6预应力砼构件简介

建筑力学与结构泰州职业技术学院建筑工程学院6预应力砼构件简介6预应力砼构件简介本章主要学习预应力砼的概念施加预应力的方法预应力砼的构造要求先张法后张法普通钢筋砼的缺点混凝土抗裂性能差。砼开裂，使构件的刚度降低，变形增大。在使用荷载作用下，构件通常是带裂缝工作。裂缝的存在使构件不适用于高湿度及侵蚀性环境。当砼裂缝宽度限制在0.2~0.3mm，则钢筋的应力仅为150~250N/mm2，因此，高强度钢筋不能充分利用。结构自重大。对使用上不允许开裂的构件、大跨度构件、承受动力荷载的结构构件、承受重荷载的结构构件，普通钢筋砼不适用。6预应力砼构件简介6.1预应力砼的基本原理6.1.1预应力砼的概念6预应力砼构件简介普通钢筋砼的缺点由于混凝土的抗拉性能很差，使得钢筋砼构件出现了两个问题：1、钢筋砼受拉、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。解决问题，首先想到的方法：1、加大截面尺寸——自重过大；2、采用高强度钢筋——裂缝过宽，无法满足使用要求；3、提高砼强度等级——抗裂性能提高不明显。继续思考：能否借助砼较高的抗压能力来弥补其抗拉能力的不足？改善砼抗裂性能的有效途径----预应力混凝土6预应力砼构件简介预应力砼的概念截面下部受压，上受拉。截面下部受拉，上受压。砼受拉区的应力已大为减小，或受压。6预应力砼构件简介预应力砼的概念预先在砼受拉区施加压应力，使其减小或抵消荷载引起的拉应力，将构件受到的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态，从而控制裂缝宽度，甚至可以使构件不产生裂缝。预应力砼结构：在构件受荷之前，预先对砼受拉区施加压应力的结构。6预应力砼构件简介生活中使用预应力的实例6预应力砼构件简介0ccttkcctf0tkcctf受拉边缘处于受压状态，不会出现开裂拉应力小于砼的抗拉强度，一般不会出现开裂产生裂缝，但砼开裂明显推迟，裂缝宽度也显著减小6预应力砼构件简介预应力砼的分类0ccttkcctf0tkcctf受拉边缘处于受压状态，不会出现开裂拉应力小于砼的抗拉强度，一般不会出现开裂产生裂缝，但砼开裂明显推迟，裂缝宽度也显著减小全预应力砼：在使用荷载下，截面受拉区砼中不出现拉应力。有限预应力砼：在使用荷载下，截面受拉区砼中允许出现拉应力，但拉应力不超过砼抗拉强度标准值ftk。部分预应力砼：在使用荷载下，截面上允许出现裂缝，但需限制最大裂缝宽度。6预应力砼构件简介预应力砼的特点延缓砼构件的开裂，提高构件的抗裂性和抗渗性，改善结构的耐久性；提高构件刚度大，减小变形；充分利用高强度材料，节约材料，减轻自重；应用广泛，如大跨度构件、承受动力荷载的结构构件、承受重荷载的结构构件。缺点：构造、施工和计算均较钢筋砼构件复杂，且延性较差。注意：预应力砼不能提高构件的承载能力。即：当截面和材料相同时，预应力砼与普通钢筋砼构件的承载能力相同。6预应力砼构件简介6.1.2施加预应力的方法1.先张法先张拉预应力钢筋，然后浇筑砼的施工方法。张拉钢筋至控制应力用锚具临时固定预应力钢筋浇筑砼，养护至设计强度75%以上切断放松钢筋预应力钢筋回弹，依靠钢筋与砼之间的粘结力建立砼预压应力6预应力砼构件简介1.先张法先张拉预应力钢筋，然后浇筑砼的施工方法。主要工艺：穿钢筋→张拉钢筋→浇筑砼，养护至75％→切断钢筋。优点：工艺简单，工序少，工厂化生产，质量易保证，省去永久性锚具，成本较低。缺点：需要台座，一次性投资较大，不适合现场施工。6预应力砼构件简介1.先张法先张拉预应力钢筋，然后浇筑砼的施工方法。台座6预应力砼构件简介1.先张法先张拉预应力钢筋，然后浇筑砼的施工方法。锚具6预应力砼构件简介线杆连接器6预应力砼构件简介张拉设备6预应力砼构件简介先浇筑砼，后张拉预应力钢筋的施工方法。6.1.2施加预应力的方法2.后张法浇筑砼，预留孔道，养护至设计强度的75%穿预应力钢筋压力灌浆依靠两端工作锚具建立砼预压应力张拉钢筋，用锚具固定6预应力砼构件简介优点：预应力钢筋直接在构件上张拉，无需台座，可在施工现场生产，直线配筋或曲线配筋。缺点：工序多，工艺复杂，工期较长，需工作锚具，耗钢多，成本较高。先浇筑砼，后张拉预应力钢筋的施工方法。2.后张法主要工艺：留孔道，浇筑砼，养护至75％→穿钢筋→张拉钢筋，锚固→灌浆。6预应力砼构件简介后张法6预应力砼构件简介3.先张法与后张法比较（１）张拉顺序先张法——先张拉钢筋，后浇筑砼后张法——先浇筑砼，后张拉钢筋（２）工艺过程先张法——穿钢筋→张拉钢筋→浇筑砼，养护至75％→切断钢筋后张法——留孔道，浇筑砼，养护至75％→穿钢筋→张拉钢筋，锚固→压力灌浆（３）预压应力的建立先张法——依靠钢筋与砼之间的粘结力，砼达到设计强度75％以上，方可切断钢筋后张法——依靠两端工作锚具建立砼预压应力，砼达到设计强度75％以上，方可张拉钢筋时6预应力砼构件简介3.先张法与后张法比较（４）优点先张法——工艺简单，工序少，工厂化生产，质量易保证，省去永久性锚具，成本较低。后张法——预应力钢筋直接在构件上张拉，无需台座，可在施工现场生产，直线配筋或曲线配筋。（５）缺点先张法——需要台座，一次性投资较大，不适合现场施工。后张法——工序多，工艺复杂，工期较长，需工作锚具，耗钢多，成本较高。（６）适用范围先张法——适用于工厂化生产，适宜生产中、小型构件。后张法——适用于大型预应力砼构件。6预应力砼构件简介6.1.3张拉控制应力、预应力损失张拉控制应力：在张拉预应力钢筋时所达到的规定应力，用σcon表示。预应力损失是预应力砼结构设计和施工中的一个关键问题。引起预应力损失的原因很多，如，锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失；砼加热养护时，预应力钢筋与台座间温差引起的预应力损失；预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失；混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失；螺旋式预应力钢筋局部挤压混凝土引起的预应力损失。必须采取措施减小预应力损失。预应力损失：预应力砼构件在制作和使用过程中，预应力钢筋的张拉应力值不断降低的现象。张拉控制应力不宜过低或过高，与材料及施工方法有关。6预应力砼构件简介6.2.1钢筋6.2预应力砼的材料及构造要求宜采用热处理钢筋、消除应力钢丝、钢绞线。强度高；良好的塑性、可焊性；良好的的粘结性；低松弛。钢绞线消除应力钢丝6预应力砼构件简介预应力钢绞线6预应力砼构件简介6.2预应力砼的材料及构造要求6.2.2砼不低于C30，当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，不宜低于C40。强度高；快硬、早强；收缩、徐变小。6.2.3锚具和夹具夹具：能够重复使用的工具（工具式，先张法）锚具：永久固定在构件上的工具（工作式，后张法）。常见的有：螺丝端杆锚具，JM型锚具，弗式锚具，镦头锚具等。6预应力砼构件简介JM型锚具：由锚环和扇形夹片组成。6预应力砼构件简介QM型锚具：由锚板和夹片组成。可用于锚固单根或多根钢绞线。6预应力砼构件简介XM型锚具：由锚板和夹片组成。螺丝端杆锚具：由螺丝端杆和螺帽组成。6预应力砼构件简介镦头锚具：由锚环、螺母及锚板组成。主要用于锚固多根直线预应力高强钢丝。