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1、建研（北京）结构工程有限公司第一章 预应力力结构及及预应力力结构施施工的基基本常识识1.1 预应力力的基本本概念1.1.1 什什么是预预应力结结构预应力结结构就是是在结构构承受外外荷载作作用之前前，预先先采用人人为的方方法，在在结构内内部形成成一种预预先的应应力状态态，使结结构在使使用阶段段产生拉拉（压）应应力的区区域预先先受到压压（拉）应应力，这这种压（拉拉）应力力可以抵抵消全部部或一部部分在使使用阶段段由外荷荷载产生生的拉（压压）应力力，从而而达到推推迟裂缝缝出现、限制裂裂缝开展展和提高高结构刚刚度的目目的。以简支梁梁跨中截截面为例例，在使使用阶段段垂直向向下荷载载作用下下，梁跨跨中截面面
2、的下部部受拉。如果在在使用荷荷载施加加之前，我我们采取取某种方方法使该该截面的的下部预预先受到到一定的的压应力力，这样样，当施施加使用用荷载时时，使用用荷载产产生的应应力将首首先平衡衡掉预先先形成的的压应力力，然后后才产生生拉应力力，两者者抵消后后最终产产生的拉拉应力将将比没有有预加压压应力时时小得多多。当预预加压应应力的值值等于或或大于荷荷载产生生的拉应应力时，甚甚至在混混凝土中中根本不不产生拉拉应力。由于混凝凝土的抗抗压能力力远远大大于抗拉拉能力，在在预应力力钢筋混混凝土结结构中，我我们主要要是预先先在构件件的混凝凝土中形形成压应应力，用用来抵消消使用荷荷载条件件下的拉拉应力，减减小截面面
3、混凝土土的拉应应力，达达到提高高构件的的承载能能力，减减少和推推迟混凝凝土受拉拉裂缝产产生的效效果。这里应当当注意的的是，所所谈的压压应力或或拉应力力都是针针对构件件的某个个截面甚甚至截面面的某一一边来说说的，如如果将施施加压应应力的位位置搞反反了，不不但不能能提高构构件的承承载能力力，反而而会大大大降低构构件的承承载能力力。因此此在施工工中应严严格按设设计的预预应力钢钢筋位置置进行布布筋。为了在混混凝土中中预加应应力，一一般在构构件内设设置预应应力钢筋筋，对其其进行张张拉并锚锚固后，利利用预应应力钢筋筋的弹性性回缩力力在混凝凝土中形形成压应应力。如如果预应应力钢筋筋布置成成曲线形形状，则则对
4、构件件来说还还将产生生与使用用荷载相相反效果果的附加加荷载，这这种荷载载与使用用荷载是是相互抵抵消的，因因此也会会产生减减小构件件应力的的效果。1.1.2预应应力结构构的优点点a可以以有效地地避免或或限制使使用阶段段裂缝的的开展；b可以以提高结结构的刚刚度，减减小构件件的变形形；c可以以充分利利用高强强钢材的的机械性性能，节节约钢材材；d可以以充分利利用材料料的性能能，有效效地减小小构件的的尺寸，为为建筑物物提供更更大的有有效空间间；e可以以减小结结构的自自重；f可以以减少工工程的投投资。1.1.3预应应力结构构的分类类对于预应应力钢筋筋混凝土土结构来来说，主主要有如如下三种种分类方方法：a按
5、照照预应力力施加的的时间进进行分类类有先张张预应力力构件和和后张预预应力构构件。这里的先先后是相相对于混混凝土的的浇筑时时间来说说的，在在浇筑混混凝土之之前就对对钢筋施施加应力力的称为为先张预预应力构构件，如如在台座座上施工工的预制制预应力力空心板板就属于于先张预预应力构构件；反反之在混混凝土浇浇筑之后后才对钢钢筋施加加应力的的称为后后张预应应力构件件，在现现场施工工的预应应力构件件多为后后张预应应力构件件。后张预应应力构件件的主要要特点是是都要采采取钢筋筋张拉之之前混凝凝土不对对钢筋产产生握裹裹力的措措施，比比如采用用预埋波波纹管和和采用抽抽拔钢管管的办法法在混凝凝土中留留设孔道道，或者者直
6、接在在钢筋的的表面满满涂润滑滑脂后用用塑料皮皮包裹的的办法。本公司施施工的预预应力构构件多数数为后张张预应力力构件。b按照照预应力力钢筋作作用的方方式分为为有粘结结预应力力构件和和无粘结结预应力力构件。对于预应应力构件件来说，在在预应力力钢筋张张拉锚固固后，预预应力钢钢筋的弹弹性回缩缩力传递递到混凝凝土上有有两种方方式：一一种是通通过混凝凝土对预预应力钢钢筋的直直接握裹裹，将弹弹性回缩缩力沿钢钢筋的长长度均匀匀地传递递到混凝凝土上，这这样就形形成了有有粘结预预应力混混凝土构构件。另另一种方方式是预预应力钢钢筋和混混凝土之之间没有有握裹力力（虽然然还有一一部分摩摩擦力），钢钢筋的弹弹性回缩缩力通
7、过过在预应应力钢筋筋的两端端的锚固固端施加加到构件件上，这这样就形形成了无无粘结预预应力构构件。由由此可见见这里说说的“粘结”指的是是混凝土土和钢筋筋之间的的粘结。对于有粘粘结预应应力构件件，预应应力钢筋筋是和混混凝土结结合在一一起共同同工作的的，构件件的受力力性能比比无粘结结预应力力构件要要好，因因此在梁梁等重要要构件一一般采用用有粘结结预应力力构件，无无粘结预预应力构构件一般般用在板板等次要要构件上上。在施工中中，一般般有粘结结预应力力构件在在预应力力钢筋张张拉后都都要进行行灌浆，使使预应力力钢筋和和混凝土土之间产产生可靠靠的粘结结力。c按照照预应力力抵消使使用荷载载条件下下应力的的多少分
8、分为部分分预应力力构件和和全预应应力构件件。当在构件件中预先先施加的的应力小小于使用用荷载产产生的应应力时，构构件在使使用荷载载作用下下混凝土土中仍然然会有拉拉应力存存在，这这样的预预应力构构件称之之为部分分预应力力构件。当预先先施加的的压应力力大于或或等于使使用荷载载产生的的应力时时，构件件在使用用荷载作作用下混混凝土中中将不会会有拉应应力存在在，这样样的预应应力构件件称之为为全预应应力构件件。笼统地讲讲，我们们将预先先施加的的应力和和使用荷荷载作用用下产生生的应力力的比值值成为预预应力度度。预应应力度小小于1的的预应力力构件为为部分预预应力构构件，预预应力度度大于等等于1的的预应力力构件为
9、为全预应应力构件件。1.1.4预应应力损失失的基本本概念我们对预预应力钢钢筋进行行张拉，但但是并不不是我们们张拉时时施加的的力都能能够保持持下来，形形成对混混凝土产产生的预预加应力力，其中中相当大大的部分分都因为为各种各各样的原原因被释释放掉了了，这些些消耗掉掉的部分分我们称称之为预预应力损损失。a第一一批预应应力损失失第一批预预应力损损失是指指在预应应力构件件施工过过程中就就产生的的预应力力损失，包包括锚具具变形和和混凝土土内缩损损失、孔孔道摩擦擦损失、加热养养护由于于温差引引起的损损失等。锚具变形形和钢筋筋内缩损损失是在在锚具锚锚固、张张拉机具具放张后后，由于于锚具在在受压后后产生压压应变
10、产产生的损损失；钢钢筋与夹夹片及夹夹具与锚锚环之间间产生滑滑移产生生的损失失；锚具具各零件件之间和和锚具与与混凝土土之间的的间隙被被压缩产产生的张张拉应力力损失。为了减减少这部部分损失失，锚具具应选用用高硬度度的材料料，施工工中应尽尽可能将将夹片顶顶紧和减减小各零零件之间间的间隙隙。孔道摩擦擦损失是是指由于于预留孔孔道和预预应力钢钢筋之间间摩擦力力的影响响，使钢钢筋的张张拉应力力随着到到张拉端端的距离离增大而而变小，这这样在远远离张拉拉端位置置钢筋的的实际拉拉力要比比张拉端端的位置置要小一一些，这这个差值值就是孔孔道摩擦擦损失。为了减减小这部部分损失失，应尽尽可能保保持预留留孔道的的光滑。在工
11、厂预预制先张张预应力力构件时时，有时时具有加加热养护护的条件件。这时时一般的的施工程程序是在在没有进进行加热热的条件件下先对对预应力力钢筋进进行张拉拉，进行行混凝土土浇筑成成形，然然后将成成形后的的构件连连同预应应力钢筋筋一起进进行加热热养护，待待混凝土土强度达达到规定定要求后后，将与与混凝土土粘结在在一起的的预应力力钢筋剪剪断放张张，形成成成品构构件。这这个过程程中，在在构件进进行加热热养护时时，混凝凝土还没没有强度度，预应应力钢筋筋和混凝凝土之间间的粘结结力为零零，而在在冷环境境下张拉拉过的钢钢筋在受受热后将将产生温温度变形形而伸长长，这样样有一部部分张拉拉的弹性性伸长量量就被温温度伸长长
12、所替代代，使钢钢筋的弹弹性伸长长相应变变小，而而由于混混凝土和和钢材的的温度伸伸长率很很接近，当当构件降降温后混混凝土和和钢材将将粘结在在一起一一同回缩缩，那么么被温度度伸长所所替代的的弹性伸伸长将不不会再恢恢复，这这样实际际由弹性性伸长回回缩产生生的预应应力就变变小了，这这样产生生的预应应力损失失我们称称之为加加热养护护由温差差引起的的损失。这部分分损失在在我们经经常施工工的现场场浇筑的的预应力力混凝土土构件当当中是不不存在的的。b第二二批预应应力损失失第二批预预应力损损失是构构件制作作完成后后，在使使用过程程中随着着时间的的推移产产生预应应力损失失，包括括钢筋应应力松弛弛损失、混凝土土收缩
13、徐徐变损失失、螺旋旋和环形形配筋的的环形预预应力构构件由于于局部混混凝土的的挤压产产生预应应力损失失等。减少第二二批预应应力损失失的措施施一般是是在材料料选用及及材料质质量方面面采取措措施。1.1.5预应力力构件的的主要控控制指标标在预应力力构件的的设计过过程中主主要考虑虑的技术术指标为为构件的的强度、裂缝、变形和和结构的的预应力力度。这这些技术术指标最最终体现现在预应应力钢筋筋强度、数量、锚具的的选择、预应力力钢筋的的布筋形形状和钢钢筋的张张拉控制制应力等等，所有有这些都都是实现现设计意意图的必必要保证证，缺一一不可。因此在在进行预预应力结结构的施施工过程程中，必必须做到到进场材材料的质质量
14、检验验、准确确铺设预预应力钢钢筋和严严格按照照设计要要求的张张拉控制制应力对对预应力力钢筋进进行张拉拉，对于于有粘结结预应力力钢筋还还要对预预留孔道道进行灌灌浆。预应力钢钢筋的张张拉机具具多采用用油压千千斤顶和和与之配配套的油油泵。在在张拉时时是通过过油泵的的油压显显示来控控制施加加到预应应力钢筋筋上的拉拉（压）力力的。而而每一套套机具在在相同油油压下施施加拉力力是不同同的，为为了保证证张拉控控制应力力的实现现，在张张拉之前前必须对对张拉机机具的拉拉力油压对对应关系系进行标标定，并并根据标标定值进进行张拉拉油压控控制。在预应力力张拉施施工之前前，还应应根据钢钢筋的长长度、曲曲线的形形状和张张拉
15、控制制应力换换算出钢钢筋的预预期伸长长值，并并在施工工过程中中进行测测量。在施工中中一般以以表压值值作为主主要的控控制指标标，以计计算预期期的钢筋筋伸长值值作为校校验指标标。通过过钢筋伸伸长值的的测量可可以判断断孔道内内钢筋的的变形是是否均匀匀，和有有无孔道道堵塞现现象。1.1.6预应应力钢筋筋在构件件中的作作用A、利用用预应力力钢筋的的回缩弹弹性在构构件中产产生预压压应力。B、利用用钢筋布布置的形形状给构构件产生生与外荷荷载相平平衡的方方向荷载载。C、利用用预应力力钢筋抵抵抗外荷荷载产生生的荷载载效应。1.1.7施加预预应力的的方法A、采用用张拉钢钢筋的方方式施加加预应力力。B、采用用给钢筋
16、筋加温的的方式施施加预应应力。C、利用用其它使使钢筋产产生变形形的办法法施加预预应力。1.1.8常见预预应力混混凝土构构件就混凝土土结构而而言，在在实际工工程中常常见的预预应力构构件有预预应力混混凝土梁梁、预应应力混凝凝土板、预应力力混凝土土屋架、预应力力特种结结构（如如环形预预应力混混凝土水水池等）。另外还还有预应应力混凝凝土大偏偏心柱、边坡处处理中的的锚拉桩桩等。所所有这些些构件都都包括预预制预应应力构件件和现浇浇预应力力构件两两种。1.1.9常见见的预应应力钢筋筋布筋形形式由于各种种预应力力构件的的工作状状态不同同，构件件中的预预应力钢钢筋的布布置形式式有所不不同。常常见的预预应力钢钢筋的布布筋形式式有直线线形、折折线形和和曲线形形等。所所有这些些布筋
