预应力混凝土结构.pdf

预应力混凝土结构Prestressed Concrete Structure10.08.2022精选ppt1预应力混凝土结构-Prestressed Concrete Structure一、预应力混凝土的概念二、施加预应力的方法三、预应力混凝土的基本受力分析四、预应力混凝土的材料及锚夹具五、张拉控制应力和预应力损失六、预应力混凝土轴心受拉构件受力性能分析七、受弯构件受力性能分析八、预应力混凝土构件的设计10.08.2022精选ppt2第1节 预应力混凝土的概念、钢筋混凝土的缺欠9k=10kN/m t nnnnnnnnmA O跨度为5.2 m的简支梁，截面尺寸为2 00X450mm2,作用均布活荷载标准值0k=10kN/m,均布恒荷载gk=5kN/m。10.08.2022 精选 ppt 3跨度增加一倍跨度增加两倍L。5.2m10.4m2 0.8mb X h200 X 450400 X 900800 X 1 900自重以5kN20kN80kNM6 7.6 kN.m5 1 3.96kN.m5948.8kN.mfyII 级 3 10II 级 3 10II 级 3 1 0As26 0 3 mm22 10 6mm21 2 6 5 0mmMs50.7kN.m405.6kN.m4867.2kN.mL 0 力:300L 016.4=317L 038.1=273L 088.8=234bss2 3 2M PaWmax=30.2510.08.2022精选ppt4产生上述问题原因主要是因为混凝土的抗拉强度太低，导致 受拉区混凝土过早开裂，截面抗弯刚度显著降低。钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，如为增加刚度而加大截 面尺寸，会导致自重进一步增大，形成恶性循环。如增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，造 成浪费。采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯 刚度基本与配筋面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。裂缝宽度与钢筋应力基本成正比，一般此=。60.8)%，如 配筋按正截面承载力计算，Ms下.=(0.50.7加。对于H级钢 筋，人=3 00MPa,q=1502 10Mpa,裂缝宽度已达(0.15 0.2 5)mmo如采用VI级高强钢筋，6=580MPa,则=290 406 Mpa,裂缝宽度已远远超过容许限值。10.08.2022精选ppt5、预应力的基本概念N Ne hp p pb=-+-pc N I 2hM h N Ne h，“p p p=-(-+-一Z 2 A I 2精选ppt610.08.2022（拉）I“压）nnmnmmmnwn鼠压）。式拉）。（压或拉）二XTfTT%-%（拉）（C）预应力混凝土简支梁Q）预压力作用下；3）外荷载作用下;G）预压力与外荷虢共同作用下10.08.2022精选ppt7F-7由于预加应力外C较大，受拉。c/边缘仍处于受压状态，不会 M h N p N pc。hJ 出现开裂；丁十丁三b-b v O c pc受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混 凝土的抗拉强度，一般不会出现开裂；O CT CT f I c pc t/c10.08.2022精选ppt8K图叵0()木桶板,竹箍环向拉力(c)预压应力10.08.2022精选ppt9运动方向锯木引起 的压应力（C）10.08.2022精选ppt10Figure 12.1 Typical examples of tension members.11Cast-inplace concrete(CIPC)4Precast prestressed concrete(PPC)Figure 9.1 Typical cross sections of composite beams.预应力混凝土结构-Prestressed Concrete Structure一、预应力混凝土的概念二、施加预应力的方法三、预应力混凝土的基本受力分析四、预应力混凝土的材料及锚夹具五、张拉控制应力和预应力损失六、预应力混凝土轴心受拉构件受力性能分析七、受弯构件受力性能分析八、预应力混凝土构件的设计10.08.2022精选ppt13第2节施加预应力的方法、先张法10.08.2022精选ppt14先张发主要工序示意图Q）粥筋就位I 张拉钢筋,M 他时固定钢筋.浇灌混凝土井养护，3）放松钢筋.钢斯回端.混凝土受预压10.08.2022精选ppt1510.08.2022精选ppt16传递长度/tr10.08.2022精选ppt17:、后张法10.08.2022精选ppt18后张法精选ppt灌浆（c）（d）后张法主要工序示意图Q）制作构件，预留孔道，穿入预应力钢筋；S）安装千斤顶，Q）张拉 婀筋,锚住钢筋，拆除千斤顶、孔道压力通浆10.08.2022精选ppt20%10.08.2022精选ppt21无粘结预应力混凝土一定要有非预应力筋锚具的可靠性高强钢丝的可靠度10.08.2022精选ppt22无16结预应力平板铺筋预应力混凝土结构-Prestressed Concrete Structure一、预应力混凝土的概念二、施加预应力的方法三、预应力混凝土的基本受力分析四、预应力混凝土的材料及锚夹具五、张拉控制应力和预应力损失六、预应力混凝土轴心受拉构件受力性能分析七、受弯构件受力性能分析八、预应力混凝土构件的设计10.08.2022精选ppt25第3节 预应力混凝土的基本受力分析、截面应力计算N Ne p p pMb c=b=-+-ypcN IN p-+AN e p p-y)10.08.2022精选ppt26、截面受力特点精选ppt27预应力混凝土受弯构件是依靠内力臂的变化来抵抗外 弯矩的作用，在受力过程中预应力筋一直承受较大的 拉力Np,而截面混凝土则一直主要承受压力C。钢筋混凝土受弯构件开裂后，内力臂基本保持不变，而钢筋拉力T和压区混凝土的压力C随弯矩增长而不断 增大。预应力混凝土的这种受力特点，充分利用了钢筋抗拉 强度和混凝土抗压强度高特性，可以使得高强度材料 强度高的性能得以发挥。10.08.2022精选ppt28三、平衡荷载概念12 二 一 g/1*)2 宓21 g I取%二-二8 N p2(Lx x)e=4e-P 0 210.08.2022精选ppt298一。当*gk时，曲线预应力筋对混 凝土产生横向分布压力恰好抵 消梁均布恒荷我k。按这种方法设计的预应力混凝 土结构称为平衡荷载法。10.08.2022稽选ppt30预应力混凝土结构-Prestressed Concrete Structure一、预应力混凝土的概念二、施加预应力的方法三、预应力混凝土的基本受力分析四、预应力混凝土的材料及锚夹具五、张拉控制应力和预应力损失六、预应力混凝土轴心受拉构件受力性能分析七、受弯构件受力性能分析八、预应力混凝土构件的设计10.08.2022精选ppt31第4节预应力混凝土的材料及锚夹具一、预应力钢筋预应力钢筋的强度越高越好。而且在预应力混凝土制作和使用过程中，由于种种原因，预 应力筋中预先施加的张拉应力会产生损失，因此，为使得扣 除应力损失后仍具有较高的张拉应力，也必须使用高强钢筋（丝）作预应力筋。为避免在超载情况下发生脆性破断，预应力筋还必须具有一 定的塑性。同时还要求具有良好的加工性能，以满足对钢筋 焊接、徼粗的加工要求。对钢丝类预应力筋，还要求具有低松弛性和与混凝土良好的 粘结性能，通常采用刻痕或压波方法来提高与混凝 土粘结强度。10.08.2022精选ppt321、冷拉低合金钢筋通常将IV级热轧钢筋经冷拉后作为预应力筋，抗拉强度可 达580Mpa。为解决粗直径钢筋的连接问题，钢筋表面轧制成不带纵向 肋的精制螺纹，可用套筒直接连接。但随着近年来高强钢丝和钢绞线的大量生产，这种预应力 筋的应用已很少。10.08.2022套筒 精选ppt332、中高强钢丝中高强钢丝是采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到。中强钢 丝的为80012 00MPa，高强钢丝的强度为14701860MPa。钢丝直径为39mm。为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面可采用刻痕或压波，也可制成螺旋肋。刻痕钢丝螺旋肋钢丝10.08.2022精选ppt34消除应力钢丝：钢丝经冷拔后，存在有较大的内应力，一般 都需要采用低温回火处理来消除内应力。消除应力钢丝的比 例极限、条件屈服强度和弹性模量均比消除应力前有所提高,塑性也有所改善。10.08.2022精选ppt353、钢绞线钢绞线是用2、3、7股高强钢丝扭结而成的一种高强预应力筋,其中以7股钢绞线应用最多。7股钢绞线的公称直径为9.515.2 mm,通常用于无粘结预应力筋，强度可高达1860Mpa。2股和3 股钢绞线用途不广，仅用于某些先张法构件，以提高与混凝土的 粘结强度。10.08.2022精选ppt364、热处理钢筋用热轧中碳低合金钢经过调质热处理后制成的高强度钢筋，直 径为610mm,抗拉强度为1470Mpa。除冷拉低合金钢筋外，其余预 应力筋的应力-应变曲线均无明 显屈服点，采用残余应变为 0.2%的条件屈服点作为抗拉强 度设计指标。0.2%10.08.2022精选ppt37预应力钢筋强度标准值和设计值(N/mm2)种类/pt kfp消除应力钢丝 螺旋肋钢丝84力914701570167017701250118011101040400刻痕钢丝中5、中71470157011101040360钢绞线二股d=10.0d=12.017201220360三股d=10.8d=12.917201220360七股d=9.5 d=ll.l d=12.7 d=15.2186018601860186018201720132013201320132012901220360热处理钢筋40Si2Mn(d=6)48Si2Mn(d=8.2)45Si2Cr(d=10)1470104040010.08.2022 精选 ppt 38二、混凝土预应力混凝土要求采用高强混凝土 可以施加较大的预压应力，提高预应力效率；有利于减小构件截面尺寸，以适用大跨度的要求；具有较高的弹性模量，有利于提高截面抗弯刚度，减少预压时 的弹性回缩；徐变较小，有利于减少徐变引起的预应力损失；与钢筋有较大粘结强度，减少先张法预应力筋的应力传递长度;有利于提高局部承压能力，便于后张锚具的布置和减小锚具垫 板的尺寸；强度早期发展较快，可较早施加预应力，加快施工速度，提高 台座、模具、夹具的周转率，降低间接费用一般预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C3 0,当采用高强钢丝时不低于C40。10.08.2022 精选 ppt 39三、锚具和夹具焊接接头10.08.2022精选ppt40固定端锚具(b)(c)%D S 1 11,S(a)0 A 5(b)(O%第i区10.08.2022精选ppt41混凝土挤压10.08.2022精选ppt42夹片式锚具10.08.2022精选ppt4315XM QM10.08.2022精选ppt4410.08.2022精选ppt4531010.08.2022精选ppt4610.08.2022精选ppt4710.08.2022sispp-4 oc1修国吗D；9 1叫写拈吗3110.08.2022精选ppt4910.08.2022精选ppt50预应力混凝土结构-Prestressed Concrete Structure一、预应力混凝土的概念二、施加预应力的方法三、预应力混凝土的基本受力分析四、预应力混凝土的材料及锚夹具五、张拉控制应力和预应力损失六、预应力混凝土轴心受拉构件受力性能分析七、受弯构件受力性能分析八、预应力混凝土构件的设计10.08.2022精选ppt51第5节 张拉控制应力和预应力损失、张拉控制应力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A；c。口除以预应力筋面积4得到的应力称为张拉控制应力40。Np,cona=conA它是预应力筋在在构件受荷以前所经受的最大应力。张拉控制应力4。取值越高，预应力筋对混凝土的预压作用 越大，可以使预应力筋充分发挥作用。但取值过高，可能会在张拉时引起破断事故，产生过大 应力松弛。因此，规范规定了张拉控制应力限值a。/。10.08.2022精选ppt52张拉控制应力限值。钢筋种类张拉方法先张法后张法预应力钢丝、钢绞线0.75 Tptk0.75 加热处理钢筋0.70tk0.65tk10.08.2022精选ppt53因为对预应力筋的张拉过程是在施工阶段进行的，同时张拉 预应力筋也是对它进行的一次检验，所以表中4。/是以预应力 筋的标准强度给出的，且q。/可不受抗拉强度设计值的限制。在下列情况下,4onl可提高。为提高构件在施工阶段的抗裂性能，而在使用阶段受压区内 设置的预应力筋；为部分抵消应力松弛、摩擦、分批张拉和温差产生预应力损 失。为避免的取值过低，影响预应力筋充分发挥作用，规范规定%n不应小于。/ptk。10.08.2022精选ppt54二、预应力损失预应力筋张拉后，由于混凝土和钢材的性质以及制作方法上 原因，预应力筋中应力会从逐步减少，并经过相当长的 时间才会最终稳定下来，这种应力降低现象称为预应力损失。由于最终稳定后的应力值才对构件产生实际的预应力效果。因此，预应力损失是预应力混凝土结构设计和施工中的一个 关键的问题。过高或过低估计预应力损失，都会对结构的使用性能产生不 利影响。10.08.2022精选ppt55由于预应力的通过张拉预应力筋得到，凡是能使预应力筋 产生缩短的因素，都将引起预应力损失，主要有：锚固损失：锚具变形引起预应力筋的回缩、滑移。摩擦损失：在预应力筋张拉过程中，后张法预应力筋与孔 道壁之间的摩擦，先张法预应力筋与锚具之间以及折点处 的摩擦，也会使张拉应力造成损失。混凝土的收缩和徐变引起的损失。松弛损失：长度不变的预应力筋，在高应力的长期作用下 会产生松弛，会引起预应力损失。温差损失：先张法中的热养护引起的温差损失。弹性压缩损失：混凝土弹性压缩，后张法中后拉束对先张 拉束造成的压缩变形而产生分批张拉损失等。10.08.2022 精选 ppt 561、锚固损失01预应力筋张拉后锚固时，由于锚具受力后变形、垫板缝隙的挤 紧以及钢筋在锚具种的内缩引起的预应力损失记为01。对直线预应力筋,ab=E l s锚具变形和钢筋内缩值4（mm）锚具类别a支承式锚具（钢丝束徼头锚具等）：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夹片式锚具10.08.2022 精诜 ppt有顶压时5无顶压时68572、摩擦损失02摩擦损失是指在后张法张拉钢筋时，由于预应力筋与周围接 触的混凝土或套管之间存在摩擦，引起预应力筋应力随距张拉 端距离的增加而逐渐减少的现象。直线预应力筋曲线预应力筋10.08.2022精选ppt58Det ail A10.08.2022精选ppt59dF=kN djc i p取dx=rd3 Np=q4Pp-dx=TV-d O pdF=4 db=dF+dF p p 1 2=(77-1-jdycr 4 ciO p pd bp-=(tcf+)夕bpIxTrz-10.08.2022精选ppt60/7CT一(kr+)夕 eP3为张拉端与计算截面曲线部 分的切线夹角（rad）设该夹角很小，可近似取张拉 端到计算截面的距离x=。，则摩擦损失力为，bc on(rex+jli0)e张拉端计算截面n摩擦预应力损失0 12人 9 0.2con.扣除。/2后的实际预拉应力CT-1210.08.2022精选ppt61钢丝束钢绞线摩擦系数孔道成型方式K预埋金属波纹管0.00150.2 5预埋钢管0.00100.2 5抽芯成型0.00150.5 5无粘结预应力钢绞线0.0 0 3 50.0 9注：1、当有可靠的试验数据资料时，表列系数值可根据实测数据确定；2、当采用钢丝束的钢质徘形锚具及类似形式锚具时，尚应考虑锚杯口处的附加摩擦损失，其值可根据实测数据确定；3、无粘结预应力钢绞线的数据适用于由公称直径 12.70mm 或1 5.2 0 m m钢线线制成的无粘结预应力钢筋。10.08.2022精选ppt62对于曲线预应力筋张拉锚固时，由于锚具变形和钢筋内缩 使预应力筋有回缩的趋势，从而产生反向摩擦力以阻 止其内缩。CIf即在距张拉端力反向摩擦力只在一定的影响长度Xm）内发生,处，预应力筋的内缩值为零。10.08.2022精选ppt6310.08.2022精选ppt6410.08.2022精选ppt65减少摩擦损失的措施一端张拉两端张拉超张拉10.08.2022精选ppt663、热养护损失03为缩短先张法构件的生产周期，常采用蒸汽养护加快混凝土 的凝结硬化。升温时，新浇混凝土尚未结硬，钢筋受热膨胀，但张拉预应力 筋的台座是固定不动的，亦即钢筋长度不变，因此预应力筋中 的应力随温度的增高而降低，产生预应力损失03。降温时，混凝土达到了一定的强度，与预应力筋之间已具有粘 结作用，两者共同回缩，已产生预应力损失?无法恢复。设养护升温后，预应力筋与台座的温差为取钢筋的温 度膨胀系数为1X10-5/C,则有，10.08.2022精选ppt674、钢筋松弛损失功钢筋在高应力长期作用下具有随时间增长产生塑性变形的性质。在长度保持不变的条件下，应力值随时间增长而逐渐降低，这 种现象称为松弛。应力松弛与初始应力水平和作用时间长短有关。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：低松弛预应力钢丝和钢绞线：当“S07/ptk时，=0.1 ptkCT=O.4”(一 O.5)b Z4 k /corrptk当 07/ptkV40S0tk 时，%4=O.2”(bcono.5)bcon“为超张拉系数，一次张拉时，取上1；超张拉时，取好0.9。当40$0yptk时，可不考虑应力松弛损失，即取巧4=0。10.08.2022 精选 ppt 685、收缩徐变损失%混凝土的收缩和徐变，都会导致预应力混凝土构件长度的缩短,预应力筋随之回缩，引起预应力损失。由于收缩和徐变是同时随时间产生的，且影响二者的因素相同 时随变化规律相似，规范将二者合并考虑。规范对混凝土收缩和徐变引起的损失，按下列公式计算：先张法后张法A+A pP 二A+ApP 二A10.08.2022精选ppt70三、预应力损失的组合预应力混凝土构件从预加应力开始即需要进行计算，而预应力 损失是分批发生的。因此，应根据计算需要，考虑相应阶段所 产生的预应力损失。混凝土预压前完成的损失为;混凝土预压后完成的损失3no根据上述预应力损失发生时间先后关系，具体组合见表。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S31+32+33+34+切2混凝土预压后 向，箫二批）损失狈35-精选ppt-94+35考虑到预应力损失计算的误差，在总损失计算值过小时，产 生不利影响，规范规定当总损失值0=%+为I小于下列数 值时，按下列数值取用：先张法构件 lOOMPa后张法构件 80MPa四、混凝土弹性压缩引起的损失/先张法构件放张时，预应力筋与混凝土一起受压缩短，引起预 应力筋应力降低。设混凝土预压应力在弹性范围，则根据钢筋与混凝土共同变形 的条件，可得混凝土弹性压缩引起的损失/为：EP b=b=a b le pc E pcE c1U.U5.2U22对后张法构件，当一次张拉 所有预应力筋时，无弹性压 一,缩损失。精选 72一预应力混凝土结构-Prestressed Concrete Structure一、预应力混凝土的概念二、施加预应力的方法三、预应力混凝土的基本受力分析四、预应力混凝土的材料及锚夹具五、张拉控制应力和预应力损失六、预应力混凝土轴心受拉构件受力性能分析七、受弯构件受力性能分析八、预应力混凝土构件的设计10.08.2022精选ppt73第6节 预应力混凝土轴心受拉构件受力性能分析一、施工阶段1、先张法构件Pre-tension放张前Zq丁 CZT放张后平衡条件(OIczr=pulC 巨 JPo完成第 批损失b=b c pell精选ppt10.08.2022=c ruc na c zr74、1、施工阶段先张法构件Pre-tension放张一 刖放张 后完成第二 批损失精选ppt平衡条件(OIcy=pulC 巨 JPo(sr cr con I pCT=pc，+cc c E pNpO式中3、以、%和Npo为概括符号，即按不同的阶段 代表相应阶段的预应力损失、应力和预应力筋合力 取值即可。10.08.2022精选ppt762、后张法构件-Post-tension如所有钢筋同时张拉，则后张法构件无弹性压缩应力损失(%=0)。因此扣除预应力损失后预应力筋承受的拉力直接与混 凝土承受的压力平衡，故由平衡条件，采用概括符号可得混凝 土的预压应力：10.08.2022精选ppt77先张法后张法(sr sr)4 TT con I p pb=pcN+a N c JE jpCcr b con I p 有无弹性压缩损失/是先张法与后张法计算公式的差异所在 假定两张拉方法的4。口和3相同，则Npo和外的数值相等，但 先张法构件有弹性压缩损失，而后张法构件无弹性压缩损失，故得到的外c不等，先张法小于后张法。预应力筋中应力也不相等，先张法的预应力筋应力除需扣除Q 夕卜，还要扣除弹性压缩损失，而后张法构件则仅需扣除3。10.08.2022 精选 ppt 78二、使用阶段虽然先张法和后张法在施工阶段的应力计算有所差别，但混 凝土中建立起预压应力后开始施加外荷载，两者的受力过 程是相同的。由于混凝土预先受到预压应力令C，因此轴向拉力N产生的拉 应力4,需先抵消c，才能使混凝土进入受拉。故在达到混凝土抗拉强度Ak之前，可按弹性材料力学用换算 截面方法确定的截面拉应力，即预应力筋的应力增量10.08.2022精选ppt791、消压状态当 b b=b=0 时 c pc pc先 b=b-b,/J jpG con I消压轴力后 于o 一旺。厂吁消压状态是预应力混凝土构件计算中的一个重要概念，它相当 于非预应力构件的起始状态。从消压状态开始，以后荷载增量（N-N。）产生的应力增量与 非预应力混凝土构件从零开始加荷产生的应力类似。先张法后张法10.08.2022精选ppt802TV时3、开裂后：N*,在裂缝截面轴力全部由预应力筋承担，即N-NA crA10.08.2022精选ppt814、极限轴力:当预应力筋的应力达到起抗拉强度时，达到极限轴力N=f A py p10.08.2022精选ppt82ft 0 At w&“6 Afi N XffPyO pO夕+Sp,pO+aEftk+04010.08.2022精选ppt8310.08.2022精选ppt84bI，张拉终止张拉zezo&O 110.08.2022精选ppt85预应力混凝土结构-Prestressed Concrete Structure一、预应力混凝土的概念二、施加预应力的方法三、预应力混凝土的基本受力分析四、预应力混凝土的材料及锚夹具五、张拉控制应力和预应力损失六、预应力混凝土轴心受拉构件受力性能分析七、受弯构件受力性能分析八、预应力混凝土构件的设计10.08.2022精选ppt86第7节受弯构件受力性能分析、施工阶段1、先张法构件 0 con 0/放张前10.08.2022精选ppt87、施工阶段1、先张法构件10.08.2022精选ppt8810.08.2022精选ppt892、，c on I，_，c on CT=pcNp-十A.n后张法受弯构件施工阶段应力分析N ep pnIn10.08.2022精选ppt90、使用阶段无论是先张法还是后张法，施加外弯矩”后，预应力筋与 混凝土是共同变形的。因此在达到混凝土抗拉强度Kk之前，可按弹性材料力学按 换算截面惯性矩来确定由弯矩产生的截面应力，即M0=yn 拉为正 c 0 CT=OC CTp E c10.08.2022精选ppt91jut梁底边应力 b b=y。c pc OZ?pc，o1、消压弯矩”o当外弯矩M 产生的截面受拉边缘的拉应力q恰好抵消混凝 土的预压应力时，这时的弯矩称为消压弯矩弧，=b Wpc 05力为换算截面对受拉边缘的弹性抵抗矩10.08.2022精选ppt922、开裂弯矩Hr=0.2 56X6=1.53 6截面抵抗矩塑性系数，与 截面形状和截面高度有关Xn/t k实际应力分布2入，二0.25无u 厂 一/tk1 2(1 20、y m=r .0.7+I h/。)三角形分布=y f TV=y f b h，tk c tk6矢国若石斯 fif丁多：FR7zrf白勺丁方武坛看Tl-BH多FITE不Zz/AZ?/Z?2A/7r2Zz/ZzZ?/Z?2A/7r 2 ap2z*sOzz O/、O10.08.2022精选ppt102三、一般受弯构件预压应力的计算一般预应力混凝土受弯构件 的截面配筋，还配置一定非预 应力钢筋4和4由于收缩徐变变形使非预应 力筋也产生与收缩徐变预应力 损失外相当的压应力，因此在 预压应力为c计算时，应考虑非 预应力筋这部分压力的影响。先张法10.08.2022 精选 ppt 103一般预应力混凝土受弯构件 的截面配筋，还配置一定非预 应力钢筋4和4由于收缩徐变变形使非预应 力筋也产生与收缩徐变预应力 损失外相当的压应力，因此在 预压应力为c计算时，应考虑非 预应力筋这部分压力的影响。-KCr_S-sr;N czr10.08.2022精选ppt10410.08.2022精选ppt105预应力混凝土结构.Prestressed Concrete Structure一、预应力混凝土的概念二、施加预应力的方法三、预应力混凝土的基本受力分析 四、预应力混凝土的材料及锚夹具 五、张拉控制应力和预应力损失 六、预应力混凝土构件受力性能分析 七、受弯构件受力性能分析八、预应力混凝土构件的设计10.08.2022精选ppt1068.1预应力混凝土的分类及裂缝控制等级一、预应力混凝土的分类1、全预应力混凝土在使用荷载下，截面不出现拉应力。4%占。对于受弯构件有屿金2、有限预应力混凝土在使用荷载下，截面出现拉应力，但未 达到混凝土的抗折强度。对于受弯构件有此WM Mc r构件出现裂缝，但最大裂缝宽度控制在容许范围内。10.08.2022 精选 ppt 107在预应力混凝土发展的早期，大多按全预应力混凝土来设计。抗裂性高、抗疲劳性能好、刚度大、设计计算简单。适用于对抗裂有很高要求的结构，如有防渗漏要求的压力 容器（核反应堆压力容器和安全壳）、储液罐和在严重腐蚀 环境下需防止钢材锈蚀的结构，以及承受高频反复荷载易产 生疲劳破坏的结构。但全预应力混凝土也存在着以下的缺点：对抗裂要求过高，导致预应力筋配筋量往往由抗裂要求控 制，而不是由承载力条件确定；反拱过大，特别是在恒载小、活荷载大的情况下，混凝土 处于长期高预压应力状态，引起徐变和反拱不断增长，以 致影响结构的正常使用；从开裂到破坏的过程很短，且破坏后延性小；施加预应力大，对张拉设备、锚具等有较高的要求，制作 费用高。10.08.2022 精选 ppt 108事实上，结构产生的裂缝不仅仅是荷载的原因，温度、收 缩徐变以及其他因素产生的变形受到约束时（如沉降、水 化热等），都可能使全预应力混凝土构件产生裂缝，有的 还比较严重。此外全预应力混凝土构件中，由于局部高压应力会产生横 向拉应力、剪力和扭转的产生斜拉应力等也会产生裂缝。因此，要完全靠预应力来保证结构中不出现裂缝，不仅技术很难做到，而且在经济上也是不合理的。10.08.2022精选ppt109另一方面，近年来对裂缝控制的研究表明，细微裂 缝宽度对结构耐久性并无影响。而且施加预应力的构件，即使出现裂缝，当活荷载 移去后，裂缝还可以闭合，裂缝的开展是短暂的。因 止匕从满足结构功能要求的角度，很多情况不必采用 全预应力混凝土。适当降低预压应力，容许混凝土出现拉应力或开裂，作成有限预应力或部分预应力混凝土，可以使设计更 加合理和经济。采用有限预应力或部分预应力混凝土可以节约预应 力钢材、有效地控制反拱、提高延性，部分的开裂产 生的刚度降低，也有助于结构内力的调整，以减小由 于约束变形（如温差、不均匀沉降等）而产生的内力。10.08.2022 精选 ppt 11021：全预应力混凝土1、裂缝控制等级规范根据环境条件，对结构构件正截面的裂缝控制分为三 个等级：一级：严格要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘不应产生拉应力。二级：一般要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘拉应力不应大于混凝土抗拉强度的标准值Kk，而 按荷载准永久组合计算时，构件受拉边缘不应产生拉应力。三级：允许出现裂缝的构件，按荷载标准组合并考虑荷载长期 作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度应满足规定的限值。10.08.2022精选ppt112结构构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度限制（m m）环境类别钢筋混凝土结构预应力混凝土结构裂缝控制等级最大裂缝宽度限制裂缝控制等级最大裂缝宽度限制一三0.3三0.2二三0.2二三三0.2一环境分类混凝土结构的使用环境类别环境类别说明一I业与民liJ建11内环炕无但蚀性介质、无高温iij湿影响、不与壤直接接触的环境二a室内潮混环境露天环境与无q蚀性水及壤直接接触的环境b寒冷及严寒地区的露天环境与无ft蚀性水及土壤直接接触的环境三沿海环境使用除泳士卜 UR的环境海面大气区四海水潮汐区浪溅区；海水下环境水位变动区I爻人为和自然的化学侵蚀性物质影响的环境表中四、五类环境为港口工程和工业防腐役计用，详细说明及耐久性设计要求按港工程技术规范（混凝土和钢筋混凝土）J T J 2 2 8、2 2 9及工业建筑防腐蚀设计规范G B J 4 6的规定进行。10.08.2022 精选 ppt 1138.2截面形状与跨高比预应力混凝土受弯构件常用的截面形状有:矩形、工字形、T形、箱形和n形等。10.08.20222-/=30m精选ppt11410.08.2022精选ppt矩形截面外形简单，模板最省。但核心区域小，自重大，受 拉区混凝土对抗弯不起作用，截面有效性差。一般适用于实 心板和一些短跨先张预应力混凝土梁。工形截面核心区域大，预应力筋布置的有效范围大，截面材 料利用较为有效，自重较小。但应注意腹板应保证一定的厚 度，以使构件具有足够的受剪承载力，便于混凝土的浇筑。箱形截面和工形截面具有同样的截面性质，并可抵抗较大的 扭转作用，常用于跨度较大的公路桥梁。预应力混凝土受弯构件的挠度变形控制容易满足，因此跨高 比可取得较大。但跨高比过大，则反拱和挠度会对预加外力 的作用位置以及温度波动比较敏感，对结构的振动影响也更 为显著。一般预应力混凝土受弯构件的跨高比可比钢筋混凝 土构件增大30%。10.08.2022精选ppt1168.3预应力筋数量的确定1 w/N=-p8 e10.08.2022精选ppt117按正截面抗裂控制要求JVdT JT Ze尸 尸尸+)表14-1名义容许拉应力为bj裂缝控 制要求容许拉应力为严格要求不出现裂缝0一般要求不出现裂缝y m/t k容许裂缝宽度0.2 mm5容许裂缝宽度0.3mm2。力味NpA pCT-CT con预应力总损失估计值0,t 对先张法可取ONon 对后张法可取O.Kqon10.08.2022精选ppt1188.4 承载力计算一、正截面承载力计算 注意：对配置无物理屈服点钢筋的预应力混凝土构件，应满足M MU二、斜截面承载力计算试验表明，由于预压应力延缓了斜裂缝的出现和发展，增加 的剪压区高度和骨料咬合作用，斜截面受剪承载力比钢筋混凝 土受弯构件提高。其提高作用类似受压构件的受剪情况。10.08.2022精选ppt119Fp=O.O5No当NoO.卯0时，取,=0.卯；N。为消压轴力。对于Me。与外弯矩同方向的情况，以及预应力混凝土连续梁 和允出现裂缝的构件，取匕=0。对于先张法构件，如计算斜截面位置位于预应力筋传递长度 4范围，应考虑计算斜截面位置处预压应力降低的影响。如 图所示，设支座边缘截面至构件短部的距离为，六力,则在 支座截面斜截面受剪承载力计算时，应取6=0.05天。jmnniiniiwi 丰10.08.2022 k-T 广 120预应力混凝土斜截面承载力计算的截面限制条件与钢筋混凝 土受弯构件相同。当剪力设计值满足K K+Kc p可按与钢筋混凝土相同的构造要求配置箍筋。最小配箍率要 求也与钢筋混凝土受弯构件相同。10.08.2022精选ppt1218.5 正常使川阶段验算一、抗裂验算1、正截面抗裂验算裂缝控制等级为一级，严格要求不出现裂缝的构件，在荷载短 期效应组合弯矩以作用下应满足，b b O c k pcb=JW/wck s O裂缝控制等级为二级，一般要求不出现裂缝的构件，在荷载短 期效应组合弯矩也作用下应满足，b-b jTc/c pc tk在荷载准永久组合计算弯矩此作用下应满足,b b 2 5mm的钢筋，不宜小于15mm。端部构造为防止施加预应力时，构件端部产生沿截面中部的纵向水 平裂缝，宜将一部分预应力钢筋在靠近支座区段弯起，并使预 应力钢筋尽可能沿构件端部均匀布置。如预应力钢筋在构件端部不能均匀布置而需集中布置在端 部截面下部时，应在构件端部0.2倍截面高度范围内设置竖向 附加焊接钢筋网等构造钢筋。预应力钢筋锚具及张拉设备的支承处，应采用预埋钢垫板,并设置上述附加钢筋网和附加钢筋。当构件端部有局部凹进时,为励麒部转折处产生裂缝，精原覆设折线构造钢筋。139三、非预应力钢筋对部分预应力混凝土，当通过配置一定的预应力 钢筋4已能使构件满足抗裂或裂缝控制要求时，根 据承载力计算所需的其余受拉钢筋可以采用非预应 力钢 非预应力钢筋可保证构件具有一定延性。在后张法构件未施加预应力前进行吊装时，非预 应力钢筋的配置也很重要。为对裂缝分布和开展宽度起到一定的控制作用，非预应力钢筋宜采用HRB3 3 5级和HRB400级钢筋。10.08.2022精选ppt140对于施工阶段预拉区（施加预应力时形成的拉应力区）容 许出现裂缝的构件，应在预拉区配置非预应力钢筋力,防止 裂缝开展过大，但这种裂缝在使用阶段可闭合。对施工阶段预拉区不允许出现裂缝的构件，预拉区纵向钢 筋的配筋率（p）/Z）不应小于0.2%,但对后张法不应 计入Zp；对施工阶段允许出现裂缝，而在预拉区不配置预应力钢筋 的构件，当为二羽女时，预拉区纵向钢筋的配筋率（AIA）不应小于0.4%,当心女（羽k时，在0.2%和0.4%之间按 直线内插取用。预拉区的非预应力纵向钢筋宜配置带肋钢筋，其直径不宜 大于14mm,并应沿构件预拉区的外边缘均匀配置。10.08.2022精选ppt141(c)Q CHO10.08.2022精选ppt142