《预应力混凝土结构的一般知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《预应力混凝土结构的一般知识（87页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第8章预应力混凝土结构一般知识5本章主要内容本章主要内容8.1 8.1 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念8.2 预应力混凝土构件设计的一般规定8.38.2 预应力混凝土构件设计的一般规定8.3 预应力混凝土构件计算的一般原理预应力混凝土构件计算的一般原理第8章 预应力混凝土结构一般知识第8章 预应力混凝土结构一般知识第8章预应力混凝土结构一般知识68.1 预应力混凝土的基本概念8.1 预应力混凝土的基本概念4108.1.1 预应力混凝土构件的受力特征8.1.1 预应力混凝土构件的受力特征 在荷载作用下，当普通钢筋混凝土构件中受 拉钢筋应力为在荷载作用下，当普通钢筋混凝土构件中受 拉
2、钢筋应力为 2030MPa 时，其相应的拉应变为时，其相应的拉应变为 (1.01.5)，这大致相当于混凝土的极限抗拉 应变，此时受拉混凝土可能会产生裂缝。但在正 常使用荷载下，钢筋应力一般在，这大致相当于混凝土的极限抗拉 应变，此时受拉混凝土可能会产生裂缝。但在正 常使用荷载下，钢筋应力一般在150200MPa左 右，此时受拉混凝土不仅早巳开裂，而且裂缝已 展开较大宽度，另外构件的挠度也会比较大。因 此，为限制截面裂缝宽度、减小构件挠度，往往 需要对普通钢筋混凝土构件施加预应力。左 右，此时受拉混凝土不仅早巳开裂，而且裂缝已 展开较大宽度，另外构件的挠度也会比较大。因 此，为限制截面裂缝宽度、
3、减小构件挠度，往往 需要对普通钢筋混凝土构件施加预应力。第8章预应力混凝土结构一般知识7对普通钢筋混凝土施加预应力的设想，早在对普通钢筋混凝土施加预应力的设想，早在19世纪后期就有学者提出。但是直到世纪后期就有学者提出。但是直到20世纪世纪30年代人们研制出高强钢材和锚具并充分认识到混凝土的收缩徐变对预应力的影响之后，预应力结构才开始实际工程应用。国内外对预应力结构的定义有很多种，最常用的定义为：年代人们研制出高强钢材和锚具并充分认识到混凝土的收缩徐变对预应力的影响之后，预应力结构才开始实际工程应用。国内外对预应力结构的定义有很多种，最常用的定义为：在结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下
4、的受拉区施加压应力，以改善结构使用性能的这种结构型式称之为预应力结构。在结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下的受拉区施加压应力，以改善结构使用性能的这种结构型式称之为预应力结构。8.1 预应力混凝土的基本概念8.1 预应力混凝土的基本概念第8章预应力混凝土结构一般知识8以预应力混凝土简支梁为例以预应力混凝土简支梁为例 (如图如图)，说明预应 力结构的基本受力原理：在外荷载作用之前，预先 在梁的受拉区作用有偏心压力，说明预应 力结构的基本受力原理：在外荷载作用之前，预先 在梁的受拉区作用有偏心压力P，P在梁截面的下缘 纤维产生在梁截面的下缘 纤维产生压应力压应力；在外荷载作下，梁截面的下缘
5、纤 维产生；在外荷载作下，梁截面的下缘纤 维产生拉应力拉应力；在预应力和外荷载共同作用下，梁 截面下缘纤维的应力状态应是两者的叠加，；在预应力和外荷载共同作用下，梁 截面下缘纤维的应力状态应是两者的叠加，8.1 预应力混凝土的基本概念8.1 预应力混凝土的基本概念第8章预应力混凝土结构一般知识9可能是压应力(当时)，也可能是较小的拉应 力(当时)。从图中可见，预应力的作用可 部分或全部抵消外荷载产生的拉应力，从而提高结构 的抗裂性，对于在使用荷载下出现裂缝的构件，预应 力也会起到减小裂缝宽度的作用。可能是压应力(当时)，也可能是较小的拉应 力(当时)。从图中可见，预应力的作用可 部分或全部抵消
6、外荷载产生的拉应力，从而提高结构 的抗裂性，对于在使用荷载下出现裂缝的构件，预应 力也会起到减小裂缝宽度的作用。tctc8.1 预应力混凝土的基本概念8.1 预应力混凝土的基本概念第8章预应力混凝土结构一般知识108.1.2 预应力结构的特点8.1.2 预应力结构的特点 与非预应力结构相比，预应力结构具有如下的一 些特点：与非预应力结构相比，预应力结构具有如下的一 些特点： (1)改善结构使用性能(1)改善结构使用性能 通过对截面受拉区施加预压应力，可以均匀结构 内力分布，降低截面应力峰值，使结构在使用荷载下 不开裂或减小裂缝宽度，并由于预应力反拱而降低结 构的变形，从而改善结构的使用性能，提
7、高结构的耐 久性。通过对截面受拉区施加预压应力，可以均匀结构 内力分布，降低截面应力峰值，使结构在使用荷载下 不开裂或减小裂缝宽度，并由于预应力反拱而降低结 构的变形，从而改善结构的使用性能，提高结构的耐 久性。 (2)减小构件截面高度，减轻自重(2)减小构件截面高度，减轻自重 对于大跨度、承受重荷载的结构，预应力可以有 效提高结构的跨高比限值。对于大跨度、承受重荷载的结构，预应力可以有 效提高结构的跨高比限值。8.1 预应力混凝土的基本概念8.1 预应力混凝土的基本概念第8章预应力混凝土结构一般知识11(3)充分利用高强钢材(3)充分利用高强钢材 在普通钢筋混凝土结构中，由于裂缝宽度和挠度
8、的限制，高强钢材的强度不可能被充分利用。而在预 应力混凝土结构中，通过对高强钢材预先施加较高的 拉应力，可以使高强钢材在结构破坏前能够达到其屈 服强度或名义屈服强度。在普通钢筋混凝土结构中，由于裂缝宽度和挠度 的限制，高强钢材的强度不可能被充分利用。而在预 应力混凝土结构中，通过对高强钢材预先施加较高的 拉应力，可以使高强钢材在结构破坏前能够达到其屈 服强度或名义屈服强度。 (4)具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能(4)具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能 当作用在结构上的活载部分或全部卸载时，预应 力混凝土结构具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性 能，从而提高了截面刚度，进一步改善结构耐久性
9、。当作用在结构上的活载部分或全部卸载时，预应 力混凝土结构具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性 能，从而提高了截面刚度，进一步改善结构耐久性。8.1 预应力混凝土的基本概念8.1 预应力混凝土的基本概念第8章预应力混凝土结构一般知识12(5)提高抗剪承载力(5)提高抗剪承载力 由于预压应力延缓了截面斜裂缝的产生，增加 了截面剪压区面积，从而提高了构件的抗剪承载 力。另一方面，预应力混凝土梁的腹板宽度也可以 做得薄些，以进一步减轻自重。由于预压应力延缓了截面斜裂缝的产生，增加 了截面剪压区面积，从而提高了构件的抗剪承载 力。另一方面，预应力混凝土梁的腹板宽度也可以 做得薄些，以进一步减轻自重。 (
10、6)提高抗疲劳强度(6)提高抗疲劳强度 预压应力可以有效降低钢筋的应力循环幅度， 增加疲劳寿命。这对于以承受动力荷载为主的桥梁 结构是很有利的。预压应力可以有效降低钢筋的应力循环幅度， 增加疲劳寿命。这对于以承受动力荷载为主的桥梁 结构是很有利的。8.1 预应力混凝土的基本概念8.1 预应力混凝土的基本概念第8章预应力混凝土结构一般知识13(7)具有良好的经济性(7)具有良好的经济性对适合采用预应力技术 的混凝土结构来说，预应力混凝土结构比普通钢筋 混凝土结构节省2040的混凝土和3060 的纵筋钢材，而与钢结构相比，则可节省一半以上 的造价。对适合采用预应力技术 的混凝土结构来说，预应力混凝
11、土结构比普通钢筋 混凝土结构节省2040的混凝土和3060 的纵筋钢材，而与钢结构相比，则可节省一半以上 的造价。 (8)预应力结构所用材料单价较高，相应的设 计、施工等比较复杂，而且针对预应力结构的研究 工作也有待进一步地深入与完善。(8)预应力结构所用材料单价较高，相应的设 计、施工等比较复杂，而且针对预应力结构的研究 工作也有待进一步地深入与完善。8.1 预应力混凝土的基本概念8.1 预应力混凝土的基本概念第8章预应力混凝土结构一般知识148.1.3 预应力混凝土结构基本形式8.1.3 预应力混凝土结构基本形式 目前，在工程实践中广泛采用的1836m屋架、12 18m薄腹屋面大梁、6m大
12、型屋面板、6m工字形吊车粱、10 50m预制桥梁、梁板合一的壳体与折板、铁路轨枕等，都属 于预制预应力构件，这里不再赘述。 这里主要介绍各种现浇整体预应力结构，其典型结构 形式有： (1)预应力混凝土框架结构 预应力混凝土框架结构是预应力结构中应用最广的结 构形式。目前，在工程实践中广泛采用的1836m屋架、12 18m薄腹屋面大梁、6m大型屋面板、6m工字形吊车粱、10 50m预制桥梁、梁板合一的壳体与折板、铁路轨枕等，都属 于预制预应力构件，这里不再赘述。 这里主要介绍各种现浇整体预应力结构，其典型结构 形式有： (1)预应力混凝土框架结构 预应力混凝土框架结构是预应力结构中应用最广的结
13、构形式。8.1 预应力混凝土的基本概念8.1 预应力混凝土的基本概念第8章预应力混凝土结构一般知识158.1 预应力混凝土的基本概念8.1 预应力混凝土的基本概念第8章预应力混凝土结构一般知识16有粘结与无粘结预应力框架结合有粘结与无粘结预应力框架结合8.1 预应力混凝土的基本概念8.1 预应力混凝土的基本概念第8章预应力混凝土结构一般知识17如上海色织四厂六层双跨框架结构，是我国最早的现浇预 应力混凝土框架结构，跨度如上海色织四厂六层双跨框架结构，是我国最早的现浇预 应力混凝土框架结构，跨度20m，梁高，梁高164m。 珠海拱北海关大楼为双向预应力混凝土框架结构，纵向与 横向每跨均为。 珠海
14、拱北海关大楼为双向预应力混凝土框架结构，纵向与 横向每跨均为18m，纵向为，纵向为7跨，横向为跨，横向为5跨。 深圳车港工程是我国柱网尺寸最大的预应力混凝土框架结 构，总建筑面积跨。 深圳车港工程是我国柱网尺寸最大的预应力混凝土框架结 构，总建筑面积9.5万平方米标准柱网万平方米标准柱网16m25m，标准层平面 尺寸，标准层平面 尺寸159m103.5m，横向框架梁截面，横向框架梁截面1200mm 1200mm，纵向框架梁及次梁截面均，纵向框架梁及次梁截面均1000mml000mm。 (2)预应力混凝土平板结构预应力混凝土平板结构 由于预应力混凝土平板结构中预应力筋为无粘结预应力筋，因此又常被
15、称为无粘结由于预应力混凝土平板结构中预应力筋为无粘结预应力筋，因此又常被称为无粘结预应力平板结构。典型的四柱平板 结构如图所示。8.1 预应力混凝土的基本概念8.1 预应力混凝土的基本概念第8章预应力混凝土结构一般知识18南京中信银行办公楼预应力楼面南京中信银行办公楼预应力楼面8.1 预应力混凝土的基本概念8.1 预应力混凝土的基本概念第8章预应力混凝土结构一般知识19广州国际大厦主楼建筑面积广州国际大厦主楼建筑面积8.8万平方米，共万平方米，共63层，筒 中筒结构，内外筒之间的楼板从第层，筒 中筒结构，内外筒之间的楼板从第7层到第层到第63层均为无粘结 预应力混凝土平板结构，板厚层均为无粘结
16、 预应力混凝土平板结构，板厚200mm，内外筒间跨度，内外筒间跨度7.0 9.4m。 由同济大学设计的上海福源商厦位于上海老城区豫园， 总建筑面积。 由同济大学设计的上海福源商厦位于上海老城区豫园， 总建筑面积2万多平方米，共万多平方米，共7层，剪力墙层，剪力墙平板结构，所有 楼板均采用无粘结预应力混凝土平板，横向跨度为平板结构，所有 楼板均采用无粘结预应力混凝土平板，横向跨度为l0m+ 9.32m+6.78m+5.9m+7.2m，纵向跨度为，纵向跨度为118m，板厚，板厚 230mm。8.1 预应力混凝土的基本概念8.1 预应力混凝土的基本概念第8章预应力混凝土结构一般知识20（3）预应力混凝土门架结构）预应力混凝土门架结构 预应力混凝土门架结构具有梁柱合一、结构简单、受力合 理和施工方便等特点，适用于大跨度、大柱网的工业厂房与公 共建筑。珠海玻纤厂主厂房为连续四跨预应力混凝土门架，跨 度预应力混凝土门架结构具有梁柱合一、结构简单、受力合 理和施工方便等特点，适用于大跨度、大柱网的工业厂房与
