項目策劃混凝土結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性

1、項目四 混凝土結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性任務(wù)1:撓度和裂縫寬度驗算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件應(yīng)滿足兩種極限狀態(tài)要求，一是承載能力極限狀態(tài)，一是正常使用極限狀態(tài)。這是因為構(gòu)件過大的撓度和裂縫會阻礙結(jié)構(gòu)的正常使用。例如,樓蓋構(gòu)件撓度過大，將造成樓層地面不平，或使用中發(fā)生有感受的震顫；屋面構(gòu)件撓度過大會阻礙屋面排水；吊車梁撓度過大會阻礙吊車的正常運行，等等。而構(gòu)件裂縫過大時，會使鋼筋銹蝕，從而降低結(jié)構(gòu)的耐久性,同時裂縫的出現(xiàn)和擴展還會降低構(gòu)件的剛度,從而使變形增大，甚至阻礙正常使用。因此,受彎構(gòu)件除應(yīng)滿足承載力要求外,必要時還需進(jìn)行變形和裂逢寬度驗算,以保證其不超過正常使用極限狀態(tài),確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性能及正常使用。【知

2、識鏈接】1.1 概述1、混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)依照其使用功能及外觀要求，按下列規(guī)定進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)驗算：1）對需要操縱變形的構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行變形驗算;2)對不同意出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件,應(yīng)進(jìn)行混凝土拉應(yīng)力驗算；3）對同意出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件,應(yīng)進(jìn)行受力裂縫寬度驗算;)對舒適度有要求的樓蓋結(jié)構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行豎向自振頻率驗算。2、關(guān)于正常使用極限狀態(tài)，鋼筋混凝土構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件應(yīng)分不按荷載的準(zhǔn)永久組合并考慮長期作用的阻礙或標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用的阻礙,采納下列極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行驗算：SS正常使用極限狀態(tài)荷載組合的效應(yīng)設(shè)計值；C結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求所規(guī)定的變形、應(yīng)力、裂縫寬度和自振頻率等的限值。在本任務(wù)中，我們

3、要緊來學(xué)習(xí)裂縫寬度和變形的驗算。、變形驗算關(guān)于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件,按荷載的準(zhǔn)永久組合，并考慮長期作用的阻礙計算。計算出的最大撓度f不應(yīng)超過規(guī)定的撓度限值,即混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的最大受彎構(gòu)件撓度限值按表.1確定。表1. 受彎構(gòu)件的撓度限值構(gòu)件類型 撓度限值 吊車梁 手動吊車 l0/500電動吊車l0/600屋蓋、樓蓋及樓梯構(gòu)件l09l0/300（l40) 注:表中0為構(gòu)件的計算跨度。計算懸臂構(gòu)件時,0按實際懸臂長度的2倍取用；表中括號內(nèi)的數(shù)值適用于使用對撓度有較高要求的構(gòu)件;假如構(gòu)件制作時預(yù)先起拱，且使用上也同意,則在驗算撓度時,可將計算所得的撓度值減去起拱值；構(gòu)件制作時的起拱值不宜超過構(gòu)件

4、在相應(yīng)的荷載組合作用下的計算撓度值。4、裂縫操縱結(jié)構(gòu)構(gòu)件正截面的受力裂縫操縱等級分為三級,等級劃分及要求應(yīng)符合下列規(guī)定：一級嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計算時,構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力。即其中,荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下抗裂驗算邊緣的混凝土拉應(yīng)力；抗裂驗算邊緣混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力。二級一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計算時,構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土抗拉強度的標(biāo)準(zhǔn)值。即三級同意出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件,按荷載的準(zhǔn)永久組合，并考慮長期作用阻礙的計算。計算出的最大裂縫寬度max不應(yīng)超過規(guī)定的裂縫寬度限值Wlm,即混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的最大裂縫寬度值按表14.2確定。 表.4.2

5、 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫操縱等級及最大裂縫寬度限值wlim環(huán)境類不 一 二a二b三a、三b 裂縫操縱等級 三級 三級 三級 三級最大裂縫寬度限值wlim() .（0.4）注：對處于年平均相對濕度小于60%地區(qū)的一類環(huán)境下的受彎構(gòu)件，其最大裂縫寬度限值可采納括號內(nèi)的數(shù)值; 在一類環(huán)境下,對鋼筋混凝土屋架、托架及需作疲勞驗算的吊車梁,其最大裂縫寬度限值應(yīng)取為0.2mm；對鋼筋混凝土屋面梁和托架,其最大裂縫寬度限值應(yīng)取為0.30mm； 關(guān)于煙囪、筒倉和處于液體壓力下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其裂縫操縱要求應(yīng)符合專門標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定； 對處于四、五類環(huán)境下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其裂縫操縱要求應(yīng)符合專門標(biāo)準(zhǔn)的

6、有關(guān)規(guī)定； 表中的最大裂縫寬度限值用于驗算荷載作用引起的最大裂縫寬度。1.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件變形驗算一、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的截面剛度1、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件截面剛度的特點鋼筋混凝土受彎構(gòu)件變形計算的實質(zhì)是剛度驗算。在材料力學(xué)中，我們學(xué)習(xí)了受彎構(gòu)件撓度（變形）計算的方法。例如：簡支梁受均布荷載作用下梁的跨中最大撓度為:;簡支梁跨中一個集中荷載下的跨中最大撓度為：;懸臂梁受均布荷載作用下的自由端最大撓度為：;懸臂梁自由端受集中荷載作用下的自由端最大撓度為:。其中E為截面彎曲剛度，它是一常量。材料力學(xué)公式不能直接用來計算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度。緣故是，材料力學(xué)公式是在假想梁為理想的勻質(zhì)彈性體的基礎(chǔ)

7、上建立起來的,而鋼筋混凝土既非勻質(zhì)材料，又非彈性材料(僅在混凝土開裂前呈彈性性質(zhì)）,同時由于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在使用時期一般已開裂,這些裂縫把構(gòu)件的受拉區(qū)混凝土沿梁縱軸線分成許多短段，使受拉區(qū)混凝土成為非連續(xù)體?？梢?鋼筋混凝土受彎構(gòu)件不符合材料力學(xué)的假定,因此撓度計算公式不能直接應(yīng)用。 研究表明,鋼筋混凝土構(gòu)件的截面剛度為一變量，其特點可歸納為:隨彎矩的增大而減小。這意味著,某一根梁的某一截面,當(dāng)荷載變化而導(dǎo)致彎矩不同時,其彎曲剛度會隨之變化。同時，即使在同一荷載作用下的等截面梁中,由于各個截面的彎矩不同，其彎曲剛度也會不同； 隨縱向受拉鋼筋配筋率的減小而減小; 荷載長期作用下,由于混凝土徐

8、變的阻礙,梁的某個截面的剛度將隨時刻增長而降低。阻礙受彎構(gòu)件剛度的因素有彎矩、縱筋配筋率與彈性模量、截面形狀和尺寸、混凝土強度等級等,在長期荷載作用下剛度還隨時刻而降低。在上述因素中,梁的截面高度阻礙最大。2、剛度計算公式剛度分為短期剛度和長期剛度，計算撓度所用的剛度為長期剛度,長期剛度是以短期剛度為基礎(chǔ)計算而來的。1）短期剛度Bs鋼筋混凝土受彎構(gòu)件出現(xiàn)裂縫后,在荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合作用下的截面彎曲剛度稱為短期剛度,用s表示。依照理論分析和試驗研究的結(jié)果,一般鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的短期剛度表達(dá)式為： （1.1）式中Es縱向受拉鋼筋的彈性模量；按表11.2采納； A縱向受拉鋼筋的截面面積; h受彎

9、構(gòu)件截面有效高度； 裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù), （14.2)當(dāng)計算出的0時，取=1.0;混凝土軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值;按截面的“有效受拉混凝土截面面積” At計算的縱向受拉鋼筋配筋率:As/Ate （.3） 關(guān)于受彎構(gòu)件，Ate按下式計算(圖.1): (1.4.4）當(dāng)計算出的0.20時，取f=020 。當(dāng)截面受壓區(qū)為矩形時，f=0。圖.4.1 有效受拉混凝土面積Ate 計算圖2)長期剛度B前面已述及，在荷載長期作用下，構(gòu)件截面彎曲剛度將隨時刻增長而降低。而實際工程中,總是有部份荷載長期作用在構(gòu)件上,因此，計算撓度時必須采納考慮荷載效應(yīng)的長期作用阻礙的剛度,即長期剛度，以B表示。）采納荷載標(biāo)

10、準(zhǔn)組合時 （.71）b）采納荷載準(zhǔn)永久組合時 （1.4.-）式中 Mq按荷載的準(zhǔn)永久組合計算的彎矩,取計算區(qū)段內(nèi)的最大彎矩值；M 按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合計算的彎矩，取計算區(qū)段內(nèi)的最大彎矩值; 考慮荷載長期作用對撓度增大的阻礙系數(shù)，對鋼筋混凝土受彎構(gòu)件：當(dāng)時，取.0;當(dāng)=時，取1.6;為中間數(shù)值時，按線性內(nèi)插法取用。此處為縱向受拉鋼筋的配筋率，;為縱向受壓鋼筋的配筋率，。關(guān)于翼緣位于受拉區(qū)的倒T形截面，值應(yīng)增大20%。長期剛度實質(zhì)上是考慮荷載長期作用部份使剛度降低的因素后,對短期剛度Bs進(jìn)行的修正。二、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度計算1、最小剛度原則如前所述，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件開裂后,其截面彎曲剛度是隨彎

11、矩增大而降低的，因此,較準(zhǔn)確的計算方法大概應(yīng)該將構(gòu)件按彎曲剛度大小分段計算撓度，但如此計算無疑會顯得十分繁瑣。為簡化計算，可取同號彎矩區(qū)段內(nèi)彎矩最大截面的彎曲剛度作為該區(qū)段的彎曲剛度,即：在簡支梁中取最大正彎矩截面的剛度為全梁的彎曲剛度，見圖1.4.2；在外伸梁、連續(xù)梁或框架梁中，則分不取最大正彎矩截面和最大負(fù)彎矩截面的剛度作為相應(yīng)正、負(fù)彎矩區(qū)段的彎曲剛度；當(dāng)計算跨度內(nèi)的支座截面剛度不大于跨中截面剛度的2倍或不小于跨中截面剛度的1/2時，該跨也可按等剛度構(gòu)件進(jìn)行計算，其構(gòu)件剛度可取跨中最大彎矩截面的剛度。專門明顯，按這種處理方法所算出的彎曲剛度值最小,因此我們稱這種處理原則為“最小剛度原則”。

12、圖.2 梁剛度分布圖2、撓度計算梁的彎曲剛度確定后,就能夠依照材料力學(xué)公式計算其撓度。但需注意,公式中的彎曲剛度I應(yīng)以長期剛度B代替,公式中的荷載應(yīng)按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合取值,即 (.48）式中f-按“最小剛度原則”并采納長期剛度計算的撓度;與荷載形式和支承條件有關(guān)的系數(shù)。例如:簡支梁承受均布荷載作用時=5/4;簡支梁承受跨中集中荷載作用時=112；懸臂梁承受均布荷截作用時=1/4；懸臂梁受桿端集中荷截作用時1。撓度驗確實是在承載力計算完成后進(jìn)行的?，F(xiàn)在，構(gòu)件的截面尺寸、跨度、荷載、材料強度以及鋼筋配置情況差不多上已知的,計算出的最大撓度f，應(yīng)滿足： ff (.4.9) 式中f 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件

13、的撓度限值,按表14.1采納。當(dāng)不能滿足式（1.4.9)時，講明受彎構(gòu)件的彎曲剛度不足，應(yīng)采取措施后重新驗算。理論上講,提高混凝土強度等級,增加縱向鋼筋的數(shù)量，選用合理的截面形狀（如形、形等）都能提高梁的彎曲剛度，但其效果并不明顯，最有效的措施是增加梁的截面高度。因此，我們優(yōu)先采納增加梁截面高度的方法來提高梁的彎曲剛度，當(dāng)設(shè)計上構(gòu)件截面尺寸不能加大時，才考慮增加縱向受拉鋼筋截面面積或提高混凝土強度等級;對某些構(gòu)件還能夠充分利用縱向受壓鋼筋對長期剛度的有利阻礙，在構(gòu)件受壓區(qū)配置一定數(shù)量的受壓鋼筋。此外，采納預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件也是提高受彎構(gòu)件剛度的有效措施。13裂縫寬度驗算一、裂縫的產(chǎn)生和開展1、裂

14、縫產(chǎn)生的緣故鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫依照其產(chǎn)生的緣故不同可分為荷載裂縫、溫度裂縫、干縮裂縫、腐蝕裂縫、沉降裂縫等。荷載裂縫結(jié)構(gòu)在荷載作用下變形過大而產(chǎn)生的裂縫。一般多出現(xiàn)在構(gòu)件的受拉區(qū)域、受剪區(qū)域或振動嚴(yán)峻等部位。產(chǎn)生的要緊緣故是結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工錯誤、承載能力不足、地基不均勻沉降等等。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由混凝土和鋼筋共同承擔(dān)極限狀態(tài)的承載力,結(jié)構(gòu)設(shè)計師需依照地基情況，靜、動荷載,環(huán)境因素、結(jié)構(gòu)耐久性等操縱荷載裂縫。2)溫度裂縫由大氣溫度變化、周圍環(huán)境高溫的阻礙和大體積混凝土施工時產(chǎn)生的水化熱等因素造成,當(dāng)冷縮值大于混凝土極限拉伸值時混凝土就開裂。）干縮裂縫這類裂縫一是由于材料缺陷引起的,研究表明，水泥加

15、水后變成水泥硬化體,其絕對體積減小,毛細(xì)孔縫中水逸出產(chǎn)生毛細(xì)壓力,使混凝土產(chǎn)生毛細(xì)收縮，由此引起混凝土干縮，其值大于混凝土極限拉伸值時引起干縮裂縫。4)沉降裂縫現(xiàn)澆構(gòu)件因地基或砌體過大不均勻沉降，模板剛度不足、支撐間距大、支撐松動、過早拆模等,均可導(dǎo)致產(chǎn)生沉降裂縫。5)腐蝕裂縫由于有害離子Cl- ,SO42,g2 等侵入混凝土內(nèi)部,導(dǎo)致鋼筋銹蝕而使混凝土產(chǎn)生的后期膨脹裂縫。后四種裂縫，要緊是采取相關(guān)構(gòu)造措施來解決，不需進(jìn)行裂縫寬度計算。以下所指的裂縫均指由荷載引起的裂縫。2、荷載裂縫的開展我們明白，混凝土的抗拉強度專門低。當(dāng)構(gòu)件受拉區(qū)外邊緣混凝土的拉應(yīng)力達(dá)到其抗拉強度時,由于混凝土的塑性變形,

16、尚可不能立即開裂，但當(dāng)受拉區(qū)外邊緣混凝土在構(gòu)件抗彎最薄弱的截面達(dá)到其極限拉應(yīng)變時,就會在垂直于拉應(yīng)力方向形成第一批（一條或若干條)裂縫。由于混凝土具有離散性，因而裂縫發(fā)生的部位是隨機的。在裂縫出現(xiàn)瞬間,裂縫截面處混凝土退出工作,應(yīng)力降低為零,原來的拉應(yīng)力全部由鋼筋承擔(dān),使鋼筋應(yīng)力突然增大。裂縫出現(xiàn)后,原來處于拉伸狀態(tài)的混凝土便向裂縫兩側(cè)回縮，混凝土與受拉縱向鋼筋之間產(chǎn)生相對滑移而使裂縫不斷開展。見圖.4.3圖.4.3裂縫的開展沿裂縫深度，裂縫的寬度是不相同的。鋼筋表面處的裂縫寬度大約只有構(gòu)件混凝土表面裂縫寬度的1/51/3。我們所要驗算的裂縫寬度是指受拉鋼筋重心水平處構(gòu)件側(cè)表面上混凝土的裂縫寬

17、度。二、裂縫寬度計算的方法我們先來分析一下要緊有哪些因素阻礙裂縫寬度,然后依照要緊阻礙因素導(dǎo)出裂縫寬度的計算公式。、阻礙裂縫寬度的要緊因素縱向鋼筋的應(yīng)力。裂縫寬度與鋼筋應(yīng)力近似成線性關(guān)系； 縱筋的直徑。當(dāng)構(gòu)件內(nèi)受拉縱筋截面相同時，采納細(xì)而密的鋼筋,則會增大鋼筋表面積,因而使粘結(jié)力增大,裂縫寬度變小; 縱筋表面形狀。帶肋鋼筋的粘結(jié)強度較光面鋼筋大得多,可減小裂度寬度; 縱筋配筋率。構(gòu)件受拉區(qū)混凝土截面的縱筋配筋率越大,裂縫寬度越小; 愛護(hù)層厚度。愛護(hù)層越厚,裂縫寬度越大。 2、裂縫寬度計算公式鋼筋混凝土受彎構(gòu)件按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合或準(zhǔn)永久組合并考慮長期作用阻礙的最大裂縫寬度計算公式為： (1.4.0)

18、 （1.）式中Cs最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離,當(dāng)s0m時,取Cs20mm；當(dāng)C65mm時，取Cs=65mm; 受拉區(qū)縱向鋼筋的等效直徑,當(dāng)受拉區(qū)縱向鋼筋為一種直徑時，;受拉區(qū)第i種縱向鋼筋的相對粘結(jié)特性系數(shù)帶肋鋼筋,取=1.0；光面鋼筋，取 0.；受拉區(qū)第 種縱向鋼筋的根數(shù)； 受拉區(qū)第i種縱向鋼筋的公稱直徑。關(guān)于直接承受吊車荷載但不需做疲勞驗算的吊車梁,因吊車滿載的可能性專門小，計算出的最大裂縫寬度可乘以系數(shù)0.5。裂縫寬度驗確實是在承載力計算完成后進(jìn)行的?，F(xiàn)在,構(gòu)件的截面尺寸、跨度、荷載、材料強度以及鋼筋配置情況差不多上已知的,計算出的最大裂縫寬度，應(yīng)滿足： （.4.12）式

19、中鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的最大裂縫寬度限值，按表1.4.2采納。假如裂縫寬度不滿足規(guī)范要求,那么我們需要采取減小裂縫寬度的措施。3、減小裂縫寬度的措施增大鋼筋截面積;在鋼筋截面面積不變的情況下,采納較小直徑的鋼筋;采納變形鋼筋;提高混凝土強度等級；增大構(gòu)件截面尺寸；減小混凝土愛護(hù)層厚度。其中，采納較小直徑的變形鋼筋是減小裂縫寬度最有效的措施。需要注意的是，混凝土愛護(hù)層厚度應(yīng)同時考慮耐久性和減小裂縫寬度的要求。除結(jié)構(gòu)對耐久性沒有要求，而對表面裂縫造成的觀瞻有嚴(yán)格要求外,不得為滿足裂縫操縱要求而減小混凝土愛護(hù)層厚度。采取了相應(yīng)措施后再重新驗算最大裂縫寬度,直到滿足規(guī)范要求?！救蝿?wù)實施】工作任務(wù)1:簡支

20、矩形截面梁的截面尺寸bh=250mmX600mm，混凝土強度等級為C30，配置4縱向鋼筋(HRB40）,200的箍筋（PB300），混凝土愛護(hù)層c=25m，承受均布荷載,按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合計算的跨中彎矩值Mk20m,按荷載的準(zhǔn)永久組合計算的跨中彎矩值Mq80kNm，梁的計算跨度l0=m,撓度限值為/250。試驗算撓度是否符合要求。解: fk =2.01N/mm ,Es 2.0X105/mm2 ，Ec3.0X1042， EsEc 2.005/30X1046.67，h=60(2十18/8)二8mmAs=17m sbh01720 8=0720036 (因為截面為矩形）5.9 1013Nmm采納荷載標(biāo)準(zhǔn)

21、組合時： （=0時,=2.0）3.53X1013Nmm2采納荷載準(zhǔn)永久組合時：X1m2取小值，因此,，梁的撓度值滿足規(guī)范要求。工作任務(wù)：某辦公樓矩形截面簡支樓面梁,計算跨度l0=6.m,截面尺寸b h 20 450mm,承受恒載標(biāo)準(zhǔn)值g=16.55kN/m(含自重），活荷載標(biāo)準(zhǔn)值k2.7kN，縱向受拉鋼筋為325(HRB40）,820的箍筋（HPB30）,混凝土強度等級為C5，c=20mm。已知：=0.033,=162.9N/m2,=0.885,裂縫寬度限值為0.3mm,試驗算裂縫寬度。解：Es=205Nm,=1.0 （1）計算 受力鋼筋為變形鋼筋，且為同一種直徑，故251.0=25m（）計算

22、Cs、 Cs=20828m任務(wù)中已給出:=03,=162N/m2,0.885（3)計算,并推斷裂縫是否符合要求 =0.6m0.3mm 因此，裂縫寬度滿足要求。工作任務(wù)3：某教學(xué)樓簡支矩形截面梁的截面尺寸bh20mX5mm,混凝土強度等級為C5,配置20縱向鋼筋(HRB0）,10的箍筋（HP300),混凝土愛護(hù)層c20m,承受跨中集中荷載，按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合計算的跨中彎矩值M150kNm,按荷載的準(zhǔn)永久組合計算的跨中彎矩值q=11N，梁的計算跨度0=6.，撓度限值為0/250。試驗算撓度是否符合要求。工作任務(wù)4:已知條件同工作任務(wù)。裂縫寬度限值為.3m,試驗算裂縫寬度是否滿足要求。任務(wù)2：預(yù)應(yīng)力混

23、凝土一、鋼筋混凝土存在的問題鋼筋混凝土是由混凝土和鋼筋兩種物理力學(xué)性能不同的材料所組成的彈塑性材料。混凝土抗拉強度及極限拉應(yīng)變值都專門低,其抗拉強度只有抗壓強度的1/1/16?；炷恋臉O限拉應(yīng)變僅為011-30.1510，即每米只能拉長.10.5mm,超過后就會出現(xiàn)裂縫。而鋼筋的極限拉應(yīng)變卻要大得多，約為0,即每米能拉長m,是混凝土的近100倍。由于混凝土的抗拉性能專門差,使鋼筋混凝土存在兩個無法解決的問題：一是裂縫使構(gòu)件剛度降低。但在使用荷載作用下，鋼筋混凝土的受拉、受彎等構(gòu)件通常差不多上帶裂縫工作的。二是裂縫使構(gòu)件耐久性降低。從保證結(jié)構(gòu)耐久性動身，必須限制裂縫寬度,而且有的構(gòu)件因為環(huán)境或使

24、用要求是不同意開裂的。為了要滿足變形和裂縫操縱的要求,則需增大構(gòu)件的截面尺寸和用鋼量，這將導(dǎo)致自重過大,使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用于大跨度或承受動力荷載的結(jié)構(gòu)成為不可能或?qū)ｉT不經(jīng)濟。從理論上講,提高材料強度能夠提高構(gòu)件的承載力，從而達(dá)到節(jié)約材料和減輕構(gòu)件自重的目的。但在一般鋼筋混凝土構(gòu)件中,提高鋼筋強度卻難以收到預(yù)期的效果。這是因為,對配置高強度鋼筋的鋼筋混凝土構(gòu)件而言，承載力可能已不是操縱條件，起操縱作用的因素可能是裂縫寬度或構(gòu)件的撓度。對使用上不同意開裂的構(gòu)件,受拉鋼筋的應(yīng)力只能用到23N/mm,不能充分利用其強度。對使用上同意開裂的構(gòu)件,當(dāng)受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到50N/2時,裂縫寬度已達(dá)0.20.3m

25、m，而目前縱向鋼筋普遍使用的是HB400和HRB5級鋼筋,即屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)400N/mm2和50N/m2。因此,要么裂縫過寬，要么鋼筋不能充分利用。而提高混凝土強度等級對提高構(gòu)件的抗裂性能和操縱裂縫寬度的作用是特不有限的。二、預(yù)應(yīng)力混凝土的進(jìn)展早在1世紀(jì)0年代，西歐和北美的學(xué)者就開始預(yù)應(yīng)力混凝土的實驗活動，并取得了一定成果。預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)入有用時期應(yīng)歸功于法國聞名工程師艾弗瑞斯尼特。從5年代起,美國、加拿大、日本、澳大利亞等國也都引進(jìn)西歐技術(shù),開始推廣預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。我國預(yù)應(yīng)力混凝土是隨著第一個五年打算的開展，于50年代中期開始起步的。從0年代起，隨著高強鋼絲和高強鋼絞線生產(chǎn)的好轉(zhuǎn),我國開始進(jìn)展

26、采納高強鋼材的預(yù)應(yīng)力混凝土，在工藝上采納有粘結(jié)、無粘結(jié)。在房屋建筑中，目前我國層數(shù)最多的預(yù)應(yīng)力工程是廣東國際大廈主樓,總計63層,采納無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力平板結(jié)構(gòu)體系。面積最大的單體工程是首都國際機場新航站樓，每層面積8.8萬平方米。除了大跨度建筑結(jié)構(gòu),現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)還廣泛應(yīng)用于公路路面及橋梁、鐵路、海洋、水利、機場、核電站等工程之中。【知識鏈接】2預(yù)應(yīng)力混凝土的差不多原理1、預(yù)應(yīng)力混凝土的差不多原理為了幸免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫過早出現(xiàn)，充分利用高強度鋼筋及高強度混凝土，能夠設(shè)法在結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受使用荷載前，預(yù)先對受拉區(qū)的混凝土施加壓力,使它產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力來減小或抵消荷載所引起的混凝土拉應(yīng)力,從而將結(jié)

27、構(gòu)構(gòu)件的拉應(yīng)力操縱在較小范圍，甚至處于受壓狀態(tài)。也確實是借助混凝土較高的抗壓能力來彌補其抗拉能力的不足,以推遲混凝土裂縫的出現(xiàn)和開展,從而提高構(gòu)件的抗裂性能和剛度。預(yù)應(yīng)力的概念在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用頗廣。盛水的木桶在使用前要用鐵箍把木板箍緊,確實是為了使木塊受到環(huán)向預(yù)壓力,裝水后,只要由水產(chǎn)生的環(huán)向拉力不超過預(yù)壓力,就可不能漏水。、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力過程分析現(xiàn)以預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的受力情況為例來分析，如圖4.4所示。1)在荷載作用之前，預(yù)先在梁的受拉區(qū)施加一對大小相等,方向相反的偏心預(yù)壓力F,使梁截面下邊緣混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力(圖1.4.4（a ）)；2)當(dāng)外荷載作用時，截面下邊緣將產(chǎn)生拉應(yīng)力（

28、圖1.4（b）)；3)最后的應(yīng)力分布為上述兩種情況的疊加，梁的下邊緣應(yīng)力可能是數(shù)值專門小的拉應(yīng)力(圖1.4.（)，也可能是壓應(yīng)力。也確實是講,由于預(yù)壓應(yīng)力的作用，可部分抵消或全部抵消外荷載所引起的拉應(yīng)力，因而延緩了混凝土構(gòu)件的開裂或者構(gòu)件不開裂。圖.預(yù)應(yīng)力梁的受力情況（a)壓力作用下；(b）荷載作用下；(c)預(yù)壓力與荷載共同作用下圖1.45 梁的荷載-撓度曲線對比圖圖.5為兩根具有相同材料強度、跨度、截面尺寸和配筋量的梁的(荷載撓度) 曲線對比圖。其中一根為一般鋼筋混凝土梁,另一根為預(yù)應(yīng)力混凝土梁。能夠看出，預(yù)應(yīng)力梁的開裂荷載地Fpcr,大于鋼筋混凝土梁的開裂荷載Fcr；同時在相同的使用荷載作

29、用下，前者并未開裂而后者已開裂，且前者的撓度小于后者的撓度;但兩者最終的破壞荷載差不多相同。2.2 預(yù)應(yīng)力的分類1、依照預(yù)加應(yīng)力值大小對構(gòu)件截面裂縫操縱程度的不同，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件分為全預(yù)應(yīng)力混凝土和部份預(yù)應(yīng)力混凝土兩類。) 全預(yù)應(yīng)力混凝土：在使用荷載作用下,不同意截面上混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件，屬嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；2)部分預(yù)應(yīng)力混凝土:同意出現(xiàn)裂縫，但最大裂縫寬度不超過同意值的構(gòu)件,屬同意出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。此外,還有一種所謂限值預(yù)應(yīng)力混凝土或有限預(yù)應(yīng)力混凝土,一般也認(rèn)為屬于部分預(yù)應(yīng)力混凝土,即在使用荷載作用下，依照荷載效應(yīng)組合情況，不同程度地保證混凝土構(gòu)件不開裂的構(gòu)件,也確實是講，按荷載

30、長期組合作用時構(gòu)件受拉邊緣不同意出現(xiàn)拉應(yīng)力,但按荷載短期組合作用時構(gòu)件受拉邊緣同意出現(xiàn)不超過規(guī)定值的拉應(yīng)力，這種構(gòu)件屬一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件?？梢?部分預(yù)應(yīng)力混凝土介于全預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼筋混凝土兩者之間。2、按照粘結(jié)方式,預(yù)應(yīng)力混凝土分為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土。1）有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土:指全部或部分通過鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力將鋼筋所受到的拉力轉(zhuǎn)為混凝土的壓力,達(dá)到施加預(yù)加壓應(yīng)力目的的預(yù)應(yīng)力混凝土，如圖1.4.。施工方法要緊有先張法和后張法。2)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土：指配置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋是將預(yù)應(yīng)力鋼筋的外表面涂以瀝清、油脂或其他潤滑防銹材料

31、，以減小摩擦力并防銹蝕，并用塑料套管或以紙帶、塑料帶包裹，以防止施工中碰壞涂層，并使之與周圍混凝土隔離,而在張拉時可沿縱向發(fā)生相對滑移的后張預(yù)應(yīng)力鋼筋。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋在施工時,像一般鋼筋一樣,可直接按配置的位置放入模板中,并澆灌混凝土，待混凝土達(dá)到規(guī)定強度后即可進(jìn)行張拉,如圖14.。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土不需要預(yù)留孔道，也不必灌漿，因此施工簡便、快速，造價較低,易于推廣應(yīng)用。目前已在建筑工程中廣泛應(yīng)用此項技術(shù)。圖1.4.6預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁鋼筋骨架圖4.7 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力平板鋪筋2.預(yù)應(yīng)力混凝土的特點與鋼筋混凝土相比，預(yù)應(yīng)力混凝土具有以下特點：、優(yōu)點1）抗裂性能較好。由于對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，大大推遲

32、了裂縫的出現(xiàn)，在使用荷載作用下，構(gòu)件可不出現(xiàn)裂縫,或使裂縫推遲出現(xiàn)。2)剛度較大。由于預(yù)應(yīng)力混凝土能延遲裂縫的出現(xiàn)和開展，同時受彎構(gòu)件要產(chǎn)生反拱，因而能夠減小受彎構(gòu)件在荷載作用下的撓度。3）耐久性較好。由于預(yù)應(yīng)力混凝土能使構(gòu)件不出現(xiàn)裂縫或減小裂縫寬度，因而能夠減少大氣或侵蝕性介質(zhì)對鋼筋的侵蝕,從而延長構(gòu)件的使用期限。4）節(jié)約材料，減小自重。其結(jié)構(gòu)由于必須采納高強度材料,因此可減少鋼筋用量和構(gòu)件截面尺寸,節(jié)約鋼材和混凝土，降低結(jié)構(gòu)自重。既能夠達(dá)到經(jīng)濟的目的,又能夠擴大鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用范圍,例如能夠用于大跨度結(jié)構(gòu),代替某些鋼結(jié)構(gòu)。）提高受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性。當(dāng)受壓構(gòu)件長細(xì)比較大時,在受到一定的壓力

33、后便容易被壓彎，以致喪失穩(wěn)定而破壞。假如對HYPERLINK N:整理后h：ake.b.ciew114561.htm t blak鋼筋混凝土柱施加預(yù)應(yīng)力,使HYPERLINK N:整理后htt:aikeview23488htm縱向受力鋼筋張拉得專門緊,不但預(yù)應(yīng)力鋼筋本身不容易壓彎，而且能夠關(guān)心周圍的混凝土提高抵抗壓彎的能力。另外，還可提高構(gòu)件的抗剪能力。試驗表明，縱向HYPERLINK N:整理后t:bake.idu.omviw1424807hm預(yù)應(yīng)力鋼筋起著錨栓的作用，阻礙著構(gòu)件斜裂縫的出現(xiàn)與開展,又由于預(yù)應(yīng)力混凝土梁的HYPERINK http:/k.baidu.mve00.htmt bl

34、a 曲線鋼筋（束）合力的豎向分力將部分地抵消剪力。亦可提高構(gòu)件的耐疲勞性能。因為具有強大預(yù)應(yīng)力的鋼筋，在使用時期因加荷或卸荷所引起的應(yīng)力變化幅度相對較小，故此可提高抗疲勞強度,這對承受動荷載的HPERLI http:/baie.baidu.co/vie/39.m _lank結(jié)構(gòu)來講是專門有利的。由于預(yù)應(yīng)力混凝土具有以上優(yōu)點,因而在工程結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)與民用建筑中,屋面板、樓板、檁條、吊車梁、柱、墻板、基礎(chǔ)等構(gòu)配件,都可采納預(yù)應(yīng)力混凝土。、缺點1）工藝較復(fù)雜，對質(zhì)量要求高，因而需要配備一支技術(shù)較熟練的專業(yè)隊伍。 2)需要有一定的專門設(shè)備,如張拉機具、HYPERLINK N:整理后h

35、ttp:baike.baiu.vew4799ht灌漿設(shè)備等。 ） PERLIhttp:/baika/iew/19239.tm t _blan 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的開工費用較大，對構(gòu)件數(shù)量少的工程成本較高。需要指出,預(yù)應(yīng)力混凝土不能提高構(gòu)件的極限承載能力。也確實是講，當(dāng)截面和材料相同時，預(yù)應(yīng)力混凝土與一般鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的承載能力差不多相同，與受拉區(qū)是否施加預(yù)應(yīng)力無關(guān)。2.4施加預(yù)應(yīng)力的方法按照張拉鋼筋與澆筑混凝土的先后關(guān)系，施加預(yù)應(yīng)力的方法可分為先張法和后張法兩類。.先張法先張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，然后澆筑混凝土的施工方法，稱為先張法。先張法的張拉臺座設(shè)備，如圖14.8所示。 (a)設(shè)備組成（b）實例

36、 （c）圖解圖1.4.8 先張法先張法的要緊工藝過程是：穿鋼筋張拉鋼筋澆筑混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)切斷鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼筋回縮時擠壓縮凝土,從而使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。由于預(yù)應(yīng)力的傳遞要緊靠鋼筋和混凝土間的粘結(jié)力，因此,必須待混凝土強度達(dá)到規(guī)定值時（達(dá)到強度設(shè)計值的75以上），方可切斷預(yù)應(yīng)力鋼筋。先張法的要緊優(yōu)點是：生產(chǎn)工藝簡單,工序少，效率高，質(zhì)量易于保證,同時由于省去了錨具和減少了預(yù)埋件，構(gòu)件成本較低。先張法要緊適用于工廠化大量生產(chǎn),尤其適宜用于長線法生產(chǎn)中、小型構(gòu)件。2.后張法先澆筑混凝土,待混凝土硬化后，在構(gòu)件上直接張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋,這種施工方法稱為后張法，如圖.9。后張法的要緊工藝過程是:澆筑混凝土構(gòu)

37、件（在構(gòu)件中預(yù)留孔道，如圖1.49(a）并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)穿預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉鋼筋并用錨具錨固往孔道內(nèi)壓力灌漿。鋼筋的回彈力通過錨具作用到構(gòu)件，從而使混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。后張法的預(yù)壓應(yīng)力要緊通過工作錨傳遞。張拉鋼筋時,混凝土的強度必須達(dá)到設(shè)計值的75以上。 （a）實例 （b)金屬波浪管（c）圖解圖4. 后張法后張法的優(yōu)點是：預(yù)應(yīng)力鋼筋直接在構(gòu)件上張拉,不需要張拉臺座,因此后張法構(gòu)件既能夠在預(yù)制廠生產(chǎn)，也可在施工現(xiàn)場生產(chǎn)。大型構(gòu)件在現(xiàn)場生產(chǎn)能夠幸免長途搬運,故我國大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件要緊采納后張法。后張法的要緊缺點是:生產(chǎn)周期較長;需要利用工作錨錨固鋼筋,鋼材消耗較多,成本較高；工序多，操作較復(fù)雜，造價一般

38、高于先張法。2.5張拉操縱應(yīng)力1、概念：張拉操縱應(yīng)力是指HYPERLINK N:整理后htp:aike.baduomvie1424807.hm t lnk 預(yù)應(yīng)力鋼筋在進(jìn)行張拉時所操縱達(dá)到的最大應(yīng)力值。其值為張拉設(shè)備(如 HYPERLINK http:/baieaiu.c/vw31659.tm t _lnk 千斤頂油壓表、系統(tǒng)主機,見圖1.4.10)所指示的總張拉力除以預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積而得的應(yīng)力值,用表示。（a)張拉應(yīng)力操縱現(xiàn)場（b)張拉應(yīng)力操縱系統(tǒng)圖解圖1.4.0張拉應(yīng)力操縱系統(tǒng)、張拉操縱應(yīng)力的確定由預(yù)應(yīng)力混凝土的原理可知,把張拉操縱應(yīng)力取得高些，減去預(yù)應(yīng)力鋼筋的各種預(yù)應(yīng)力損失后，還會有較

39、好的預(yù)壓效果。這不但能夠提高構(gòu)件的抗裂性能和減小撓度,而且能夠節(jié)約鋼材。因此，值適當(dāng)取高一些是有利的。但必須注意,值并不是取得越高越好。()在施工時期會使構(gòu)件的某些部位受到拉力（稱為預(yù)拉力)甚至開裂，對后張法構(gòu)件可能造成端部混凝土局壓破壞。 (）構(gòu)件出現(xiàn)裂縫時的荷載值接近極限承載力，使構(gòu)件在破壞前無明顯的預(yù)兆，構(gòu)件的延性較差。(3)為了減少預(yù)應(yīng)力損失，有時需進(jìn)行超張拉，有可能在超張拉過程中使個不鋼筋的應(yīng)力超過它的實際屈服強度，使鋼筋產(chǎn)生較大塑性變形或脆斷。由此可見,確定適當(dāng)?shù)闹担瑢︻A(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是至關(guān)重要的。規(guī)范依照多年來國內(nèi)外設(shè)計與施工經(jīng)驗,規(guī)定預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉操縱應(yīng)力取值范圍如表1.4.

40、3所規(guī)定，其中為預(yù)應(yīng)力鋼筋極限強度標(biāo)準(zhǔn)值,預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值。表14.張拉操縱應(yīng)力限值鋼筋種類張拉操縱應(yīng)力限值消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線0.4/0.7中強度預(yù)應(yīng)力鋼絲.40.0預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋 05.85注:下列情況,表中數(shù)值可提高.05或0： 要求提高構(gòu)件在施工時期的抗裂性能而在使用時期受壓區(qū)內(nèi)設(shè)置的預(yù)應(yīng)力筋; 要求部分抵消由于應(yīng)力松馳、摩擦、鋼筋分批張拉以及預(yù)應(yīng)力鋼筋與張拉臺座之間的溫差因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。2.6預(yù)應(yīng)力損失1、什么是預(yù)應(yīng)力損失。由于張拉工藝和材料特性等緣故,從張拉鋼筋開始直到構(gòu)件使用的整個過程中,經(jīng)張拉所建立起來的鋼筋預(yù)應(yīng)力因為各種緣故導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力逐漸降低,這種現(xiàn)象稱為預(yù)

41、應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力損失會阻礙預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的預(yù)壓效果,甚至造成預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的失效,因此,不僅設(shè)計時應(yīng)正確計算預(yù)應(yīng)力損失值,施工中也應(yīng)采取有效措施減少預(yù)應(yīng)力損失值。有效預(yù)應(yīng)力等于張拉操縱應(yīng)力減去預(yù)應(yīng)力總損失值。預(yù)應(yīng)力總損失值按各種損失分不計算并經(jīng)疊加而得，但不得小于:先張法構(gòu)件為10N/m2,后張法構(gòu)件為8/m。2、預(yù)應(yīng)力損失1）張拉端錨具變形和預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失該項損失是由于通過張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋被錨固在臺座或構(gòu)件上以后，錨具、墊板與構(gòu)件之間的縫隙被壓緊，以及預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨具中的滑動,造成預(yù)應(yīng)力鋼筋回縮而產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失,用表示。它既發(fā)生于先張法構(gòu)件,也發(fā)生于后張法構(gòu)件中。減小

42、該項損失的措施有：1)選擇變形小或預(yù)應(yīng)力筋滑動小的錨具、夾具,并盡量減少墊板的數(shù)量；2)關(guān)于先張法張拉工藝，選擇長的臺座。臺座長度超過10時,可忽略不計。2）預(yù)應(yīng)力筋的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力筋的摩擦包括與孔道的摩擦、與張拉端的摩擦、在轉(zhuǎn)向裝置處的摩擦三種。與孔道的摩擦引起的摩擦損失,使預(yù)應(yīng)力隨距張拉端的距離的增加而減小,即離張拉端越遠(yuǎn)損失越大。當(dāng)孔道為曲線時，摩擦損失會更大。只發(fā)生在后張法構(gòu)件中。減少摩擦損失的措施有：)采納兩端張拉；2)采納“超張拉”工藝。開始張拉并使張拉應(yīng)力達(dá)到1.0，并保持約2分鐘,然后再將張拉應(yīng)力減小到。3)混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時，預(yù)應(yīng)力筋與承受拉力的設(shè)備之間的溫差引起的

43、預(yù)應(yīng)力損失當(dāng)先張法構(gòu)件進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)時，隨著鋼筋溫度升高，其長度也增加(由于新澆混凝土尚未結(jié)硬，不能約束鋼筋長度的增長),而臺座長度固定不變,因此張拉后的鋼筋變松，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力降低。降溫時混凝土和鋼筋已粘結(jié)成整體,二者一起回縮,鋼筋的應(yīng)力不能恢復(fù)到原來的張拉應(yīng)力值。這種預(yù)應(yīng)力損失只發(fā)生在采納蒸汽養(yǎng)護(hù)的先張法構(gòu)件中。減少溫差損失的措施有：)蒸汽養(yǎng)護(hù)時采納兩次升溫養(yǎng)護(hù),即第一次升溫至20,恒溫養(yǎng)護(hù)至混凝土強度達(dá)到710m2 時,再第二次升溫至規(guī)定養(yǎng)護(hù)溫度。2)在鋼模上張拉,將構(gòu)件和鋼模一起養(yǎng)護(hù)?，F(xiàn)在,由于預(yù)應(yīng)力鋼筋和臺座間不存在溫差，故=。4)預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力松馳引起的預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松馳

44、引起的預(yù)應(yīng)力損失實際上是鋼筋的應(yīng)力松馳和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失的統(tǒng)稱。所謂應(yīng)力松弛，是指鋼筋在高應(yīng)力作用下,當(dāng)長度保持不變時，應(yīng)力隨時刻增長而逐漸減小的現(xiàn)象。而徐變則是指鋼筋在長期不變應(yīng)力作用下，應(yīng)變隨時刻增長而逐漸增大的現(xiàn)象。一般講來，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件最初幾天松馳是要緊的。在最初的1小時內(nèi)大約完成總松馳值的50%,小時內(nèi)能夠完成80%，以后逐漸減小。到后一時期,當(dāng)大部分預(yù)應(yīng)力損失出現(xiàn)后,則以鋼筋的徐變?yōu)橹鳌＜劝l(fā)生在先張法構(gòu)件中，也發(fā)生在后張法構(gòu)件中。減少的措施有：1）采納應(yīng)力松馳損失較小的鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋;)采納“超張拉”工藝。5)混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失收縮徐變損失是由于混凝土的收縮

45、和徐變使構(gòu)件長度縮短,被張緊的鋼筋將會產(chǎn)生回縮而導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力損失。此項預(yù)應(yīng)力損失是各項損失中最大的一項,在直線預(yù)應(yīng)力配筋構(gòu)件中約占總損失的50%，在曲線預(yù)應(yīng)力配筋構(gòu)件中約占30左右。收縮徐變損失既發(fā)生在先張法構(gòu)件中，也發(fā)生在后張法構(gòu)件中。減少此項損失的措施有:1）設(shè)計時盡量使混凝土壓應(yīng)力不要過高;2）采納高強度等級水泥，以減少水泥用量,同時嚴(yán)格操縱水灰比；3)采納級配良好的骨料,增加骨料用量，同時加強振搗,提高混凝土密實性;4）加強養(yǎng)護(hù),使水泥水化作用充分，減少混凝土的收縮。有條件時宜采納蒸汽養(yǎng)護(hù)。6）用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件由于混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失該損失是由于構(gòu)件環(huán)形配筋

46、時,預(yù)應(yīng)力鋼筋將混凝土局部壓陷，使構(gòu)件直徑減小而產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。該損失只存在于直徑d3m的構(gòu)件，d3m時0。只發(fā)生在后張法構(gòu)件中。2.7預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造措施一、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中鋼筋的布置1、預(yù)應(yīng)力鋼筋1）布置形式 預(yù)應(yīng)力縱向鋼筋的布置形式有兩種:直線布置和曲線布置（圖1.4.6至圖.49）。直線布置要緊用于跨度和荷載較小的情況，如預(yù)應(yīng)力混凝土板確實是采納這種布置形式。直線布置的要緊優(yōu)點是施工簡單，既可用于先張法構(gòu)件，又可用于后張法構(gòu)件。曲線布置多用于跨度和荷載較大的構(gòu)件，如預(yù)應(yīng)力混凝土梁就多采納這種布置形式。曲線布置一般用于后張法構(gòu)件。后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力縱向鋼筋采納曲線布

47、置時，其預(yù)應(yīng)力鋼絲束、鋼絞線束的曲率半徑不宜小于4m;對折線配筋的構(gòu)件,在預(yù)應(yīng)力鋼筋彎折處的曲率半徑可適當(dāng)減小。2)間距及孔道尺寸 d為預(yù)應(yīng)力筋直徑 d為孔道直徑圖.4.1先張法預(yù)應(yīng)力筋間距要求 圖1.4.12 后張法孔道間距要求先張法構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼筋、鋼絲的凈距（見圖111），應(yīng)依照澆灌混凝土、施加預(yù)應(yīng)力、鋼筋錨固等要求確定。預(yù)應(yīng)力鋼筋的凈距不宜小于其公稱直徑或等效直徑的.5倍和混凝土粗骨料最大粒徑的1.25倍,且符合下列規(guī)定：預(yù)應(yīng)力鋼絲，不應(yīng)小于15;3股鋼絞線，不應(yīng)小于20mm;7股鋼絞線,不應(yīng)小于25。當(dāng)混凝土振搗密實必具有可靠保證時,凈距可放寬為最大粗骨料粒徑的1.0倍。后張法構(gòu)件中

48、,現(xiàn)澆混凝土梁中預(yù)留孔道間的豎直方向的凈間距不應(yīng)小于1.d（d為孔道外徑),水平凈間距不宜小于.5d，且不應(yīng)小于粗骨料粒徑的.25倍；從孔道外壁至構(gòu)件邊緣的凈間距,梁底不宜小于50mm，梁側(cè)不宜小于0m，見圖1.12。裂縫操縱等級為三級的梁,梁底、梁側(cè)分不不宜小于60mm和50mm。預(yù)留孔道的內(nèi)徑宜比預(yù)應(yīng)力束外徑及需穿過孔道的連接器外徑大65mm,且孔道的截面積宜為穿入預(yù)應(yīng)力束截面積的3-4倍。凡制作時需預(yù)先起拱的構(gòu)件，預(yù)留孔道宜隨構(gòu)件同時起拱。3)混凝土愛護(hù)層預(yù)應(yīng)力鋼筋的愛護(hù)層厚度同鋼筋混凝土構(gòu)件。處于一類環(huán)境且由工廠生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,預(yù)應(yīng)力鋼筋的愛護(hù)層厚度不應(yīng)小于預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑d，且板不小

49、于15m，梁不小于20mm。4）非預(yù)應(yīng)力鋼筋（）縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋包括受力鋼筋和非受力鋼筋。當(dāng)通過對一部份縱向鋼筋施加預(yù)應(yīng)力已能使構(gòu)件符合裂縫操縱要求時,承載力計算所需的其余縱向鋼筋可采納非預(yù)應(yīng)力鋼筋。非預(yù)應(yīng)力受力鋼筋宜采納B33、HRB400和H500級鋼筋;箍筋宜采納RB335、HRB40和HR0級鋼筋,也可采納B300級鋼筋。為了防止受彎構(gòu)件制作、運輸、堆放和吊裝時，在預(yù)拉區(qū)出現(xiàn)裂縫或減小裂縫寬度，可在構(gòu)件預(yù)拉區(qū)配置一定數(shù)量的縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋。后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的預(yù)拉區(qū)和預(yù)壓區(qū)中應(yīng)設(shè)置縱向非預(yù)應(yīng)力構(gòu)造鋼筋。這些非預(yù)應(yīng)力鋼筋一般布置在預(yù)應(yīng)力鋼筋的外側(cè)(圖1.43)。在

50、無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件中,應(yīng)配置一定數(shù)量的縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋,以克服純無粘結(jié)受彎構(gòu)件只出現(xiàn)一條或少數(shù)幾條裂縫使混凝土壓應(yīng)變集中而引起脆性破壞的缺點,還利于分散裂縫，改善受彎構(gòu)件的變形性能和提高正截面抗彎強度。圖1.4.13 后張法構(gòu)件縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋(2)箍筋預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的箍筋設(shè)置的構(gòu)造要求與一般鋼筋混凝土構(gòu)件差不多相同。（3)附加鋼筋網(wǎng)片后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在預(yù)應(yīng)力鋼筋彎折處,應(yīng)加密箍筋或沿彎折處內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片。二、構(gòu)件端部加強措施1、先張法構(gòu)件為了防止切斷預(yù)應(yīng)力鋼筋時，構(gòu)件端部混凝土出現(xiàn)劈裂裂縫,應(yīng)對預(yù)應(yīng)力鋼筋端部周圍的混凝土采取下列局部加強措施:1) 對單根預(yù)應(yīng)力鋼筋，其端

51、部宜設(shè)置長度不小于50mm且不小于4圈的螺旋筋（圖1.44（a)）。當(dāng)有可靠經(jīng)驗時，亦可利用支座墊板上的插筋代替螺旋筋,但插筋數(shù)量不應(yīng)小于4根,其長度不宜小于120m，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)放置在插筋之間（圖1.414(b）)。2)對分散布置的多根預(yù)應(yīng)力鋼筋，在構(gòu)件端部10d(為預(yù)應(yīng)力鋼筋的公稱直徑）范圍內(nèi)，應(yīng)設(shè)置35片與預(yù)應(yīng)力鋼筋垂直的鋼筋網(wǎng)（圖.4.4（c)。3)對采納預(yù)應(yīng)力鋼絲配筋的薄板，在板端10mm范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)加密板橫向鋼筋(圖1.4.14(d)）。 (a）端部螺旋筋 (）端部插筋 (c）端部鋼筋網(wǎng) (d）端部橫向鋼筋圖1.4.14預(yù)應(yīng)力鋼筋端部加強措施2、后張法構(gòu)件)采納一般墊板時,應(yīng)按規(guī)定

52、進(jìn)行局部受壓承載力計算,并配置間接鋼筋,其體積配筋率不應(yīng)小于0.5%，墊板的剛性擴散角應(yīng)取45。2）局部受壓承載力計算時,局部壓力設(shè)計值對有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件取1.2倍張拉操縱力,對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土取2倍張拉操縱力和fptkAp中的較大值。3）當(dāng)構(gòu)件在端部有局部凹進(jìn)時,為防止在施加預(yù)應(yīng)力過程中，端部轉(zhuǎn)折處產(chǎn)生裂縫,應(yīng)增設(shè)折線構(gòu)造鋼筋（圖1.45）或其他有效的構(gòu)造鋼筋。1-折線構(gòu)造鋼筋；2豎向構(gòu)造鋼筋圖1.4.1構(gòu)件端部有局部凹進(jìn)時的構(gòu)造措施4）為了防止端部裂縫,在局部受壓間接鋼筋配置區(qū)以外，在構(gòu)件端部長度不小于截面重心上部或下部預(yù)應(yīng)力筋的合力點至鄰近邊緣的距離e的3倍、但不大于構(gòu)件端部截面

53、高度h的12倍的附加配筋區(qū)范圍內(nèi),應(yīng)均勻配置附加防劈裂箍筋或網(wǎng)片。-局部受壓間接鋼筋配置區(qū);-附加防劈裂配筋區(qū)；-附加防端面裂縫配筋區(qū)圖1.46 防止端部裂縫的配筋范圍5)在預(yù)應(yīng)力鋼筋錨具下及張拉設(shè)備的支承處,應(yīng)設(shè)置預(yù)埋鋼墊板，并設(shè)置間接鋼筋和附加構(gòu)造鋼筋。 三、外露金屬錨具后張法預(yù)應(yīng)力混凝土外露金屬錨具,應(yīng)采取可靠的防腐及防火措施,并應(yīng)符合下列規(guī)定:無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋外露錨具應(yīng)采納注有足量防腐油脂的塑料帽封閉錨具端頭,并應(yīng)采納無收縮砂漿或細(xì)石混凝土封閉。采納混凝土封閉時,其強度等級宜與構(gòu)件混凝土強度等級一致，且不應(yīng)低于C3。封錨混凝土與構(gòu)件混凝土應(yīng)可靠粘結(jié)，如錨具在封閉前應(yīng)將周圍混凝土界面鑿毛并

54、沖洗潔凈，且宜配置-2片鋼筋網(wǎng),鋼筋網(wǎng)應(yīng)與構(gòu)件混凝土拉結(jié)。采納無收縮砂漿或混凝土封閉愛護(hù)時,其錨具及預(yù)應(yīng)力筋端部的愛護(hù)層厚度不應(yīng)小于：一類環(huán)境0m，二、二b類環(huán)境時50mm,三a、三類環(huán)境時0 mm?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB5010-2010規(guī)定,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)所用混凝土,其強度等級不宜低于0,不應(yīng)低于C30?！救蝿?wù)實施】工作任務(wù)1：分析先張法和后張法分不會產(chǎn)生哪些預(yù)應(yīng)力損失？工作任務(wù)2:工地上采納后張法進(jìn)行預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件施工時，其端部能夠采取哪些措施來保證不發(fā)生局部損壞？任務(wù)：混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)能在自然和人為環(huán)境的化學(xué)和物理作用下，滿足在規(guī)定的設(shè)計工作壽命期內(nèi)不出現(xiàn)無法同意

55、的承載力減小、使用功能降低和不能同意的外觀破損等的耐久性要求。結(jié)構(gòu)的耐久性是指在設(shè)計確定的環(huán)境作用和維修、適用條件下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定期限內(nèi)保持其適用性和安全性的能力。關(guān)于一般建筑結(jié)構(gòu),設(shè)計工作壽命為0年,重要的建筑物可取100年。近年來，隨著建筑市場化的進(jìn)展,業(yè)主也能夠?qū)ㄖ膲勖岢龈叩囊蟆ｊP(guān)于其它土木工程結(jié)構(gòu)，依照其功能要求，設(shè)計工作壽命也有差不，如重要橋梁工程一般要求在100年以上。世界上經(jīng)濟發(fā)達(dá)國家的工程建設(shè)大體上經(jīng)歷了三個時期，即大規(guī)模建設(shè)時期,新建與改建、維修并重時期,以及重點轉(zhuǎn)向既有建筑物和結(jié)構(gòu)物的維修改造時期。目前經(jīng)濟發(fā)達(dá)國家處于第三時期，結(jié)構(gòu)因耐久性不足而失效，或為保證接

56、著正常使用而付出巨大的維修代價,這使得耐久性問題變得十分重要。我國20世紀(jì)50年代開始大規(guī)模建設(shè)的工程項目，由于當(dāng)時經(jīng)濟基礎(chǔ)薄弱,材料標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)都較低，除一些重要的工程項目目前需要接著維持其使用外,其他大部分工程已達(dá)到其使用壽命。我國真正進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)是在改革開放以后，因此國外發(fā)達(dá)國家在耐久性上所遇到的問題應(yīng)引起我國工程技術(shù)人員的足夠重視，幸免重蹈覆轍，對國家經(jīng)濟建設(shè)造成巨大白費。【知識鏈接】. 阻礙耐久性的因素結(jié)構(gòu)耐久性是指一個構(gòu)件、一個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)或一幢建筑物在一定時期內(nèi)維持其適用性的能力,也確實是講,耐久性能良好的結(jié)構(gòu)在其使用期限內(nèi),應(yīng)當(dāng)能夠承受住宅有可能的荷載和環(huán)境作用,而且可不能發(fā)生

57、過度的腐蝕、損壞或破壞。由此可知,混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是由混凝土、鋼筋材料本身特性和所處環(huán)境的侵蝕性兩方面共同決定的。 阻礙混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的內(nèi)在機理是氣體、水化學(xué)反應(yīng)中的溶解物有害物質(zhì)在混凝土孔隙和裂縫中的遷移，遷移過程導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生物理和化學(xué)方面的劣化和鋼筋銹蝕的劣化，其結(jié)果將使結(jié)構(gòu)承載力下降、剛度降低和開裂以及外觀損傷，阻礙著結(jié)構(gòu)的使用效果。阻礙水、氣、溶解物在孔隙中遷移速度、范圍和結(jié)果的內(nèi)在條件是混凝土的孔結(jié)構(gòu)和裂縫形態(tài)；阻礙遷移的外部因素是結(jié)構(gòu)設(shè)計所選用的結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造，混凝土和鋼筋材料的性質(zhì)和質(zhì)量，施工操作質(zhì)量的優(yōu)劣，溫濕養(yǎng)護(hù)條件和使用環(huán)境等。阻礙混凝土耐久性能的因素專門多，要緊分為

58、內(nèi)部和外部兩個方面。內(nèi)部因素有混凝土的強度、密實性、水泥用量、水灰比、氯離子及堿含量、外加劑用量,愛護(hù)層厚度等;外部因素則要緊是環(huán)境條件,包括溫度、濕度、O2含量、侵蝕性介質(zhì)等。出現(xiàn)耐久性能下降的問題，往往是內(nèi)、外部因素綜合作用的結(jié)果。此外，設(shè)計不周、施工質(zhì)量差或使用中維修不當(dāng)?shù)纫矔璧K耐久性能。1、混凝土凍融破壞混凝土水化硬結(jié)后內(nèi)部有專門多毛細(xì)孔。在澆筑混凝土?xí)r，為了得到必要的和易性，往往會比水泥水化所需要的水要多些。這部分多余的水以游離水的形式滯留于混凝土毛細(xì)孔中。這些在毛細(xì)孔中的水遇到低溫就會結(jié)冰，結(jié)冰時體積膨脹約9,引起混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞。經(jīng)多次反復(fù)、損傷積存到一定程度就引起結(jié)構(gòu)破壞

59、。2、混凝土的堿集料反應(yīng)混凝土集料中某些活動礦物與混凝土微孔中的堿性溶液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)稱為堿集料反應(yīng)，堿集料反應(yīng)產(chǎn)生堿硅酸鹽凝膠，并吸水膨脹,體積可增大3至倍，從而引起混凝土剝落,開裂,強度降低，甚至導(dǎo)致破壞。引起堿骨料反應(yīng)的有3個:混凝土凝膠中有堿性物質(zhì)。這種堿性物質(zhì)要緊來自于水泥。若水泥中含堿量大于.以上時則會專門快析出到水溶液中,遇到活性骨料可產(chǎn)生反應(yīng);骨料中有活性骨料。如蛋白石、黑硅石、燧石、玻璃質(zhì)火山石、安山巖等含SIO2的骨料；水分。堿集料反應(yīng)的充分條件是明水分，在干燥狀態(tài)下專門難發(fā)生堿集料反應(yīng)。堿集料反應(yīng)進(jìn)展緩慢，要有多年時刻才造成破壞,故常列入耐久破壞之中。、侵蝕性介質(zhì)的腐蝕化學(xué)

60、介質(zhì)對混凝土的侵蝕在石化、化學(xué)、冶金及港灣建筑中專門普遍。有的工廠建了幾年就瀕臨破壞,我國于2世紀(jì)五六十年代在海港建筑的碼頭幾乎都已遭到不同程度的破壞。有些化學(xué)介質(zhì)侵入，造成混凝土中一些成分被溶解、流失，引起裂縫、孔隙、松散破裂;有的化學(xué)介質(zhì)侵入與混凝土中一些成分反應(yīng)生成物體膨脹,引起混凝土結(jié)構(gòu)破壞。常見的要緊侵蝕介質(zhì)有：硫酸鹽腐蝕、酸腐蝕、海水腐蝕、鹽類結(jié)晶型腐蝕。4、機械磨損機械磨損常見于工業(yè)地面、公路路面、橋面、飛機跑道等。、混凝土的碳化混凝土的碳化是指混凝土中的成分與滲透進(jìn)混凝土中的二氧化碳C2和其他酸性氣體的二氧化硫SO2、硫化氫2S等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程。炭化的實質(zhì)是混凝土的中性化。