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1、第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 第九章第九章 预应力混凝土构件设计预应力混凝土构件设计 混凝土结构设计原理 第第9 9章章 预应力混凝土构件设计预应力混凝土构件设计 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 本章重点本章重点 预应力混凝土的概念及其优点预应力混凝土的概念及其优点 ； 预应力混凝土构件的截面设计预应力混凝土构件的截面设计。 预应力损失的原因及其计算和组合；预应力损失的原因及其计算和组合； 预应力混凝土构件的受力性能分析；预应力混凝土构件
2、的受力性能分析； 施加预应力的方法及预应力混凝土材施加预应力的方法及预应力混凝土材 料的要求；料的要求； 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 9.1 预应力砼的基本知识预应力砼的基本知识 1. 预应力砼的基本原理：预应力砼的基本原理： 9.1.1 一般概念一般概念 普砼的缺点：普砼的缺点： 在使用荷载下带裂缝工作，影响使用功能，耐在使用荷载下带裂缝工作，影响使用功能，耐 久、久、 刚度和抗疲劳性。刚度和抗疲劳性。 难以利用高强度钢筋。与难以利用高强度钢筋。与wmax对应的对应的 s = 200N/mm2。 而高强钢丝强度
3、可达而高强钢丝强度可达1800N/mm2以上以上 。 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 预应力砼的基本原理：预应力砼的基本原理： 预应力：在砼结构承受使用荷载之前的预应力：在砼结构承受使用荷载之前的制作阶段制作阶段 预先对砼施加应力。预先对砼施加应力。 图图9-1 预应力的基本概念预应力的基本概念 ep Np pc c 全预应力砼 部分预应力砼 有限预应力砼 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 日常生活中有许多应用预应力的例子。日常生活中有许多应
4、用预应力的例子。 图图9-2 预应力的日常应用预应力的日常应用 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 2.预应力砼构件的受力特征：预应力砼构件的受力特征： 提高了构件的抗裂性；提高了构件的抗裂性； 预应力的大小可根据需要调整。预应力的大小可根据需要调整。 在使用荷载下，预应力砼构件基本处于弹性在使用荷载下，预应力砼构件基本处于弹性 工作阶段工作阶段(未裂未裂)。 施加预应力对构件的正截面承载力无明显影响。施加预应力对构件的正截面承载力无明显影响。 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章
5、上一章 下一章下一章 帮帮 助助 3.预应力混凝土的优缺点：预应力混凝土的优缺点： 优点：优点： b. 增大了构件的刚度增大了构件的刚度，减小挠度，减小挠度，耐久性好，耐疲，耐久性好，耐疲 劳，提高抗剪承载力。劳，提高抗剪承载力。 c. 充分利用高强度材料的性能。预应力筋充分利用高强度材料的性能。预应力筋 Pu FPy d. 扩大了构件的使用范围：减轻自重，加大跨度，扩大了构件的使用范围：减轻自重，加大跨度， 提高适用能力。提高适用能力。 缺点：缺点：成本高，材料质量要求高。工序复杂，技术成本高，材料质量要求高。工序复杂，技术 水平要求高。水平要求高。 a. 提高构件的抗裂能力提高构件的抗裂能
6、力。 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 9.1.2预应力混凝土的分类预应力混凝土的分类 根据根据制作制作、设计设计和和施工施工的特点，预应力混凝土可以的特点，预应力混凝土可以 有不同的分类：有不同的分类： 1.先张法和后张法先张法和后张法 钢筋张拉先于混凝土浇筑钢筋张拉先于混凝土浇筑先张法先张法 钢筋张拉后于混凝土浇筑钢筋张拉后于混凝土浇筑后张法后张法 部分截面受压部分截面受压部分预应力部分预应力 2.全预应力和部分预应力全预应力和部分预应力 全截面受压全截面受压全预应力全预应力 3.有粘结预应力和无粘结预应力有粘结预
7、应力和无粘结预应力 预应力筋与周围的混凝土粘结、握裹在一起预应力筋与周围的混凝土粘结、握裹在一起有粘结有粘结 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 1.先张法先张法： 张拉钢筋张拉钢筋 支模、浇砼支模、浇砼 砼达到一定强度砼达到一定强度剪丝剪丝 产生预应力产生预应力 9.1.3预应力的建立方法预应力的建立方法 张拉钢筋 浇注混凝土 剪断钢筋 图图9-3 先张法先张法 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 浇砼，预留孔道浇砼，预留孔道 达到强度，穿筋达到
8、强度，穿筋 张拉钢筋，张拉钢筋， 锚固锚固 产生预应力产生预应力 孔道灌浆孔道灌浆 2.后张法后张法： 图图9-4 后张法后张法 浇注混凝土 穿钢筋、张拉、锚固 灌浆 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 先张法、后张法有各自适用范围和优缺点先张法、后张法有各自适用范围和优缺点。 非预应力钢筋 图图9-5 后张无粘结预应力后张无粘结预应力 无粘结预应力混凝土结构通常与后张预应力工无粘结预应力混凝土结构通常与后张预应力工 艺相结合。艺相结合。 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章
9、 下一章下一章 帮帮 助助 锚、夹具：锚、夹具：用于固定钢筋用于固定钢筋 构件制作完后，能取下重复使用构件制作完后，能取下重复使用夹具夹具 用于永久固定钢筋、作为构件的一部分用于永久固定钢筋、作为构件的一部分 锚具锚具 不同种类的锚具，有不同的固定原理。同时不同种类的锚具，有不同的固定原理。同时 所固定预应力筋不同，锚具则不同，回缩量也不同，所固定预应力筋不同，锚具则不同，回缩量也不同， 尺寸外形对构件的影响也不同。尺寸外形对构件的影响也不同。 9.1.4预应力砼构件的锚、夹具预应力砼构件的锚、夹具 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一
10、章 帮帮 助助 (a) 张拉端 (b) 分散式固定端 (c) 集中式固定端 镦头锚具 锥塞式锚具 (a) JM12型锚具 夹片式锚具 (b) XM型与QM型锚具夹片 (c) QM型单孔锚具 (d) QM型多孔锚具 QM XM 常 见 的 几 种 锚 具常 见 的 几 种 锚 具图图9-6 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 混凝土：混凝土：一般要求不应低于一般要求不应低于C30，不宜低于，不宜低于 C40。 钢筋：钢筋：预应力钢筋宜采用钢丝、钢铰线和预应力螺预应力钢筋宜采用钢丝、钢铰线和预应力螺纹钢筋；普通钢筋宜采用纹钢
11、筋；普通钢筋宜采用HRB500、HRB400、HRBF400、HRBF500 级钢筋，也可采用级钢筋，也可采用HRB335级钢筋。级钢筋。 9.1.5预应力砼构件对材料的要求预应力砼构件对材料的要求 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 1.使用阶段计算：使用阶段计算： 承载力计算承载力计算： 正截面：轴拉构件、受弯构件正截面：轴拉构件、受弯构件 斜截面：受弯构件斜截面：受弯构件 裂缝控制验算：裂缝控制验算： 一级：严格不裂一级：严格不裂 二级：一般不裂二级：一般不裂 三级：允许不裂：裂缝宽度验算三级：允许不裂：裂缝宽度验
12、算 抗裂度验算抗裂度验算 9.2 预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定 9.2.1 计算内容计算内容 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 指构件制作、运输、吊装等施工阶段承指构件制作、运输、吊装等施工阶段承载力、抗裂或裂缝宽度验算。载力、抗裂或裂缝宽度验算。 2.施工阶段验算：施工阶段验算： con：张拉钢筋时，张拉设备上的测力计所张拉钢筋时，张拉设备上的测力计所指示的总张拉力指示的总张拉力/预应力筋面积预应力筋面积。 con的确定原则：与预应力的确定原则：与预应力的施加方式及的施加方式及钢钢筋的
13、强度标准值筋的强度标准值fptk有关。有关。 9.2.2 张拉控制应力张拉控制应力 con 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 con 过高过高，可能引起张拉时个别钢丝拉断可能引起张拉时个别钢丝拉断， 也只能适当也只能适当；或或Pcr 与与 Pu 过于接近过于接近。 con 过高过高，施工阶段可能引起构件某些部分施工阶段可能引起构件某些部分受拉开裂或局部受压破坏受拉开裂或局部受压破坏。 确定确定 con时考虑的因素：时考虑的因素： con 。产生的预应力大，抗裂性好产生的预应力大，抗裂性好。 con 0.4 fptk（消
14、除应力钢丝、钢绞线）（消除应力钢丝、钢绞线） con 0.5 fpyk（预应力螺纹钢筋）（预应力螺纹钢筋） 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 预应力筋的张拉控制应力预应力筋的张拉控制应力 con应符合下列规定：应符合下列规定： 1消除应力钢丝、钢绞线消除应力钢丝、钢绞线 con0.75fptk 2中强度预应力钢丝中强度预应力钢丝 con0.70fptk 3 预应力螺纹钢筋预应力螺纹钢筋 con0.85fpyk 要求提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受压区内设要求提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受压区内设置
15、的预应力筋；要求部分抵消由于应力松弛、磨擦钢筋分批张拉以及置的预应力筋；要求部分抵消由于应力松弛、磨擦钢筋分批张拉以及预应力筋与张拉台座这间的温差等因素产生的预应力损失。以上情况预应力筋与张拉台座这间的温差等因素产生的预应力损失。以上情况张拉控制应力限值可以提高张拉控制应力限值可以提高0.05fptk或或0.05fpyk 。 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 预应力筋按张拉后，由于预应力筋按张拉后，由于各种原因各种原因会下降到一定会下降到一定的程度，这一现象称为的程度，这一现象称为预应力损失预应力损失。引起预应力损失。引起预应力损失的原因有的原因有六大类六大类。先分别找出这些损失出现的原因，。先分别找出这些损失出现的原因，再根据先张法和后张法的施工特点，了解不同预应力再根据先张法和后张法的施工特点，了解不同预应力损失的组合。损失的组合。 9.2.3 预应力损失预应力损失 l pe = con l 最终有效预应力最终有效预应力： 第九章 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 主主 页页 目目 录录 上一章上一章 下一章下一章 帮帮 助助 图图9-7圆弧
