预应力混凝土构件

预应力混凝土构件预应力混凝土的基本知识一、一般概念1、钢筋混凝土的缺点算例：跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸为200×450，作用均布活荷载标准值=10kN/m，均布恒荷载=5kN/m。L＝L0L＝2L0采用高强度钢筋计算跨度(m).5.210.45.2截面尺寸200×450400×900200×450恒荷载(kN/m)5205活荷载(kN/m)101010弯矩设计值(kN.m)67.6513.9667.6钢筋强度(N/mm2)300300580配筋面积(mm2)6032106308弯矩标准值(kN.m)50.7405.650.7跨中挠度f(mm)16.4738.132.2钢筋应力(N/mm2)232264453裂缝宽度(mm)0.270.400.75钢筋混凝土的适用范围钢筋混凝土的缺点※抗拉强度低※自重大※不能充分利用高强材料2、预应力的基本概念3、预应力混凝土的原理可能产生以下三种情况:4、预应力在日常生活中的应用5、预应力混凝土的优点①提高构件的抗裂度；②提高了构件的刚度；③充分利用高强度材料；④提高构件的耐久性；⑤受剪承载力提高：①先张法：先张拉钢筋，后浇筑混凝土。二、施加预应力的方法预应力是靠钢筋和混凝土之间的黏结力传递。②后张法：先浇筑混凝土，后再张拉钢筋。预应力主要靠钢筋端部的锚具来传递。③后张无粘结预应力（1）预应力钢筋高强度；三、材料要求具有一定的塑性；良好的加工性能；与混凝土之间有较好的黏结力；◆对预应力钢筋的要求◆常用的预应力筋的种类※冷拉低合金钢筋※中高强钢丝※钢绞线※热处理钢筋（2）混凝土强度高；收缩、徐变小；快硬、早强；一、张拉控制应力σcon张拉控制应力是指张拉预应力钢筋时所控制的最大应力值。确定原则:既不能过高,也不能过低。9.2预应力混凝土构件设计的一般规定表张拉控制应力限值张拉控制应力限值[con]张拉方法钢筋种类先张法后张法预应力钢丝、钢绞线热处理钢筋0.75fptk0.70fptk0.75fptk0.65fptk不应小于0.4五、预应力损失及其组合（1）预应力损失的组成1）锚固回缩损失σl1当为直线型预应力钢筋时slEla1锚具变形和钢筋内缩值a（mm）锚具类别a支承式锚具（钢丝束镦头锚具等）：螺帽缝隙每块后加垫板的缝隙11锥塞式锚具（钢丝束的钢质锥形锚具等）5有顶压时5夹片式锚具无顶压时6~82）摩擦损失σl2（后张法）211lconkxe当0.2kx2()lconkx钢丝束、钢绞线摩擦系数孔道成型方式预埋金属波纹管预埋钢管抽芯成型无粘结预应力钢绞线0.00150.00100.00150.00350.250.250.550.093）温差损失σl3（先张法）4）钢筋应力松弛损失σl4钢丝和钢绞线普通松弛：conptkconlf)5.0(4.04低松弛：当con≤0.7fptk时，conptkconlf)5.0(125.04当0.7fptkcon≤0.8fptk时，conptkconlf)575.0(2.04ψ为超张拉系数，一次张拉时，取ψ=1；超张拉时，取ψ=0.9。当con≤0.5fptk时，l4=0。热处理钢筋一次张拉超张拉先张法构件151/28045151/2804555cupclcupclff后张法构件151/28035151/2803555cupclcupclff5）收缩徐变损失σl5先张法构件00AAAAAAspsp后张法构件nspnspAAAAAA6）用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失σl6（后张法）当d≤3m，σl6=30MPa，当d＞3m，不考虑该项损失。（2）预应力损失值的组合预应力损失的组合预应力损失的组合先张法构件后张法构件混凝土预压前（第一批）损失lIl1+l2+l3+l4l1+l2混凝土预压后（第二批）损失lIIl5l4+l5+l6《规范》规定当总损失值l小于下列数值时，按下列数值取用：先张法构件100MPa后张法构件80MPa10.2预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析一、先张法1、施工阶段应力分析弹性压缩应力损失pcEppccpleEE由平衡条件ssppcppeAAAspcEsppcppcEplconAAA)(1混凝土应力00)(ANAApplconpc混凝土应力005)(ANAAApslplconpcssppcppeAAA由平衡条件slpcEsppcppcEplconAAA)()(52、使用阶段应力分析第十章预应力混凝土构件受力性能分析10.1轴心受拉构件（1）消压状态00ANpc消压轴力lconp0pcpccNcAN00pc第十章预应力混凝土构件受力性能分析10.1轴心受拉构件（2）开裂轴力：tkpcpccfAN0当时0)(AfNtkpccr（3）开裂后：00spsppAANNNAANsppAANN00NNcr，在裂缝截面轴力全部由钢筋承担，即第十章预应力混凝土构件受力性能分析10.1轴心受拉构件（4）极限轴力：syppyuAfAfN当预应力筋的应力达到起抗拉强度时，达到极限轴力二、后张法混凝土预压应力弹性压缩应力损失=0npnplconpcANAA)(npnslplconpcANAAA5)(1、施工阶段应力分析第十章预应力混凝土构件受力性能分析10.1轴心受拉构件（1）消压状态pcElconp02、使用阶段应力分析0pc00ANpc消压轴力pcpccNcAN0第十章预应力混凝土构件受力性能分析10.1轴心受拉构件（2）开裂轴力：tkpcpccfAN0当时0)(AfNtkpccr（3）开裂后：00spsppAANNNAANsppAANN00NNcr，在裂缝截面轴力全部由钢筋承担，即第十章预应力混凝土构件受力性能分析10.1轴心受拉构件（4）极限轴力：syppyuAfAfN当预应力筋的应力达到起抗拉强度时，达到极限轴力三、先、后张法的比较1、施工阶段的比较先张法后张法1、施工阶段计算构件面积时：先张法用A0，后张法用An2、条件相同的轴拉构件，先张法的预应力钢筋中的有效预应力比后张法小。3、先张法的混凝土预压力小于后张法。pcEPlconplconp00)(ANAApplconpc005)(ANAAApslplconpcnpnslplconpcANAAA5)(npnplconpcANAA)(2、使用阶段的比较无论先张法还是后张法，N0、Ncr的计算公式具有对应相同的形式，只是计算时不同；pc四、预构件与普构件比较①施工阶段钢筋和混凝土所处的应力状态不同；②预构件出现裂缝比普构件迟得多，但开裂荷载与破坏荷载接近；③预构件与条件相同的普构件承载力相同；一、使用阶段的验算1、正截面强度计算：0yspypNfAfA2、抗裂验算：Ⅰ、对严格要求不出现裂缝的构件（一级构件）00pckAN10.3预应力混凝土轴心受拉构件的计算Ⅱ、对一般要求不出现裂缝的构件（二级构件）标准组合：准永久组合：tkpcfANk000pcqANspteteAAAⅢ、对允许出现裂缝的构件（三级构件）)08.09.1(2.2maxteeqsskdcEwsppkskAANN0二、施工阶段局部受压验算（1）局部承压时的应力分布n1.35lclclFfA（2）局部受压承载力计算Ⅰ、端部受压截面尺寸验算不满足时:※加大局部受压面积；※调整锚具位置；※提高混凝土强度等级。Ⅱ、局部受压承载力计算n2lclcvcorylFffAcorcorlAA111222ssvcornAlnAlAs14ssvcorAds方格网配筋螺旋式配筋1、理解预应力混凝土的基本概念和受力特点；2、了解预应力混凝土的分类与预应力钢筋的张拉方法；3、了解锚夹具特点、预应力钢筋的种类；4、熟练掌握张拉控制应力的概念及预应力损失的计算；5、掌握预应力轴心受拉构件各阶段的截面应力分析方法；6、了解预应力轴心受拉构件抗裂度验算、施工阶段的验算方法；7、熟悉后张法构件端锚区的局部受压概念。本章的主要内容