《第六节 钢筋混凝土预应力构件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六节 钢筋混凝土预应力构件（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、杭州城站火车站杭州城站火车站6.1 6.1 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件由于混凝土的抗拉性能很差，由于混凝土的抗拉性能很差，使得钢筋混凝土构件出现了使得钢筋混凝土构件出现了两个问题两个问题：1、钢筋混凝土受拉、受弯等构件通常带裂缝工作；、钢筋混凝土受拉、受弯等构件通常带裂缝工作；2、为保证结构耐久性，必须限制裂缝宽度。、为保证结构耐久性，必须限制裂缝宽度。解决问题的解决问题的首先想到的方法首先想到的方法：1、加大截面尺寸、加大截面尺寸自重过大；自重过大；2、采用高强度钢筋、采用高强度钢筋裂缝过宽，无法满足使用要求；裂缝过宽
2、，无法满足使用要求；3、提高混凝土强度等级、提高混凝土强度等级抗裂性能提高不明显。抗裂性能提高不明显。 上述方法都不能很好地解决大跨度结构，以及承受动载结构上述方法都不能很好地解决大跨度结构，以及承受动载结构中裂缝宽度过大，变形严重的问题。中裂缝宽度过大，变形严重的问题。继续思考：继续思考：能否能否借助借助混凝土较高的混凝土较高的抗压抗压能力来能力来弥补弥补其其抗拉抗拉能力的不足？能力的不足？6.1 6.1 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件、预应力构件、预应力构件基本原理基本原理 ： 预先在混凝土预先在混凝土受受拉区施加压应力
3、拉区施加压应力，使其减小或抵消荷使其减小或抵消荷载引起的拉应力，载引起的拉应力，将构件受到的拉应将构件受到的拉应力控制在较小范围，力控制在较小范围，甚至处于受压状态，甚至处于受压状态，即可即可控制构件裂缝控制构件裂缝宽度宽度，甚至可以使，甚至可以使构件构件不产生裂缝不产生裂缝。6.1 6.1 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件预应力与木桶鸡：预应力与木桶鸡： 木桶在制作过程中，用铁木桶在制作过程中，用铁箍把木板箍紧，目的是为了使木箍把木板箍紧，目的是为了使木板间产生环向预压力，装水或装板间产生环向预压力，装水或装汤后，由水产生环
4、向拉力，预压汤后，由水产生环向拉力，预压力抵消掉全部拉力，就不会漏水。力抵消掉全部拉力，就不会漏水。 2 2、预应力混凝土的分类、预应力混凝土的分类 分为分为全预应力混凝土全预应力混凝土和和部份预应力混凝土部份预应力混凝土两类。两类。 在使用荷载作用下，不允许在使用荷载作用下，不允许截面上混凝土出现拉应力的构截面上混凝土出现拉应力的构件，称为件，称为全预应力混凝土全预应力混凝土，属，属严格要求不出现裂缝的构件；严格要求不出现裂缝的构件；允许出现裂缝，但最大裂缝允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过允许值的构件，则宽度不超过允许值的构件，则称为称为部分预应力混凝土部分预应力混凝土，属允，属允许出现裂
5、缝的构件。许出现裂缝的构件。 6.1 6.1 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件2 2、预应力混凝土的分类、预应力混凝土的分类 按照按照粘结方式粘结方式，预应力混凝，预应力混凝土还可分为土还可分为有粘结预应力混有粘结预应力混凝土凝土和和无粘结预应力混凝土无粘结预应力混凝土。无粘结预应力混凝土，是指无粘结预应力混凝土，是指配置无粘结预应力钢筋的后配置无粘结预应力钢筋的后张法预应力混凝土。张法预应力混凝土。 无粘结预应力钢筋是将预应力钢筋的外表面涂以沥清、油脂或其他润滑防无粘结预应力钢筋是将预应力钢筋的外表面涂以沥清、油脂或其他润滑
6、防锈材料，以减小摩擦力并防锈蚀，并用塑料套管或以纸带、塑料带包裹，锈材料，以减小摩擦力并防锈蚀，并用塑料套管或以纸带、塑料带包裹，以防止施工中碰坏涂层，并使之与周围混凝土隔离，而在张拉时可沿纵向以防止施工中碰坏涂层，并使之与周围混凝土隔离，而在张拉时可沿纵向发生相对滑移的后张预应力钢筋。发生相对滑移的后张预应力钢筋。 从从9090年代开始，无粘结束技术已在我国的某些桥梁工程中得到应用，目前最大跨度可达到年代开始，无粘结束技术已在我国的某些桥梁工程中得到应用，目前最大跨度可达到20m20m。6.1 6.1 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土
7、预应力构件3 3、预应力混凝土的特点、预应力混凝土的特点 1 1、增强结构抗裂性和抗渗性、增强结构抗裂性和抗渗性2 2、改善结构耐久性、改善结构耐久性3 3、提高结构与构件的刚度，减少变形、提高结构与构件的刚度，减少变形4 4、提高结构的抗疲劳能力、提高结构的抗疲劳能力5 5、减轻构件自重、减轻构件自重7 7、合理利用高强材料、合理利用高强材料6 6、提高构件的跨越能力、提高构件的跨越能力8 8、工序较多，施工较复杂，且需张拉设备和锚具等。工序较多，施工较复杂，且需张拉设备和锚具等。 注意注意： 预应力混凝土不能提高构件的承载能力。也就是说，当截面和预应力混凝土不能提高构件的承载能力。也就是说
8、，当截面和材料相同时，预应力混凝土与普通钢筋混凝土受弯构件承载能力相同。材料相同时，预应力混凝土与普通钢筋混凝土受弯构件承载能力相同。6.1 6.1 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件4 4、施加预应力的方法、施加预应力的方法 （1 1）、先张法）、先张法先先张张拉拉预预应应力力钢钢筋筋，然然后后浇浇筑筑混混凝凝土土的的施施工工方方法法，称为称为先张法先张法 。主要主要工艺过程工艺过程：穿钢筋穿钢筋张拉钢筋张拉钢筋浇筑混凝土并养护浇筑混凝土并养护切断钢筋切断钢筋6.1 6.1 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念 第六节
9、第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件4 4、施加预应力的方法、施加预应力的方法 （2 2）、后张法）、后张法先先浇浇筑筑混混凝凝土土，待待混混凝凝土土硬硬化化后后，在在构构件件上上直直接接张张拉拉预预应应力力钢钢筋筋，这这种种施施工工方方法法称为称为后张法后张法 。主要主要工艺过程工艺过程：浇筑混凝土构件（在构件浇筑混凝土构件（在构件中预留孔道）并进行养护中预留孔道）并进行养护穿预应力钢筋穿预应力钢筋张拉钢筋并用锚具锚固张拉钢筋并用锚具锚固往孔道内压力灌浆。往孔道内压力灌浆。 6.1 6.1 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土
10、预应力构件先张法与后张法的比较先张法与后张法的比较（）、张拉顺序（）、张拉顺序先张法先张法先张拉钢筋，后浇注混凝土先张拉钢筋，后浇注混凝土后张法后张法先浇注混凝土，后张拉钢筋先浇注混凝土，后张拉钢筋（）、工艺过程（）、工艺过程先张法先张法穿钢筋穿钢筋拉钢筋拉钢筋浇混凝土浇混凝土养护至养护至75断钢筋断钢筋后张法后张法留孔道留孔道浇混凝土浇混凝土养护至养护至75 穿钢筋穿钢筋拉钢筋拉钢筋锚钢筋锚钢筋压力灌浆。压力灌浆。（）、预压应力的传递（）、预压应力的传递先张法先张法传递主要靠钢筋和混凝土间的粘结力，传递主要靠钢筋和混凝土间的粘结力，因此，必须待混凝土达到设计强度因此，必须待混凝土达到设计强度
11、75以上，方可切断钢筋；以上，方可切断钢筋；后张法后张法主要通过工作锚具传递，主要通过工作锚具传递，因此，张拉钢筋时，混凝土强度必须达到设计强度因此，张拉钢筋时，混凝土强度必须达到设计强度75以上。以上。6.1 6.1 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件（）、缺点（）、缺点先张法先张法需要台座，不适合现场施工；需要台座，不适合现场施工；后张法后张法生产周期较长，需工作锚具，钢材消耗多，成本较高；生产周期较长，需工作锚具，钢材消耗多，成本较高；工序多，操作复杂，造价高于先张法。工序多，操作复杂，造价高于先张法。 （）、（）、适用的
12、构件适用的构件先张法先张法适于工厂化生产，适宜长线法生产中、小型构件；适于工厂化生产，适宜长线法生产中、小型构件； 后张法后张法大型预应力混凝土构件大型预应力混凝土构件 。（）、优点（）、优点先张法先张法工艺简单，工序少，效率高，质量易保证，工艺简单，工序少，效率高，质量易保证，由于省去了锚具和预埋件，成本较低；由于省去了锚具和预埋件，成本较低； 后张法后张法预应力钢筋直接在构件上张拉，无需台座，预应力钢筋直接在构件上张拉，无需台座，可在预制厂生产，也可在施工现场生产。可在预制厂生产，也可在施工现场生产。 先张法与后张法的比较先张法与后张法的比较在张拉预应力钢筋时所达到的规定应力，在张拉预应力
13、钢筋时所达到的规定应力，称为张拉控制应力，用称为张拉控制应力，用 表示表示6.2 6.2 张拉控制应力与预应力损失张拉控制应力与预应力损失 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件1 1、张拉控制应力、张拉控制应力 张拉控制应力适当取高些是有利的，但不是越高越好。张拉控制应力适当取高些是有利的，但不是越高越好。控制应力与预应力钢筋的强度设计值越接近时，控制应力与预应力钢筋的强度设计值越接近时，构件的开裂弯矩与极限弯矩就越接近，构件延性就越差。构件的开裂弯矩与极限弯矩就越接近，构件延性就越差。 “超张拉超张拉” 为了减少预应力的损失，张拉预应力钢为了减少预应力的损失，张拉预应力钢筋
14、时常采取筋时常采取 的一种工艺操作方法。的一种工艺操作方法。减少摩擦损失的措施有：减少摩擦损失的措施有：（1）采用两端张拉；（）采用两端张拉；（2）采用）采用“超张拉超张拉”工艺，其工艺程序为：工艺，其工艺程序为： 停2min 停2min6.2 6.2 张拉控制应力与预应力损失张拉控制应力与预应力损失 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件1 1、张拉控制应力、张拉控制应力 表表6.2.1 6.2.1 张拉控制拉控制应力限力限值钢筋种类钢筋种类张拉方法张拉方法先张法先张法后张法后张法消除应力钢丝、钢绞线消除应力钢丝、钢绞线热处理钢筋热处理钢筋预应力钢筋极限抗拉强度标准值预应力钢
15、筋极限抗拉强度标准值张拉控制应力值均不应小于张拉控制应力值均不应小于6.2 6.2 张拉控制应力与预应力损失张拉控制应力与预应力损失 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件3、锚具与夹具、锚具与夹具、锚固钢丝的套筒式夹、锚固钢丝的套筒式夹具具、锚固粗钢筋用的螺丝端、锚固粗钢筋用的螺丝端杆锚具（如下图）杆锚具（如下图）、锚固直径、锚固直径12mm或钢绞或钢绞线的夹片式锚具（如右图）线的夹片式锚具（如右图）螺丝端杆锚具螺丝端杆锚具钢绞线夹片式锚具钢绞线夹片式锚具6.2 6.2 张拉控制应力与预应力损失张拉控制应力与预应力损失 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件4
16、 4、机具设备、机具设备 1 1、张拉设备（、张拉设备（如千斤顶）如千斤顶）2 2、制孔器材、制孔器材 （如抽拔橡胶管、螺旋金属波纹管）如抽拔橡胶管、螺旋金属波纹管）3 3、灌孔水泥浆和压浆机、灌孔水泥浆和压浆机用镀锌或不镀锌低碳钢用镀锌或不镀锌低碳钢带螺旋折叠咬口制成的带螺旋折叠咬口制成的金属管，用于后张法预金属管，用于后张法预应力砼结构或构件的成应力砼结构或构件的成孔。孔。夹片锚张拉千斤顶夹片锚张拉千斤顶（5）混凝土收缩和徐变引起的预应力损失）混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 6.2 6.2 张拉控制应力与预应力损失张拉控制应力与预应力损失 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应
17、力构件（1）张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失）张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失 2 2、预应力损失及其减小措施、预应力损失及其减小措施 预应力损失共有以下六种：预应力损失共有以下六种：（2）预应力钢筋与孔道的摩擦引起的预应力损失）预应力钢筋与孔道的摩擦引起的预应力损失 （3）混凝土加热养护时，预应力钢筋与台座间温差引起的预应力损失）混凝土加热养护时，预应力钢筋与台座间温差引起的预应力损失 （4）预应力钢筋应力松驰引起的预应力损失）预应力钢筋应力松驰引起的预应力损失 （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）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 6.
18、3 6.3 预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件对混凝土的要求：对混凝土的要求：预应力混凝土构件的混凝土强度等级预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应小于不应小于C30C30；采用碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋作为预应力钢筋时，采用碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋作为预应力钢筋时，混凝土强度等级混凝土强度等级不宜低于不宜低于C40C40。无粘结预应力混凝土结构的混凝土强度等级，板无粘结预应力混凝土结构的混凝土强度等级，板不低于不低于C30C30，梁及其他构件，梁及其他构件不低于不低于C40C40。对钢筋的要求：对钢筋的要求：预应力
19、钢筋宜采用冷轧预应力钢筋宜采用冷轧带肋钢筋、消除应力钢带肋钢筋、消除应力钢丝、钢绞线和热处理钢丝、钢绞线和热处理钢筋，以及冷拉筋，以及冷拉、级钢筋。级钢筋。钢绞线与钢绞线束的横断面图钢绞线与钢绞线束的横断面图6.3 6.3 预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件1 1、一般构造要求、一般构造要求直线布置直线布置和和曲线布置曲线布置：曲线布置曲线布置多用于跨度和荷载较大的构件，如预应力梁。多用于跨度和荷载较大的构件，如预应力梁。曲线布置一般曲线布置一般用于后张法构件用于后张法构件。 直线布置直线布置用于跨度荷载较小的情况，如预
20、应力板，用于跨度荷载较小的情况，如预应力板，直线布置优点是施工简单，直线布置优点是施工简单，用于先张法和后张法构件用于先张法和后张法构件。（2 2）间距及孔道尺寸）间距及孔道尺寸 （1）预应力钢筋的布置）预应力钢筋的布置预应力钢筋的净距不应小于其公称直径或等效直径的预应力钢筋的净距不应小于其公称直径或等效直径的1.5倍倍，且符合下列规定：对热处理钢筋及钢丝，且符合下列规定：对热处理钢筋及钢丝，不应小于不应小于25mm；对；对3股钢绞线，股钢绞线，不应小于不应小于20mm；对；对7股钢绞线，股钢绞线，不应小于不应小于25mm。 6.3 6.3 预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求
21、 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件（2 2）间距及孔道尺寸）间距及孔道尺寸 后张法构件中，预应力后张法构件中，预应力钢丝束、钢绞线束的预留孔钢丝束、钢绞线束的预留孔道间的水平净间距，在预制道间的水平净间距，在预制构件中构件中不宜小于不宜小于50mm50mm，孔道，孔道至构件边缘的净距至构件边缘的净距不宜小于不宜小于30mm30mm，且不宜小于孔道直径，且不宜小于孔道直径的一半的一半 。在构件两端及跨中应设灌浆孔或排气孔，在构件两端及跨中应设灌浆孔或排气孔，孔距不宜大于孔距不宜大于12m12m。 孔道的内径应比预应力钢丝束或钢绞线束外径及需穿过孔道的内径应比预应力钢丝束或钢
22、绞线束外径及需穿过孔道的连接器外径大孔道的连接器外径大1015mm1015mm。 6.3 6.3 预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求 第六节第六节 钢筋混凝土预应力构件钢筋混凝土预应力构件构件端部构造措施构件端部构造措施（1 1）先张法构件钢筋端部应）先张法构件钢筋端部应采取下列措施。采取下列措施。 （a a）螺旋筋）螺旋筋 （b b）预埋插筋）预埋插筋 （c c）钢筋网片）钢筋网片 （d d）加密横向钢筋）加密横向钢筋（2 2）后张法构件端部钢筋锚固应配置间接钢筋。）后张法构件端部钢筋锚固应配置间接钢筋。（3 3）构件端部局部凹进时，应增设折线构造钢筋。）构件端部局部凹进时，应增设折线构造钢筋。（4 4）宜在构件端部将一部分预应力钢筋在靠近支座处弯起，）宜在构件端部将一部分预应力钢筋在靠近支座处弯起，并沿端部均匀布置。并沿端部均匀布置。（5 5）外露金属锚具应采取可靠防锈措施。）外露金属锚具应采取可靠防锈措施。
