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1、LOGO1 预应力混凝土构件设计LOGO21.熟悉预应力混凝土的基本知识，分类方法、预应力损失及计算方法；2.掌握建筑工程中轴心受拉构件各阶段受力分析及计算方法；3.熟悉预应力混凝土构件的施工工艺及构造要求。难点：预应力轴心受拉构件的计算重 难 点LOGO31、在使用荷载作用下，一般是带裂缝工作：tu=0.10.1510-3（即每m只能拉长0.10.15mm）对使用上不允许开裂的构件，钢筋的拉应力仅为2030N/mm2对允许开裂的构件，当s=250N/mm2时，裂缝已达0.20.3mm，不宜用在处于高湿度或侵蚀性环境中的构件。2.难以采用高强钢筋：一、钢筋混凝土的缺点11.1 预应力混凝土的基
2、本知识LOGO41、预应力砼：是指在构件受荷之前预先对砼受拉区施加压力的结构。预应力混凝土受弯构件 pkNpNp二、预应力砼的基本原理：LOGO52、预应力混凝土的基本原理LOGO63、预应力砼构件的基本特点：（1）施加预应力可提高构件的抗裂度。（2）预加力的大小以及作用点位置可根据需要进行调整；（3）预应力对构件正截面承载力无明显影响；（4）预应力可提高构件的刚度，减小变形。ppfpcrcon=0.7fptkpcrcon=0.5fptkpcrcon=0pfoLOGO7对下列结构应优先采用预应力砼结构：1）为满足裂缝控制的要求（即裂缝控制等级较高的结构；2）为满足轻质高强的要求（以减小截面，减
3、轻自重；3）为满足刚度和变形控制的要求。对下列结构应优先采用预应力砼结构：LOGO8全预应力：是在使用荷载作用下，构件截面混凝土不出现拉应力，即全截面受压。部分预应力：是在使用荷载作用下，构件截面混凝土允许出现拉应力，即部分截面受压。4、预应力混凝土的分类分类分类裂缝控制等级裂缝控制等级构件受拉边缘砼应力构件受拉边缘砼应力全预应力砼构件全预应力砼构件一级：严格要求不一级：严格要求不出现裂缝的构件出现裂缝的构件按荷载效应的标准组合计算时，不出按荷载效应的标准组合计算时，不出现拉应力，即现拉应力，即ck-pc00部部分分预预应应力力砼砼构构件件A A类：有限预应力类：有限预应力砼构件砼构件二级：一
4、般要求不二级：一般要求不出出 现裂缝的构件现裂缝的构件按荷载效应的准永久组合时，不出现按荷载效应的准永久组合时，不出现拉应力，即拉应力，即cq-pc00按荷载效应的标准组合计算时，控制按荷载效应的标准组合计算时，控制拉应力在一定范围内，即拉应力在一定范围内，即cq-pcftkB B类：部分预应力类：部分预应力砼构件（狭义）砼构件（狭义）三级：允许出现裂三级：允许出现裂缝的构件缝的构件最大裂缝宽度按荷载效应标准组合并最大裂缝宽度按荷载效应标准组合并考虑长期作用的影响进行计算，并不考虑长期作用的影响进行计算，并不大于允许值，即大于允许值，即max lim预应力砼的分类LOGO9 1、先张法（pre
5、tensioning method）：三、施加预应力的方法：2、后张法（ post-tensioning method ）：LOGO103、两种张拉方法的比较先张法先张法后张法后张法生产工艺简单，质量易保证生产工艺简单，质量易保证工序较复杂性；工序较复杂性；不需永久性的工作锚具不需永久性的工作锚具需永久性的工作锚具；需永久性的工作锚具；生产成本低，台座越长，一生产成本低，台座越长，一次生产构件的数量越多次生产构件的数量越多构件需单个进行张拉，耗钢量构件需单个进行张拉，耗钢量大，成本较高；大，成本较高；需要台座（或钢模）设备，需要台座（或钢模）设备，第一次投资费用较大，且只能第一次投资费用较大，
6、且只能固定在一处，不能移动。固定在一处，不能移动。不需要台座，较灵活，可在现不需要台座，较灵活，可在现场施工，也可在工厂预制；场施工，也可在工厂预制；预应力钢筋是直线分布。预应力钢筋是直线分布。预应力筋可按设计需要做成曲预应力筋可按设计需要做成曲线或折线；线或折线；适用于：工厂成批生产中小适用于：工厂成批生产中小型预应力构件。型预应力构件。适用于：运输不便，现场成型适用于：运输不便，现场成型的大型预应力砼构件。的大型预应力砼构件。LOGO11四、预应力混凝土的材料：1、混凝土：预应力混凝土构件对混凝土的基本要求是： (1) 强度高； (2)收缩、徐变小； (3)快硬、早强。选择砼等级时，应综合
7、考虑施工方法（先、后张法）、构件跨度、使用情况（如有无振动荷载）以及钢筋种类等。一般先张法预应力损失较后张法大 。 规范规定：砼强度等级不宜低于C30；当用高强钢丝或钢绞线作预应力钢筋的结构，特别是大跨度结构，混凝土强度等级不宜低于C40。LOGO12预应力砼结构中的钢筋预应力钢筋非预应力钢筋2、钢材 ：对钢筋有较高的质量要求：(1)高强度。(2)具有一定的塑性：为了避免构件发生脆性破坏，要求预应力筋在拉断时具有一定的延伸率；一般要求极限伸长率6%(级)、8%（级）和10%（级），碳素钢丝和钢绞线4%。(3)良好的加工性能。要求有良好的可焊性，同时钢筋“镦粗”后并不影响原来的物理力学性能等。(
8、4)与砼间有足够的粘结强度：特别是靠粘结力完成的先张法构件。当采用光面高强钢丝时，表面应经“刻痕”或“压波”等措施处理后方能使用。LOGO1311.2 预应力混凝土构件设计的一般规定一、构件截面计算的内容：一般包括以下两个内容：1、使用阶段计算：包括承载力计算、裂缝控制验算和变形验算。2、施工阶段计算：包括张拉（或放松）钢筋时构件承载力验算；吊装验算和构件张拉端（锚固区）局部承压的验算。 LOGO141、概念：con在张拉预应力筋对构件施加预应力时，张拉设备（千斤顶油压表）所控制的总张拉力Np,con除以预应力筋面积Ap得到的应力称为张拉控制应力con。con是预应力筋在构件受荷以前所经受的最
9、大应力。二、张拉控制应力conLOGO151）con宜尽可能定得高一些：但如果con过大时，可能出现下列问题:（1）个别钢筋可能被拉断。（2）施工阶段可能会引起构件某些部位受到拉力,甚至破坏,还可能使后张法构件端部混凝土产生局部受压破坏。（3）使开裂荷载与破坏荷载相近, 一旦裂缝，将很快破坏，即可产生无预兆的脆性破坏。2）con与预应力钢筋的钢种有关： 冷拉热轧钢筋：塑性好，con可高些； 高强钢丝和热处理钢筋，故con应低些。3） con与施加预应力的方法有关： 对同种钢筋，先张法取值高于后张法。2、张拉控制应力con的确定LOGO16con上限:不宜超过上表规定的con；con下限:不应小
10、于0.4fptk。热处理钢筋 消除应力钢丝钢绞线 后张法 先张法 张拉方法钢筋种类 表中 为预应力钢筋强度标准值。允许张拉控制应力值 con LOGO17当符合下列情况之一时,上表所列数值可根据具体情况和施工经验作适当调整，可将其限值提高5%。(1)为了提高构件制作、运输及吊装阶段的抗裂性，而设置在使用阶段受压区的预应力钢筋。(2)为了部分抵消由于应力松弛、摩擦、分批张拉以及预应力钢筋与张拉台座间的温差因素产生的预应力损失，对预应力钢筋进行超张拉。张拉控制应力con的调整LOGO18其值可按下式计算： 式中:a锚具变形及钢筋回缩值,见下表；1锚具变形和钢筋内缩损失l1定义：指预应力钢筋张拉到c
11、on后，构件从制作到使用过程中，由于张拉工艺和材料特性等原因而不断降低的现象。 三、预应力损失:LOGO20预应力损失如图，宜按下式计算:摩擦损失计算简图若当采用电热后张法时,不考虑这项损失。2. 孔壁摩擦损失l2LOGO21LOGO23孔道成形方式孔道成形方式 k /m-1 预埋金属波纹管预埋金属波纹管 0.0015 0.25 预埋钢管预埋钢管 0.0010 0.30 橡胶管或钢管抽芯成型橡胶管或钢管抽芯成型 0.00140.55注： 1.表中系数也根据实测数据确定； 2.当采用钢丝束的钢质锥形锚具及类似形式的锚具时，尚应考虑锚环口处的附加摩擦损失，其值可根据实测数据确定；偏差系数K和摩擦系
12、数值LOGO24一端张拉两端张拉超张拉减少摩擦损失l2的措施LOGO253.温差损失l3设养护升温后，预应力筋与台座的温差为D t ，取钢筋的温度膨胀系数为110-5/，则有:96计算时,取D t =2025.当在钢模上生产预应力构件时,钢模和预应力钢筋同时被加热,无温差,则该项损失为零.LOGO26根据应力松弛的长期试验结果，规范取普通预应力钢丝和钢绞线：为超张拉系数，一次张拉时，取=1； 超张拉时，取=0.9。4.钢筋应力松弛损失l4LOGO275.砼收缩徐变损失l5一般情况下,对先张法构件的预应力损失，按下列公式计算：先张法A0=Ac+apAp+asAsLOGO28计算公式为：规范规定：
13、时，时，. 环形挤压损失l6LOGO29各阶段预应力损失值组合混凝土预压后（第二批）损失 混凝土预压前（第一批）损失 后张法构件 先张法构件 预应力损失值组合 规范规定当总损失值l =lI +lII小于下列数值时：先张法构件 100MPa后张法构件 80MPa四、预应力损失值的分阶段组合LOGO30先张法预应力损失的组合锚固变形损失l1温差损失l3钢筋松驰损失l4第一批损失l砼收缩徐变损失l5第二批损失l全部损失L施工阶段使用阶段LOGO31后张法预应力损失的组合锚固变形损失l1摩擦损失l2第一批损失l钢筋松驰损失l4第二批损失l全部损失L施工阶段使用阶段砼收缩徐变损失l5环形挤压损失l6LO
14、GO40放张后平衡条件一、先张法轴心受拉构件、施工阶段（）放松预应力钢筋，压缩混凝土（完成第一批预应力损失）解：11.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析先cpeLOGO41（）完成第二批损失由平衡条件先cpeLOGO42、使用阶段（）消压状态0N0N0由平衡条件得： 先N0pe0LOGO43（2）开裂轴力：平衡条件：先NcrNcrftkLOGO44（）加荷至构件破坏NuNu平衡条件：上式可作为使用阶段对构件进行承载力计算的依据。先LOGO45平衡条件、施工阶段（）在结构上张拉预应力钢筋至con，同时压缩混凝土二、后张法轴心受拉构件后LOGO46（）完成第一批损失平衡条件后LOGO47（）完
15、成第二批损失 由平衡条件：后LOGO48（）消压状态0N0N0由平衡条件：、使用阶段后LOGO49（2）开裂轴力：平衡条件：NcrNcrftk后LOGO50（）加荷至构件破坏NuNu平衡条件：注意：后张法中后LOGO51先张法后张法2、使用阶段：表达式相同先、后张法计算公式比较1、施工阶段LOGO52一、轴心受压构件的计算内容：施工阶段：包括张拉或放张钢筋对构件的承载力验算；吊装验算；构件张拉端或锚固区局部承压的验算；对于受弯构件还要验算变形。使用阶段：包括承载力验算和抗裂度验算。11.4 预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算（工05级无）LOGO53式中：轴向拉力设计值；结构截面所能承受的轴
16、向拉力设计值；预应力钢筋抗拉强度设计值；非预应力钢筋抗拉强度设计值。二、使用阶段正截面承载力计算计算公式：LOGO541、一级 严格要求不出现裂缝的构件，在荷载效应标准组合下应符合下列要求：2、二级 一般要求不出现裂缝的构件、在荷载效应标准组合下应符合下列要求：三、使用阶段裂缝控制验算在荷载效应的准永久组合下应符合下列要求：式中：荷载效应标准组合、准永久组合下抗裂验算边缘混凝土法向应力：LOGO55.三级允许开裂的轴心受拉构件 要求最大裂缝宽度，应符合下列规定： 最大裂缝宽度的计算公式：LOGO58混凝土法向应力应符合下列规定：对先张法 对后张法 四、施工阶段的承载力验算LOGO711.何为预
17、应力混凝土？与普通钢筋混凝土构件相比，预应力混凝土结构有何优缺点？2.为什么预应力混凝土构件必须采用高强钢材，且应尽可能采用高强度等级的混凝土？3.预应力混凝土分为哪几类？各有何特点？4.施加预应力的方法有哪几种？先张法和后张法的区别何在？试简述它们的优缺点及应用范围。思考题LOGO725.什么是张拉控制应力？为什么张拉控制应力取值不能高也不能低？6.预应力损失有哪几种？各种损失产生的原因是什么？计算方法及减小措施如何？先张法、后张法各有哪几种损失？哪些属于第一批，哪些属于第二批？7.什么是预应力钢筋的松弛？为什么短时间的超张拉可以减小松弛损失？8.施加预应力对轴心受拉构件的承载力有何影响？为
18、什么？LOGO75谢 谢（本章完）LOGO76LOGO77LOGO786）预应力混凝土的特点：1.提高了结构的抗裂能力2.增加了构件刚度。3.充分利用高强度材料4.扩大了结构的应用范围优点：缺点：1.施工工序多2.对施工技术要求高3.需要张拉设备、锚固夹具及劳动费用高c. 预应力反拱度不易控制。LOGO794）锚具：（1） 对锚、夹具的要求：A. 安全可靠，其本身具有足够的强度和刚度。B. 应使预应力钢筋在锚具内尽可能不产生滑移，以减少预应力损失。C. 构造简单，便于机械加工制作。D. 使用方便，省材料、价格低。LOGO80(2). 锚具的形式：锚具的型式繁多，按其构造形式及锚固原理，可分为三种基本类型：1.锚块锚塞型：由锚块和锚塞两部分组成图9-4 锚块锚塞型锚具LOGO812.螺杆螺帽型：由螺杆、螺帽和垫板三部分组成。图9-5 螺杆螺帽型锚具LOGO823.镦头型锚具：有张拉端和固定端两部分组成。图9-5 螺杆螺帽型锚具
