預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念及其材料

第12章預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念及其材料

第二篇預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)前第1頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-1概述一、預(yù)應(yīng)力混凝土的提出

當(dāng)前第2頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-1概述二、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理

在混凝土構(gòu)件承受外荷載之前，對(duì)其受拉區(qū)預(yù)先施加壓應(yīng)力。這種預(yù)壓應(yīng)力可以部分或全部抵消外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，因而可減少甚至避免裂縫的出現(xiàn)。由此達(dá)到改善普通砼缺點(diǎn)的目的?；驹恚寒?dāng)前第3頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-1概述圖所示為一根由C30混凝土制做的純混凝土梁計(jì)算跨徑：L=4m截面尺寸：200×300mm截面抵抗矩W

=200×3002/6=3000000mm3

舉例說明：

300mm

在q=15kN/m的均布荷載作用下跨中截面應(yīng)力？

如果在受荷之前在梁端加一對(duì)偏心距e=50mm，N=300kN的預(yù)加力，情況如何？當(dāng)前第4頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)300mm

在q=15kN/m的均布荷載作用下跨中截面應(yīng)力？跨中彎距：截面應(yīng)力：當(dāng)前第5頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)

在梁端加一對(duì)偏心距e=50mm，N=300kN的預(yù)加力，截面應(yīng)力？

300mme=50mm截面應(yīng)力：當(dāng)前第6頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)300mme=50mm

在q=15kN/m、N=300kN共同作用下跨中截面應(yīng)力？截面應(yīng)力：當(dāng)前第7頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-1概述在q=15kN/m的均布荷載作用下：跨中彎距：截面應(yīng)力：在預(yù)加力作用下：截面應(yīng)力：在均布荷載和預(yù)加力共同作用下：截面應(yīng)力：當(dāng)前第8頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)后張法先張法后張法(曲線配筋）當(dāng)前第9頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-1概述當(dāng)前第10頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-1概述當(dāng)前第11頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-1概述三、預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：①提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度。②可以節(jié)省材料，減少自重，擴(kuò)大了構(gòu)件的應(yīng)用范圍。③可以減小混凝土梁的豎向剪力和主拉應(yīng)力。④結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全可靠。⑤預(yù)應(yīng)力可作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的手段，促進(jìn)了橋梁結(jié)構(gòu)新體系與施工方法的發(fā)展。缺點(diǎn)：①制作工藝復(fù)雜，制作技術(shù)和施工質(zhì)量要求高。②需要有專門設(shè)備。③預(yù)應(yīng)力反拱度不易控制。④施工周期較長(zhǎng)，成本高。當(dāng)前第12頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備一、預(yù)加應(yīng)力的主要方法先張拉鋼筋，后澆筑構(gòu)件混凝土的方法。1.先張法工藝放張支模、澆砼并養(yǎng)護(hù)錨固張拉鋼筋當(dāng)前第13頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第14頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備放置預(yù)應(yīng)力鋼筋當(dāng)前第15頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋（固定端）當(dāng)前第16頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋（張拉端）當(dāng)前第17頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備張拉端錨固當(dāng)前第18頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備綁扎普通鋼筋、模板安裝當(dāng)前第19頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備綁扎普通鋼筋、模板安裝當(dāng)前第20頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備澆筑底板混凝土當(dāng)前第21頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備澆筑底板混凝土當(dāng)前第22頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備放置芯模、頂板鋼筋當(dāng)前第23頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備放置鋼筋后當(dāng)前第24頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備澆筑頂板當(dāng)前第25頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備放張當(dāng)前第26頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備鋼絲刷拉毛當(dāng)前第27頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備成品當(dāng)前第28頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備工作原理特點(diǎn)預(yù)應(yīng)力鋼筋：高強(qiáng)鋼絲（刻痕）、鋼鉸線；工藝簡(jiǎn)單，不必耗費(fèi)較多的錨具；初期投資費(fèi)用較高；宜生產(chǎn)直線配筋的中、小型構(gòu)件。借助與混凝土的粘結(jié)力，以獲得較好的自錨性能。當(dāng)前第29頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備2．后張法先澆筑構(gòu)件混凝土，待混凝土結(jié)硬后，再?gòu)埨A(yù)應(yīng)力鋼筋并錨固的方法。工藝綁普筋、預(yù)留孔道立模、澆砼形成孔道穿預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固灌漿封錨當(dāng)前第30頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第31頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第32頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第33頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第34頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第35頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第36頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第37頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第38頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第39頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備工作原理通過錨具來傳遞和保持預(yù)應(yīng)力。特點(diǎn)適用性較大；工藝復(fù)雜；錨具耗用量較多。當(dāng)前第40頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備二、錨具1.對(duì)錨具的要求①受力安全可靠；②構(gòu)造簡(jiǎn)單、緊湊，制作方便，用鋼量少;③張拉錨固方便迅速;④預(yù)應(yīng)力損失要小。當(dāng)前第41頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備2.錨具的分類①依靠摩阻力錨固的錨具錐形錨、夾片式群錨等②依靠承壓錨固的錨具鐓頭錨、鋼筋螺紋錨等③依靠粘結(jié)力錨固的錨具先張法的預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固、后張法固定端的鋼絞線壓花錨具等當(dāng)前第42頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)3.橋梁結(jié)構(gòu)中常用的錨具主要用于鋼絲束的錨固。（1）錐形錨（又稱為弗式錨）由錨圈和錨塞（又稱錐銷）兩部分組成。當(dāng)前第43頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備特點(diǎn)錨固方便，錨具面積小，便于在梁體上分散布置；主要錨固鋼絲束；錨固時(shí)鋼絲的回縮量較大，應(yīng)力損失較其他錨具大；不能重復(fù)張拉和接長(zhǎng)。當(dāng)前第44頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)主要用于錨固鋼絲束，也可錨固直徑在14mm以下的預(yù)應(yīng)力粗鋼筋。圖鐓頭錨錨具工作示意圖（2）鐓頭錨由錨杯和錨圈組成。特點(diǎn)

受力明確，錨固可靠，不會(huì)滑絲；錨固時(shí)，預(yù)應(yīng)力損失??；對(duì)鋼絲的下料的長(zhǎng)度要精確。當(dāng)前第45頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)（3）鋼筋螺紋錨具主要用于錨固高強(qiáng)粗鋼筋。特點(diǎn)受力明確，錨固可靠；構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便；能重復(fù)張拉和接長(zhǎng)。當(dāng)前第46頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)JM錨、群錨（4）夾片錨具JM錨由帶單錐孔的錨環(huán)、夾片組成。主要用于錨固鋼絞線。當(dāng)前第47頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)JM錨、群錨（4）夾片錨具

群錨由帶錐孔的錨板、夾片及鑄鐵喇叭形錨墊板所組成。主要用于錨固鋼絞線。當(dāng)前第48頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第49頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第50頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第51頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第52頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第53頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)（5）固定端錨具

擠壓錨具圖12-8壓頭機(jī)的工作原理

當(dāng)前第54頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)壓花錨具圖12-9壓花錨具當(dāng)前第55頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)（6）連接器圖12-10連接器構(gòu)造a）錨頭連接器b）接長(zhǎng)連接器

當(dāng)前第56頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)各種錨具都必須配置相應(yīng)的張拉設(shè)備，才能順利地進(jìn)行張拉、錨固。與夾片錨具配套的張拉設(shè)備，是一種大直徑的穿心單作用千斤頂（圖12-11）。它常與夾片錨具配套研制。圖12-11夾片錨張拉千斤頂安裝示意圖三、千斤頂當(dāng)前第57頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備當(dāng)前第58頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-2預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備四、預(yù)加應(yīng)力的其他設(shè)備1.制孔器抽拔橡膠管波紋管2.水泥漿

金屬波紋管塑料波紋管當(dāng)前第59頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料一、預(yù)應(yīng)力鋼材1.對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋的要求（1）強(qiáng)度要高。（2）有較好的塑性。（3）要具有良好的與混凝土粘結(jié)性能。（4）應(yīng)力松弛損失要低。

預(yù)應(yīng)力鋼材今后發(fā)展的總要求:高強(qiáng)度、粗直徑、低松弛、耐腐蝕當(dāng)前第60頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料圖12-12幾種常見的預(yù)應(yīng)力鋼絞線a）三股鋼絞線b）七股鋼絞線c）七股拔模鋼絞線d）無粘結(jié)鋼絞線2.預(yù)應(yīng)力鋼筋的種類（1）鋼絞線當(dāng)前第61頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料當(dāng)前第62頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料當(dāng)前第63頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料

圖12-13幾種常見的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼絲a）光面鋼絲b）兩面刻痕鋼絲c）三面刻痕鋼絲d）無粘結(jié)鋼絲束（2）高強(qiáng)度鋼絲當(dāng)前第64頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料應(yīng)用范圍：中、小型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件箱梁的豎向、橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋。

（3）精軋螺紋鋼筋當(dāng)前第65頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料二、混凝土1.對(duì)混凝土要求能快硬、早強(qiáng)，以便能及早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工進(jìn)度，提高設(shè)備、模板等的利用率；強(qiáng)度高，強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C40；收縮和徐變小。當(dāng)前第66頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料(1)收縮、徐變對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的影響2.收縮、徐變的影響及其計(jì)算《公路橋規(guī)》建議的徐變系數(shù)計(jì)算式為：(2)混凝土徐變變形

當(dāng)前第67頁\共有71頁\編于星期二\15點(diǎn)§12-3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料

加載齡期（d）40%≤RH＜70%70%≤RH＜90%理論厚度h(mm)理論厚度h(mm)100200300≥600100200300≥60033.903.503.313.032.832.652.562.4473.333.002.822.592.412.262.192.08142.922.622.482.272.121.991.921.83282.562.302.171.991.861.741.691.60602.211.991.881.721.611.511.461.39902.051.841.741.591.491.391.351.28