预应力混凝土课件解析

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1、攀枝花市建筑工程学校 教师：熊旭 预应力混凝土构件基本知识 预应力混凝土基本原理 一.生活常识 一些书，竖着叠起来抱很容易，但是要 是横着叠起来抱就不那么容易了 建筑施工11级6班2014-4-1 要是用绳子捆起来，可以把书抱起来，但是书下 面会开裂。 建筑施工11级6班2014-4-1 用手使劲挤压书的下端，就可以抱得 起来而且没有裂缝。要是压力足够大 ，上面再放几本书都没有问题。 建筑施工11级6班2014-4-1 假如我们用把书下面钻上孔，上一根丝杆 ，两端用螺帽使劲拧紧，用拉力代替压力 的话，还是能把书抱起来。 建筑施工11级6班2014-4-1 二. 预应力混凝土的问世 假如我们有这

2、样的一根梁 建筑施工11级6班2014-4-1 假如把中间的柱子抽去，梁承受的弯矩会增加还 是减少？ 2014-4-1建筑施工11级6班 增加多少？ 跨中弯矩 M= 建筑施工11级6班2014-4-1 有时候我们需要大空间， 比如报告厅，电影院等。 跨度增大，对梁的承载力 就有了更高的要求 用什么办法可以增加梁的 承载力呢？ 我们有两种办法 建筑施工11级6班2014-4-1 第一：增大截面，配置更 多的钢筋。 但是增加截面后，构件的 自重就会增加，甚至造成 自毁。 建筑施工11级6班2014-4-1 建筑施工11级6班2014-4-1 建筑施工11级6班2014-4-1 第二：提高材料的强度

3、，混凝土用 更高强度等级的，钢筋用更高级别 的。于是截面尺寸变小了，自重也 轻了。 新的问题又出来了。 钢筋和混凝土的极限抗拉和应变都 不一样。所以钢筋基本上还没有使 上劲，梁下部就开裂了。 难道就没有办法了吗？ 于是，预应力混凝土就问世了。 建筑施工11级6班2014-4-1 预应力混凝土的工作原理 预应力的主要作用就是阻止或延迟裂缝的开 展。 预，提前，准备。 预应力，提前施加应力 梁是上部受压，下部受拉 建筑施工11级6班2014-4-1 我们能不能在梁（或其它受拉构件） 受荷载之前，给它施加一个压力，使 其下部混凝土受压，这样梁在受到荷 载的时候，在下面受拉之前，需先抵 消我们施加的这

4、个预压力，随着荷载 的增加，下面混凝土才开始受到拉 力。这样就可以延迟或阻止裂缝的出 现和开展。从而提高构件的抗裂性能 和刚度。（这就是预应力混凝土工作 原理） 2014-4-1建筑施工11级6班 看看木桶，在还没装水之前采用铁箍或竹箍套紧 桶壁，便对木桶壁产生一个环向的压力，若施加 的压应力超过水压力引起的拉应力，木桶就不会 开裂漏水。 2014-4-1建筑施工11级6班 F拉-F预F拉 建筑施工11级6班2014-4-1 预应力之父介绍 林同炎先生 建筑施工11级6班2014-4-1 十四岁时就考进当时的最高工程学府 交通大学唐山学院(今西南交通 大学)。 十八岁时大学毕业，1933年他二

5、十 岁时在美国加州州立大学柏克莱分校 获得硕士学位。 1933-1946年在国内任成渝铁路桥梁 课长，滇缅铁路设计课长，工信公司 总程师及台湾糖业铁路处长等职。 建筑施工11级6班2014-4-1 1946-1976年任美国加州州立大 学柏克利分校教授，结构工程系 主任,试验室主任，及全校教育 改进委员主委。 1976年他从加州州立大学柏克利 分校退休时获得该校的最高奖状 “柏克利奖”和“终身荣誉 教授”称号。其后，加州州立大 学柏克利分校特地建立“林同炎 纪念堂”作为永久性纪念。 建筑施工11级6班2014-4-1 美国总统里根在1986年将美 国最高科学奖“国家科 学奖”颁发给第一个入选美

6、 国国家工程院的美籍华人林 同炎教授，奖状上的赞词写 着：“他是他是工程师，教 师和作家。他的科学分析、 技术创新和富于想象力的设 计、不仅跨过了科学与艺术 的壕沟，还打破了技术与社 会的隔阂。” 建筑施工11级6班2014-4-1 他一生共设计99座桥梁，南宁大桥 是他生前设计的最后一座，也是他 设计生涯中最具创新精神和技术含 量的桥梁。林同炎先生于2003年在 美国谢世。2009年9月21日南宁大桥 建成通车 建筑施工11级6班2014-4-1 建筑施工11级6班2014-4-1 世界首座大跨径斜吊拱曲线桥梁 建筑施工11级6班2014-4-1 施加预应力的方法（两种） 按照张拉钢筋与浇筑

7、混凝土之间的关系， 可以分为两类（后张法和先张法） 第一类：后张法 先浇筑混凝土，待混凝土硬化以后，在构 件上直接张拉预应力钢筋，这种方法称为 后张法 后张法施工步骤：预留孔道：先在绑好 的钢筋上面面预埋波纹管 建筑施工11级6班2014-4-1 建筑施工11级6班2014-4-1 2014-4-1建筑施工11级6班 建筑施工11级6班2014-4-1 穿钢筋：待混凝土达到一定强 度后，一般采用75%强度。 建筑施工11级6班2014-4-1 张拉钢筋并用锚具锚固 建筑施工11级6班2014-4-1 建筑施工11级6班2014-4-1 建筑施工11级6班2014-4-1 建筑施工11级6班20

8、14-4-1 建筑施工11级6班2014-4-1 建筑施工11级6班2014-4-1 建筑施工11级6班2014-4-1 建筑施工11级6班2014-4-1 建筑施工11级6班2014-4-1 建筑施工11级6班2014-4-1 建筑施工11级6班2014-4-1 压浆：压浆的作用是保护 钢筋不腐蚀，使钢筋和混凝 土连接成整体，共同受力。 建筑施工11级6班2014-4-1 建筑施工11级6班2014-4-1 第二类：先张法 先张拉预应力钢筋，再浇筑混凝 土的方法称为先张法。 先张法的施工工艺：穿钢筋张 拉钢筋浇筑混凝土并养护切 断钢筋。 预应力钢筋被切断后回缩，挤压 混凝土产生预应力。 20

9、14-4-1建筑施工11级6班 2014-4-1建筑施工11级6班 先张法预应力的传递主要靠钢筋与 混凝土的粘结力。 先张法的优点是：生产工艺简单， 工序少，效率高。因为不要锚具， 所以成本低。 现实中很少使用，线形单一，场地 使用上不灵活。主要用于生产小型 的预制件。 2014-4-1建筑施工11级6班 五、预应力混凝土的优缺点 优点：增强结构的抗裂性和抗渗性。 提高了结构的刚度，减小了结构的变形 改善了结构的耐久性能 减小了结构截面尺寸，减轻了自重 提高了结构的抗疲劳承载能力 合理利用了高强度材料 提高了工程质量 可作为结构的拼装方法和加固措施 缺点：工序较多，施工复杂，且需要锚具 和张拉

10、设备。 2014-4-1建筑施工11级6班 六、预应力混凝土的应用 2014-4-1建筑施工11级6班 2014-4-1建筑施工11级6班 2014-4-1建筑施工11级6班 2014-4-1建筑施工11级6班 2014-4-1建筑施工11级6班 2014-4-1建筑施工11级6班 2014-4-1建筑施工11级6班 第二节节 张张拉控制应应力与预应预应 力损损 失 一、张拉控制应力 1. 概念：在张拉预应力钢筋 时所达到的规定应力。用con 表示。 2. 确定张拉控制应力con对预 应力混凝土结构至关重要。 2014-4-1建筑施工11级6班 因为： 控制应力取得适当高一些是有利的，这样 会

11、使预压效果更好。 但是并不是取得越高越好。 控制应力越高，构件的开裂弯矩和极限 弯矩越接近。可能发生脆性破坏 为了减小预应力损失，在施工时往往采 用超张拉工艺。本来控制应力就取得高， 加上超张拉，对于钢筋，可能把钢筋拉屈 服，从而降低预压效果。对于高强度钢丝 （比如钢绞线，工程上通常采用），甚至 可能拉断。（很危险） 2014-4-1建筑施工11级6班 3.张拉控制应力不能超过表5 -1，也不能低于0.4fptk 4.预应力钢筋强度标准值（ 表5-2） 2014-4-1建筑施工11级6班 二、预应力损失及减小措施 1.概念：预应力筋张拉后，由于混凝土和 钢材的性质以及制作方法上原因，张拉所 建

12、立起来的预应力会逐步减少，并经过相 当长的时间才会最终稳定下来，这种应力 降低现象称为预应力损失。 2.预应力损失所带来的危害：预应力损失 会影响预压效果，甚至会使预应力完全消 失（等于没有张拉）。所以在设计和施工 中都应该采取措施减小预应力损失。 2014-4-1建筑施工11级6班 造成预应力损失的原因主要有两种： 第一，预应力钢筋变长造成的。 2014-4-1建筑施工11级6班 2014-4-1建筑施工11级6班 第二，预应力钢筋与孔道的摩擦引起的。 具体可以分成一下六类： 1，锚固损失sl1 预应力筋张拉后锚固时，由于锚具受力后变形 及钢筋在锚具中的内缩引起的预应力损失记为sl1 201

13、4-4-1建筑施工11级6班 消减措施：1，选用变形小或者预应力筋滑动小的锚 具，尽量减小垫板的块数。 2，对于先张法，选择长的台座。 因为长台座钢筋相对缩短要小些。 2014-4-1建筑施工11级6班 2，摩擦损失sl2 摩擦损失是指在后张法张拉钢筋时，由于预应 力筋与周围接触的混凝土或套管之间存在摩擦， 引起预应力筋应力随距张拉端距离的增加而逐渐 减少的现象。 2014-4-1建筑施工11级6班 2014-4-1建筑施工11级6班 消减措施： 1，采用两端张拉。 2，采用超张拉工艺。 0 1.1 con 持荷 2mi 0.85 con 持荷 2mi con 我在工地上是采用的先拉到15%再

14、20%再100%，持荷2min。 3，先张法在加热养护时，预应力钢筋与台座间 温差引起的预应力损失sl3 2014-4-1建筑施工11级6班 消减措施： 1，在钢模上张拉，将构件和 钢模放在一起养护。此时， 由于预应力钢筋和台座之间 不存在温差，故预应力损失 为零。 2，二次升温。 2014-4-1建筑施工11级6班 4.预应力钢筋松弛引起的预应力损失sl4 。 松弛是钢筋松弛和徐变的总称。 松弛的概念：是指钢筋在高应力作用下，当长度 保持不变，应力随时间增长而降低的现象。 徐变的概念：是指钢筋在长期不变的应力作用下 ，应变随时间增长而增长的现象。 消减措施： 1，采用应力松弛损失较小的钢筋作

15、为预应力钢 筋 2，采用超张拉工艺。 2014-4-1建筑施工11级6班 5.混凝土收缩和徐变引起的预应力损失sl5 。 混凝土收缩分干燥收缩，化学收缩。 混凝土徐变：混凝土在持续荷载作用下，除弹性 变形和塑性变形外，还会产生随时间增长的变形 ，这种变形称为徐变。 由于收缩和徐变使构件缩短，被张紧的钢筋回缩 而产生松弛。 2014-4-1建筑施工11级6班 6.环形构件采用螺旋预应力筋时局部挤压引起的 预应力损失l6。 张拉后，预应力压迫环形构件，使其直径变小。 预应力筋松弛。 2014-4-1建筑施工11级6班 第三节 预应力混凝土构件的材料及构造要 求 （一）混凝土预应预应 力混凝土要求采用高强混凝 土 有利于减小构件截面尺寸，以适用大跨度的要求； 可以施加较较大的预压应预压应 力，提高预应预应 力效率； 具有较较高的弹弹性模量，有利于提高截面抗弯刚刚度，减少 预压时预压时 的弹弹性回缩缩； 徐变较变较 小，有利于减少徐变变引起的预应预应 力损损失； 与钢钢筋有较较大粘结结强度，减少先张张法预应预应 力筋的应应力传传 递长递长 度； 有利于提高局部承压压能力，便于后张锚张锚 具的布置和减小 锚锚具垫垫板的尺寸； 快硬、早强。可较较早施加预应预应 力，加快施工速度，提高 台座、具夹夹具的周转转率，降低间间接费费