第6章 預(yù)應(yīng)力課件的知識(shí)

6預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件

一、鋼筋混凝土構(gòu)件的一些缺陷:

砼極限拉應(yīng)變很小，約為(1.0-1.5)×10-4，此時(shí)鋼筋應(yīng)力為21～31MPa左右。若使構(gòu)件在使用荷載下不出現(xiàn)裂縫，則需很大截面；

§1概述(3)不能有效使用高強(qiáng)度材料(2)結(jié)構(gòu)自重大,難以滿足大跨度、大空間結(jié)構(gòu)的要求。當(dāng)砼裂縫寬度限制在0.2~0.3mm，則鋼筋的應(yīng)力僅為150~250N/mm2，因此，高強(qiáng)度鋼筋不能充分利用。(1)容易開裂二、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁預(yù)應(yīng)力混凝土空心樓板工程實(shí)例

預(yù)先在混凝土受拉區(qū)施加壓應(yīng)力，使其減小或抵消荷載引起的拉應(yīng)力。１、預(yù)應(yīng)力構(gòu)件基本原理

2.預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)

提高剛度和抗裂度減輕結(jié)構(gòu)自重

提高梁的抗扭和抗剪承載力，但不提高抗彎承載力

提高梁的抗疲勞承載力保護(hù)鋼筋免受大氣腐蝕受拉邊緣處于受壓狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)開裂拉應(yīng)力小于砼的抗拉強(qiáng)度，一般不會(huì)出現(xiàn)開裂產(chǎn)生裂縫，但砼開裂明顯推遲，裂縫寬度也顯著減小全預(yù)應(yīng)力砼：在使用荷載下，截面受拉區(qū)砼中不出現(xiàn)拉應(yīng)力。有限預(yù)應(yīng)力砼：在使用荷載下，截面受拉區(qū)砼中允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，但拉應(yīng)力不超過砼抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk。部分預(yù)應(yīng)力砼：在使用荷載下，截面上允許出現(xiàn)裂縫，但需限制最大裂縫寬度。3、預(yù)應(yīng)力混凝土的分類（1）先張法先張拉鋼筋，后澆筑砼。主要工藝流程：→穿鋼筋→張拉鋼筋→澆筑砼并養(yǎng)護(hù)→切斷鋼筋4、施加預(yù)應(yīng)力的方法

主要工藝過程：→澆筑砼并養(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（2）后張法先澆筑砼，后張拉鋼筋。張拉鋼筋并在臺(tái)座上固定澆注混凝土構(gòu)件混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上時(shí)剪斷鋼筋澆混凝土構(gòu)件，并在構(gòu)件中預(yù)留孔道在構(gòu)件預(yù)留孔道中穿鋼筋并張拉錨固灌漿先張法和后張法

先張法與后張法的比較張拉順序

先張法--先張拉鋼筋，后澆注混凝土后張法--先澆注混凝土，后張拉鋼筋工藝流程

先張法—張拉鋼筋→澆混凝土→養(yǎng)護(hù)→斷鋼筋后張法--留孔道→澆混凝土→養(yǎng)護(hù)→張拉鋼筋→錨鋼筋→壓力灌漿預(yù)壓應(yīng)力傳遞

先張法--主要靠鋼筋和混凝土間的粘結(jié)力傳遞后張法--主要通過錨具傳遞

缺點(diǎn)先張法—需要臺(tái)座，不適合現(xiàn)場(chǎng)施工；后張法—生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，需工作錨具，鋼材消耗多，成本較高；工序多，操作復(fù)雜，造價(jià)高于先張法。適用的構(gòu)件先張法—適于工廠化生產(chǎn)，適宜長(zhǎng)線法生產(chǎn)中、小型構(gòu)件；后張法—大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。優(yōu)點(diǎn)先張法—工藝簡(jiǎn)單，工序少，效率高，質(zhì)量易保證，由于省去了錨具和預(yù)埋件，成本較低；后張法—預(yù)應(yīng)力鋼筋直接在構(gòu)件上張拉，無需臺(tái)座，可在預(yù)制廠生產(chǎn)，也可在施工現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。

先張法與后張法的比較5、錨具和夾具*夾具：主要依靠摩擦力來夾住鋼筋，它不留在構(gòu)件上，剪斷預(yù)應(yīng)力筋后夾具的作用即消失。*錨具：永久地留在構(gòu)件上，如錨具失效構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力將全部消失。錨具（一）錨具（二）1）鋼筋強(qiáng)度高；與混凝土間有足夠的粘結(jié)力；良好的加工性能和一定的塑性要求處于侵蝕介質(zhì)中的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，不宜采用熱處理鋼筋、碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線等作為預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼筋冷拉鋼筋、熱處理鋼筋、碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線、冷拔低碳鋼絲注意對(duì)直接承受動(dòng)荷載的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，不得采用有焊接接頭的冷拉鋼筋6、預(yù)應(yīng)力混凝土所用的材料2）混凝土C30一般預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件采用熱處理鋼筋、碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件C40

有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土先張法生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件以及后張法張拉鋼筋后在孔道中灌漿所生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件特點(diǎn)受力性能好，裂縫分布均勻，裂縫寬度較小7、有粘結(jié)和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土后張法張拉鋼筋后不在孔道中灌漿所生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件特點(diǎn)造價(jià)低，便于以后再次張拉或更換預(yù)應(yīng)力鋼筋無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土，是指配置無粘結(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(rùn)滑防銹材料，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(shí)可沿縱向發(fā)生相對(duì)滑移的后張預(yù)應(yīng)力鋼筋。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼樓蓋的鋼筋布置一、張拉控制應(yīng)力con的確定

1、con對(duì)結(jié)構(gòu)的影響ApconApconApconApcon使構(gòu)件出現(xiàn)脆性破壞con越大，混凝土中的預(yù)壓應(yīng)力越大，但過大會(huì)產(chǎn)生如下問題預(yù)應(yīng)力筋過早進(jìn)入流幅，降低其塑性增加鋼筋的松弛損失§2張拉控制應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力損失

2、con的取值A(chǔ)pconApconApconApcon預(yù)應(yīng)力鋼筋屈服強(qiáng)度的0.5~0.9冷拉鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋極限抗拉強(qiáng)度的0.4~0.75預(yù)應(yīng)力鋼筋極限抗拉強(qiáng)度的0.4~0.70碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線冷拔低碳鋼絲、熱處理鋼筋鋼筋種類張拉方法先張法后張法消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線熱處理鋼筋——預(yù)應(yīng)力鋼筋極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值張拉控制應(yīng)力值均不應(yīng)小于張拉控制應(yīng)力限值1、預(yù)應(yīng)力損失值A(chǔ)pconApconApconApcon前期損失或第一批損失如錨具變形、管道摩擦、臺(tái)座與鋼筋的溫差、鋼筋松弛損失等發(fā)生在預(yù)應(yīng)力傳到混凝土之前后期損失或第二批損失如混凝土收縮徐變、局部擠壓損失等發(fā)生在預(yù)應(yīng)力傳到混凝土之后二、預(yù)應(yīng)力損失及其減小措施2、預(yù)應(yīng)力損失的種類ApconApconApconApcon預(yù)應(yīng)力損失值不宜籠統(tǒng)地估算，應(yīng)予分項(xiàng)計(jì)算，然后相加確定總的損失值但各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失值又不是截然無關(guān)的。試圖求得各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失的“凈值”是很困難的。（5）混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失（1）錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失共有以下六種：（2）預(yù)應(yīng)力筋與孔道的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失（3）混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋與臺(tái)座間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失

（4）預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松馳引起的預(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6ls5ls4ls3ls2ls1ls1、錨具變形和鋼筋回縮損失l1由于錨具、墊塊本身的變形，其間裂縫的壓緊及鋼筋在錨具中的滑移引起的損失*先張法構(gòu)件，當(dāng)臺(tái)座長(zhǎng)度超過100m時(shí)，可忽略l1*后張法構(gòu)件，l1只考慮張拉端，因錨固端錨具在張拉過程中已被壓緊2、管道摩擦損失l2張拉端P預(yù)應(yīng)力筋錨固端后張法中，張拉鋼筋時(shí)，鋼筋在孔道中滑動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生摩擦力★采用兩端張拉可以減少l2張拉端錨固端con張拉端con張拉端con★采用超張拉可以減少l2建議的張拉程序?yàn)?1.1concon張拉端錨固端con持荷2分鐘3、溫差應(yīng)力損失l3混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí),預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺(tái)座之間溫差引起的損失*采用二次升溫法可減少l3:先在常溫下養(yǎng)護(hù),當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到7.5～10N/mm2時(shí)再逐漸升溫4、應(yīng)力松弛損失l4鋼筋在高應(yīng)力作用下，長(zhǎng)度不變而應(yīng)力隨時(shí)間逐漸降低的現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛鋼筋張拉后1小時(shí)內(nèi)約完成總松弛的50%，24小時(shí)內(nèi)完成總松弛的80%，以后逐漸收斂采用超張拉可以減少l4建議的張拉程序?yàn)?(1.05~1.1)con持荷2~5分鐘0con在高應(yīng)力下，本需1小時(shí)才能完成的損失，在2-5分鐘內(nèi)就完成了大部分5、混凝土收縮和徐變損失l5收縮和徐變兩者相互有關(guān)，很難精確計(jì)算，為了簡(jiǎn)化兩項(xiàng)損失可合并考慮6、鋼筋擠壓混凝土損失l6采用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋作為配筋的環(huán)形構(gòu)件，由于預(yù)應(yīng)力筋對(duì)混凝土的局部擠壓使構(gòu)件直徑減小所引起的損失當(dāng)d3m時(shí)l1+l3+l4+

l5

預(yù)應(yīng)力總損失的下限值先張法構(gòu)件：l100N/mm2后張法構(gòu)件：l80N/mm2后張法構(gòu)件l1+l2+l4+

l5+l6

預(yù)應(yīng)力損失的組合先張法構(gòu)件錨具變形和鋼筋內(nèi)縮損失孔道的摩擦損失溫差預(yù)應(yīng)力損失鋼筋應(yīng)力松馳損失混凝土收縮和徐變損失鋼筋擠壓損失

§3預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求

1、一般構(gòu)造要求

曲線布置：多用于跨度和荷載較大的構(gòu)件，如預(yù)應(yīng)力梁。曲線布置一般用于后張法構(gòu)件。直線布置：用于跨度荷載較小的情況，如預(yù)應(yīng)力板，直線布置優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，用于先張法和后張法構(gòu)件。（2）間距及孔道尺寸（1）預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置預(yù)應(yīng)力鋼筋的凈距不應(yīng)小于其公稱直徑或等效直徑的1.5倍，且符合下列規(guī)定：對(duì)熱處理鋼筋及鋼絲，不應(yīng)小于25mm；對(duì)3股鋼絞線，不應(yīng)小于20mm；對(duì)7股鋼絞線，不應(yīng)小于25mm。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土★錨具的可靠性★高強(qiáng)鋼絲的可靠度★一定要有非預(yù)應(yīng)力筋（2）間距及孔道尺寸

后張法構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力鋼絲束、鋼絞線束的預(yù)留孔道間的