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1、预应力混凝土构件 Prestressed Concrete（PC),91 概述,1）带裂缝工作（混凝土的拉应变约为0.1-0.15x10-3,普通混凝土即将开裂时，钢筋的应力约2030kpa；裂缝达到限制值，钢筋的应力约250kpa；) 2）自重较大 3）不能利用高强材料(裂缝宽度控制）,9.1.1 预应力混凝土的概念,普通钢筋混凝土构件的工作特点及缺陷,预应力混凝土的基本概念,拉,拉,压,压,N的获得：受荷载前，于施工阶段使钢筋受拉并固定，靠钢筋的回弹产生的力。方法有：直接张拉法；电热法；自张法；直接加压法。,或,*减轻结构自重,*提高梁的抗扭和抗剪承载力，但不提高抗弯承载力,*提高梁的抗疲
2、劳承载力保护钢筋免受大气腐蚀,*提高刚度和抗裂度,预应力混凝土的特点：,PC与RC的不同 1）使用方面，与RC相比PC的优点 克服了RC的主要不足，扩大了混凝土结构的应用范围； 可充分利用高强材料； 耐久性提高； 抗疲劳性能提高 2）施工方面与RC比，施工复杂，费用提高10以上; 3）计算方面比RC复杂： 使用阶段，类同RC； 施工阶段，要进行制作、吊装、运输等阶段的承载力和抗裂验算。,4.预应力混凝土的应用 下列结构物宜优先采用预应力混凝土： （1）要求裂缝控制等级较高的结构； （2）大跨度或受力较大的结构； （3）对刚度和变形控制要求较高的结构构件。,9.1.2 预应力混凝土的分类,9.1
3、.3 张拉预应力钢筋的方法,张拉预应力钢筋的方法有两种： 先张法、后张法。,预应力传递途径：依靠钢筋和砼间的粘结传递。 适用性：中小型构件工厂化生产。 生产设备：台座、拉伸机、传力架、夹具,1 先张法,后张法,预应力传递途径：依靠锚具传递。 适用性：中、大型构件现场生产。 生产设备：张拉设备、锚夹具灌浆机。,总结先、后张法的不同,预应力传递途径不同； 以相同的张拉应力张拉时，二者在砼中建立起的预压应力不同； 生产设备和适应性不同；,9.1.4 夹具和锚具,1锚夹具区别：当预应力构件制成后能够取下重复利用的称为夹具；而留在构件上不再取下的称为锚具。 2对锚具的要求 1）性能可靠，高强度、高刚度；
4、 2）产生的预应力损失小； 3）构造简单，便于制作与应用； 4）材料省、价格低。 常用锚具,常用锚具 螺丝端杆锚具：利用螺帽、垫板等的承压作用将预应力钢筋锚固在端部,锥形锚具,镦头锚具,夹具式锚具主要类型有： JM12型锚具OVM型锚具QM型锚具 XM型锚具,OVM型锚具,9.1.5 预应力砼材料,砼 要求：强度高，收缩徐变小，快硬、早强。 砼设计规范规定： PC构件，砼C30；采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋的构件，砼C40。,钢材 要求：强度高；具有一定塑性；良好的加工性能；与砼良好的粘结性能 。,常用预应力钢材有： 钢绞线； 高强钢丝； 热处理钢筋,9.1.6 张拉控制应力con
5、,定义：张拉控制应力是指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。其值为张拉设备（如千斤顶油压表）所指示的总张拉力除以预应力钢筋截面面积而得的应力值，用con表示 。,con的取值原则：不宜过高，也不宜过低,con越大，混凝土中的预压应力越大，但过大会产生如下问题,开裂荷载接近破坏荷载，使构件出现脆性破坏,施工阶段已出现问题，开裂或局部受压破坏；,超张拉时，个别钢筋可能超过屈服点或脆断。,过低,混凝土产生预应力小，不能有效地提高抗裂度和刚度,确定con限值应考虑的两个因素： 张拉方法 预应力钢筋的种类,10.1.6张拉控制应力con,注意几点：符合下列情况之一， con限值可提高5： （1
6、）为提高施工阶段的抗裂性，使用阶段受压区内设有预应力钢筋时。 （2）为部分抵消预应力损失时。,为避免scon的取值过低，影响预应力筋充分发挥作用，规范规定scon不应小于0.4 fptk。,9.1.7 预应力损失l,定义：预应力钢筋的张拉应力在PC构件的施工和使用过程中因非荷载因素不断降低，降低部分称之为预应力损失。,各种预应力损失有： 1）张拉端锚具变形及钢筋内缩引起的损失 (l1) 2）钢筋与孔道间的摩擦引起的损失 (l2) 3）砼加热养护时，受拉筋与台座（设备）间的温差引起的损失 (l3) 4)预应力钢筋的应力松弛损失 (l4) 5)砼的收缩徐变引起的损失 (l5 ) 6)环形构件用螺旋
7、式预应力钢筋，砼受到局部受压引起的损失 (l6 ),各项损失的计算 (1) l1 的计算 设各种原因引起的钢筋回缩量为a（mm）,10.1.7 预应力损失l,对直线筋： (N/mm2),张拉端锚具的变形和钢筋的内缩值（mm），见教材表9-2,预应力钢筋的弹性模量,张拉端至锚固端之间的距离（mm）,减少l1的措施：减小 a（选择变形和内缩小的锚夹具，少用垫片），增加l。 注：l1先张法小，后张法大。,应注意的几个问题:,1、由块体拼装的结构，尚应考虑填逢间的预压变形。当采用混凝土或砂浆为填逢材料时，每条缝的预压变形值为1mm,2、先张法构件，当台座长度超过100m时，可忽略l1,3、后张法构件，
8、l1只考虑张拉端，因锚固端锚具在张拉过程中已被压紧,10.1.7 预应力损失l,(2)摩擦损失l2计算 l2产生原因：后张法中，张拉钢筋时，钢筋要在孔道中滑动，由于孔道施工局部偏差、孔道壁粗糙就会产生摩擦力 摩擦力大小：曲线孔道直线孔道远端近端 l2计算：（推导略）,式中: k-考虑孔道局部偏差的摩擦系数 x - 从张拉端至计算截面的孔道长度 可近似在纵轴上的投影长度; -从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角（弧度）；预应力筋与孔道壁间的摩擦系数；,(92),当kx+0.2时， l2 con (kx+),30,减少l2措施：两端张拉；超张拉,超张拉工艺：,0,1.1con停2分钟,0.85
9、con停2分钟,con,lf：反向摩擦影响长度,对曲线筋(后张法) l1 ：,(9-5),（9-4）,预应力筋锚固在构件端头时,预应力筋回缩，由于钢筋与孔道壁间反向摩擦力的影响，预应力损失只能在一定的反向摩擦影响长度 lf范围内发生， l1近似按下式计算：,(9-5),x 从张拉端至计算截面的孔道长度 可近似在纵轴上的投影长度，应有 xlf;,k-考虑孔道局部偏差的摩擦系数；,- 从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角（弧度）；,rc- 圆弧形曲线预应力筋的曲率半径（mm）。,预应力筋与孔道壁间的摩擦系数；, k 取值见表105,(3)温差损失l3的计算,减少l3的措施: (1)两次升温 (
10、2)于钢模上制作,钢筋的线膨胀系数,混凝土蒸汽养护时,预应力钢筋与台座之间温差引起的损失,（4）松弛损失l4的计算,钢筋在高应力作用下，长度不变而应力随时间逐渐降低的现象称为应力松弛,钢筋张拉后1小时内约完成总松弛的50%，24小时内完成总松弛的80%，以后逐渐收敛。 规范对预应力钢丝、钢绞线的规定：,普通松弛：,为超张拉系数，一次张拉时，取=1；超张拉时，取=0.9。,低松弛： 当scon0.7fptk时，,当0.7fptk Al时，局压承载力可按下式计算：,(923),式中 ：Fl、 c、 Al、 fc、 同式（921）。,v的计算：,方格网：,螺旋筋：,要求v0.5；,构造要求： 间接筋放置范围h及数量： 方格网（l1l2时）: h l1，不少于4片 螺旋筋：h dcor 不少于4圈 若不满足（1023）式，应增加间接筋的数量。,承载力使用阶段 抗裂度及裂缝宽度验算变形验算 预应力混凝 土构件的计 承载力 算 施工阶段 抗裂能力,
