建筑結(jié)構(gòu)：預應(yīng)力混凝土完整版

4.4預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)一、預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理二、預應(yīng)力結(jié)構(gòu)的構(gòu)造§4.4.1預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的原理一、基本概念跨度為5.2m的簡支梁，截面尺寸為200×450mm2，作用均布活荷載標準值qk=10kN/m，均布恒荷載gk=5kN/m。撓度達到0.25mm鋼筋混凝土的缺欠★因為混凝土的抗拉強度太低，導致受拉區(qū)混凝土過早開裂，截面抗彎剛度顯著降低。裂縫寬度與鋼筋應(yīng)力基本成正比，一般Ms=(0.6~0.8)My，如配筋按正截面承載力計算，Ms下sss=(0.5~0.7)fy。對于Ⅱ級鋼筋，fy=300MPa，sss=150~210MPa，裂縫寬度已達(0.15~0.25)mm。如采用Ⅵ級高強鋼筋，fy=580MPa，則sss=290~406MPa，裂縫寬度已遠遠超過容許限值?！?/p>

鋼筋混凝土梁應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)時，如為增加剛度而加大截面尺寸，會導致自重進一步增大，形成惡性循環(huán)?！?/p>

如增加鋼筋來提高剛度，則鋼材的強度得不到充分利用，造成浪費?！?/p>

采用高強鋼筋，按正截面承載力要求可減少配筋，截面抗彎剛度基本與配筋面積成比例降低，故撓度變形控制難以滿足。

預應(yīng)力混凝土在構(gòu)件受荷載以前，預先施加壓力使之產(chǎn)生預壓應(yīng)力，稱為預應(yīng)力混凝土構(gòu)件。預應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件在受力過程中預應(yīng)力筋一直承受較大的拉力Np，而截面混凝土則一直主要承受壓力C。構(gòu)件開裂后，鋼筋拉力T和壓區(qū)混凝土的壓力C隨彎矩增長而不斷增大。 優(yōu)點：充分利用了鋼筋抗拉強度和混凝土抗壓強度高特性，減少用鋼量，截面小，自重輕，適用于大跨結(jié)構(gòu)在正常使用條件下，裂縫小，耐久性好。預拱，使構(gòu)件撓度減小，剛度大。二、預加應(yīng)力方法先張法張拉鋼筋澆筑混凝土切斷鋼筋，混凝土預壓預應(yīng)力由混凝土與鋼筋間的粘結(jié)力來傳遞后張法預應(yīng)力由構(gòu)件兩端錨具實現(xiàn)澆筑混凝土構(gòu)件穿預應(yīng)力鋼筋錨固鋼筋，孔道灌漿先張法構(gòu)件采用工廠化的生產(chǎn)方式，，工序少，工藝簡單，質(zhì)量容易保證，但它只適用于生產(chǎn)中小型構(gòu)件。如樓板，屋面板。后張法施工程序和工藝復雜，需專用張拉設(shè)備，和特制錨具，用鋼量大；但由于它不需要固定的張拉臺座，可現(xiàn)場施工，應(yīng)用靈活。適用于不便于運輸?shù)拇笮蜆?gòu)件。目前最常見的預應(yīng)力結(jié)構(gòu)有無粘結(jié)預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，屬后張法一種。鋼筋表面涂膜防腐蝕油脂，與混凝土一同澆筑。避免預留孔洞，穿筋，灌漿繁雜過程。適用于跨度大于6m的樓板及大跨度梁。無粘結(jié)預應(yīng)力束三、預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料鋼筋預應(yīng)力鋼筋的強度越高越好。而且在預應(yīng)力混凝土制作和使用過程中，由于種種原因，預應(yīng)力筋中預先施加的張拉應(yīng)力會產(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，也必須使用高強鋼筋（絲）作預應(yīng)力筋。

為避免在超載情況下發(fā)生脆性破斷，預應(yīng)力筋還必須具有一定的塑性。同時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。對鋼絲類預應(yīng)力筋，還要求具有低松弛性和與混凝土良好的粘結(jié)性能，通常采用‘刻痕’或‘壓波’方法來提高與混凝土粘結(jié)強度。優(yōu)先使用預應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲鋼絞線要求采用高強混凝土；可以施加較大的預壓應(yīng)力，提高預應(yīng)力效率；有利于減小構(gòu)件截面尺寸，以適用大跨度的要求；具有較高的彈性模量，有利于提高截面抗彎剛度，減少預壓時的彈性回縮；徐變較小，有利于減少徐變引起的預應(yīng)力損失；與鋼筋有較大粘結(jié)強度，減少先張法預應(yīng)力筋的應(yīng)力傳遞長度；有利于提高局部承壓能力，便于后張錨具的布置和減小錨具墊板的尺寸；強度早期發(fā)展較快，可較早施加預應(yīng)力，加快施工速度，提高臺座、模具、夾具的周轉(zhuǎn)率，降低間接費用

一般預應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強度等級不低于C30，當采用高強鋼絲時不低于C40。混凝土四、張拉控制應(yīng)力與預應(yīng)力損失張拉控制應(yīng)力在張拉預應(yīng)力筋對構(gòu)件施加預應(yīng)力時，張拉設(shè)備（千斤頂油壓表）所控制的總張拉力Np,con除以預應(yīng)力筋面積Ap得到的應(yīng)力稱為張拉控制應(yīng)力scon。張拉控制應(yīng)力scon取值越高，預應(yīng)力筋對混凝土的預壓作用越大，可以使預應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用。但scon取值過高，可能會在張拉時引起破斷事故，產(chǎn)生過大應(yīng)力松弛。因此，《規(guī)范》規(guī)定了張拉控制應(yīng)力限值[scon]。為避免scon的取值過低，影響預應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用，《規(guī)范》規(guī)定scon不應(yīng)小于0.4fptk?！?.4.2預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造一般要求應(yīng)有較大抗裂度和剛度，對受彎構(gòu)件，寬高比宜小，翼緣和腹扳的厚度不宜過大。梁高取普通鋼筋混凝土構(gòu)件的70%；受彎構(gòu)件的預拉區(qū)設(shè)非預應(yīng)力鋼筋；為控制裂縫寬度，計算確定受拉區(qū)預應(yīng)力鋼筋的配筋；預應(yīng)力屋面梁和吊車梁等構(gòu)件，為防止由于施加預應(yīng)力而產(chǎn)生預拉區(qū)裂縫，以及減少支座附近的主拉應(yīng)力，支座處預應(yīng)力鋼筋彎起；端部非對稱布置的預應(yīng)力鋼筋應(yīng)在端部0.2h范圍用附加鋼筋加強；對槽形板，為防止產(chǎn)生縱向裂縫，應(yīng)在端部100mm范圍附加不少于2根橫向鋼筋；構(gòu)件端部凹進，加構(gòu)造鋼筋；端部全部彎起的受彎構(gòu)件，或只直線配筋的先張法構(gòu)件，當端部焊接下部支撐，考慮收縮徐變等不利應(yīng)吸納，在端部設(shè)非預應(yīng)力縱向構(gòu)造鋼筋。預應(yīng)力損失預應(yīng)力筋張拉后，由于混凝土和鋼材的性質(zhì)以及制作方法上原因，預應(yīng)力筋中應(yīng)力會從scon逐步減少，并經(jīng)過相當長的時間才會最終穩(wěn)定下來，這種應(yīng)力降低現(xiàn)象稱為預應(yīng)力損失。由于預應(yīng)力的通過張拉預應(yīng)力筋得到，凡是能使預應(yīng)力筋產(chǎn)生縮短的因素，都將引起預應(yīng)力損失，主要有：錨固損失s11：錨具變形引起預應(yīng)力筋的回縮、滑移摩擦損失s12：在預應(yīng)力筋張拉過程中，后張法預應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦，先張法預應(yīng)力筋與錨具之間以及折點處的摩擦