗裂要求控制，對抗裂要求過高，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋配筋量往往由抗裂要求控制，而不是由承載力條件確定；而不是由承載力條件確定；反拱過大，特別是在恒載小、活荷載大的情況下，混凝土處反拱過大，特別是在恒載小、活荷載大的情況下，混凝土處于長期高預(yù)壓應(yīng)力狀態(tài)，引起徐變和反拱不斷增長，以致影響于長期高預(yù)壓應(yīng)力狀態(tài)，引起徐變和反拱不斷增長，以致影響結(jié)構(gòu)的正常使用；結(jié)構(gòu)的

11、正常使用；從開裂到破壞的過程很短，且破壞后延性??；從開裂到破壞的過程很短，且破壞后延性?。皇┘宇A(yù)應(yīng)力大，對張拉設(shè)備、錨具等有較高的要求，制作費(fèi)施加預(yù)應(yīng)力大，對張拉設(shè)備、錨具等有較高的要求，制作費(fèi)用高。用高。 事實(shí)上，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫不僅僅是荷載的原因，溫度、收縮徐變以及其他因素產(chǎn)生的變形受到約束時(shí)（如沉降、水化熱等），都可能使全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，有的還比較嚴(yán)重。 此外全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，由于局部高壓應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力、剪力和扭轉(zhuǎn)的產(chǎn)生斜拉應(yīng)力等也會(huì)產(chǎn)生裂縫。 因此，要完全靠預(yù)應(yīng)力來保證結(jié)構(gòu)中不出現(xiàn)裂縫，不僅技術(shù)因此，要完全靠預(yù)應(yīng)力來保證結(jié)構(gòu)中不出現(xiàn)裂縫，不僅技術(shù)很難做到，而且在經(jīng)濟(jì)上

12、也是不合理的。很難做到，而且在經(jīng)濟(jì)上也是不合理的。 另一方面，近年來對裂縫控制的研究表明，細(xì)微裂縫寬度對結(jié)構(gòu)耐久性并無影響。 而且施加預(yù)應(yīng)力的構(gòu)件，即使出現(xiàn)裂縫，當(dāng)活荷載移去后，裂縫還可以閉合裂縫還可以閉合，裂縫的開展是短暫的。因此，從滿足結(jié)構(gòu)功能要求的角度，很多情況不必采用全預(yù)應(yīng)力混凝土。 適當(dāng)降低預(yù)壓應(yīng)力，容許混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力或開裂，作成有限預(yù)應(yīng)力或部分預(yù)應(yīng)力混凝土部分預(yù)應(yīng)力混凝土，可以使設(shè)計(jì)更加合理和經(jīng)濟(jì)。 采用有限預(yù)應(yīng)力或部分預(yù)應(yīng)力混凝土可以節(jié)約預(yù)應(yīng)力鋼材節(jié)約預(yù)應(yīng)力鋼材、有效地控制反拱控制反拱、提高延性提高延性，部分的開裂產(chǎn)生的剛度降低，也有助于結(jié)構(gòu)內(nèi)力的調(diào)整，以減小由于約束變形（如溫

13、差、不均勻沉降等）而產(chǎn)生的內(nèi)力。MM0預(yù)應(yīng)力度預(yù)應(yīng)力度 1：全預(yù)應(yīng)力混凝土：全預(yù)應(yīng)力混凝土 =1：鋼筋混凝土：鋼筋混凝土1 0：部分預(yù)應(yīng)力混凝土：部分預(yù)應(yīng)力混凝土有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼 體內(nèi)式體外式三、裂縫控制等級三、裂縫控制等級規(guī)范根據(jù)環(huán)境條件，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件正截面的裂縫控制分為三個(gè)等級：一級：嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力。二級：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值ftk，而按荷載準(zhǔn)永久組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣

14、不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力。三級：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長期作用影響計(jì)算時(shí)，構(gòu)件的最大裂縫寬度應(yīng)滿足規(guī)定的限值。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級和最大裂縫寬度限制(mm)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別裂縫控制等級最大裂縫寬度限制裂縫控制等級最大裂縫寬度限制一三0.3三0.2二三0.2二三三0.2一環(huán)境分類混凝土結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境類別環(huán)境類別說 明一工業(yè)與民用建筑室內(nèi)環(huán)境；無侵蝕性介質(zhì)、無高溫高濕影響、不與土壤直接接觸的環(huán)境a室內(nèi)潮濕環(huán)境；露天環(huán)境；與無侵蝕性水及土壤直接接觸的環(huán)境二b寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)的露天環(huán)境；與無侵蝕性水及土壤直接接觸的環(huán)境三沿海環(huán)境；使用除冰鹽的環(huán)境；海

15、面大氣區(qū)四海水潮汐區(qū)；浪濺區(qū)；海水下環(huán)境；水位變動(dòng)區(qū)五受人為和自然的化學(xué)侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境表中四、五類環(huán)境為港口工程和工業(yè)防腐設(shè)計(jì)用，詳細(xì)說明及耐久性設(shè)計(jì)要求按港口工程技術(shù)規(guī)范 （混凝土和鋼筋混凝土） JTJ228、 229 及 工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范 GBJ46的規(guī)定進(jìn)行。本本 章章 小小 結(jié)結(jié) 1、混凝土的最基本力學(xué)性能：抗壓強(qiáng)度高，但抗拉強(qiáng)度卻很低。一般混凝土的抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/201/8。另一方面，混凝土破壞時(shí)具有明顯的脆性性質(zhì)。 2、鋼材的最基本力學(xué)性能：抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高，且鋼材一般均具有屈服現(xiàn)象，破壞時(shí)表現(xiàn)出較好的延性。 3、鋼筋混凝土梁的承載力比素混凝土梁大大提高，

16、鋼筋的抗拉強(qiáng)度和混凝土的抗壓強(qiáng)度均得到充分利用，且破壞過程有明顯預(yù)兆。4、鋼筋和混凝土兩種物理力學(xué)性能很不相同的材料之所以可結(jié)合在一起共同工作，是由于鋼筋和混凝土之間存在有良好的粘結(jié)力，保證兩種材料協(xié)調(diào)變形、共同受力，且由于鋼筋和混凝土基本相同的溫度膨脹系數(shù)，這種粘結(jié)力不會(huì)因溫度變化喪失。 5、混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：耐久性好、可模性好、耐火性好、易于就地取材、造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用低、材料利用合理、整體性好、剛度大。6、混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：自重大、抗裂性差、承載力有限、施工復(fù)雜。克服和解決混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。 7、混凝土主要強(qiáng)度指標(biāo)有：立方體強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度。立方體強(qiáng)度不

17、代表實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受力狀況，僅用來作為劃分混凝土的強(qiáng)度等級。軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度的平均值可分別根據(jù)混凝土立方體強(qiáng)度的平均值計(jì)算得到。 8、混凝土的破壞機(jī)理是由于內(nèi)部微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致橫向變形增大，并最終因微裂縫連通而導(dǎo)致破壞。對橫向變形加以約束，即限制微裂縫的發(fā)展，可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，且可顯著提高混凝土的變形能力。混凝土在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度規(guī)律也可以由破壞機(jī)理得到解釋。 9、混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，包括上升段、下降段和收斂段。它反映了混凝土受力全過程的重要力學(xué)特征，是混凝土構(gòu)件應(yīng)力分析和建立承載力及變形計(jì)算理論的依據(jù)。10、混凝土的變形包括彈性變形和塑性變形，計(jì)算彈塑性變形時(shí)應(yīng)采用變形模量。 11、混凝土的收縮隨時(shí)間增長，且不可回復(fù)。最終收縮變形約為（25） 。當(dāng)收縮變形受到約束會(huì)引起混凝土的開裂。12、混凝土的徐變變形隨時(shí)間增長，且不可完全回復(fù)。當(dāng)其它條件相同時(shí)，徐變變形主要取決于初始應(yīng)力。初始應(yīng)力小于0.5fc時(shí)為線性徐變，即徐變變形與