.,第9章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,9.1 概述9.2 預(yù)應(yīng)力損失9.3 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能分析9.4 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的設(shè)計計算9.5 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造措施,本章主要內(nèi)容,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,9.1.1預(yù)應(yīng)力混凝土的一般概念一、鋼筋混凝土的缺點,（1）抗裂性能差 砼的極限拉應(yīng)變一般為（11.5）10-4， 因此，通常帶裂縫工作，構(gòu)件剛度小，耐久性差。（2）不能使用高強(qiáng)鋼筋,9.1 概述,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,第一：砼的極限拉應(yīng)變一般為（11.5）10-4 ， 故砼開裂時，鋼筋應(yīng)力只有2030MPa；第二：對應(yīng)于裂縫寬度為(0.2 0.3) mm時的鋼筋應(yīng)力 約為（150250） MPa。這應(yīng)力與HRB400、HRB335、HPB300鋼筋正常使用階段的工作應(yīng)力接近?？梢姡粼谄胀胖胁捎酶邚?qiáng)鋼筋，不能發(fā)揮高強(qiáng)鋼筋 的強(qiáng)度優(yōu)勢。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,二、預(yù)應(yīng)力的基本概念,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,spc較大，全截面處于受壓狀態(tài)，不會開裂；稱全預(yù)應(yīng)力砼。,拉應(yīng)力超過ftk ，會產(chǎn)生裂縫，稱部分預(yù)應(yīng)力砼或B類預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,生活中的預(yù)應(yīng)力,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,9.1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土的分類,先張法,1.按施加預(yù)應(yīng)力的方法分類,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,后張法,10.2 施加預(yù)應(yīng)力的方法,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,后張法,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,2.按施加預(yù)應(yīng)力的程度分類,全預(yù)應(yīng)力混凝土部分預(yù)應(yīng)力混凝土,A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,B類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,也稱有限預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,3.按預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)程度分類,有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土 如：先張法構(gòu)件、經(jīng)過孔道灌漿處理的后張法構(gòu)件無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土在預(yù)應(yīng)力筋表面涂油脂并設(shè)外包層等措施來阻斷預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)作用。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,1高密度聚乙烯或聚丙烯套管2防腐潤滑油脂（12mm厚）3鋼絞線（裸線直徑為6.2528.6mm),無粘結(jié)鋼絞線,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,9.1.3 施加預(yù)應(yīng)力的方法,一般通過張拉預(yù)應(yīng)力筋來施加預(yù)應(yīng)力，有先張法和后張法兩種。,先張法施加預(yù)應(yīng)力的工藝流程見P229圖9-2,后張法施加預(yù)應(yīng)力的工藝流程見P229圖9-3,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,圖10.3 先張法工藝流程,.,圖10.4 后張法工藝流程,.,先張法和后張法的特點比較先張法優(yōu)點： 張拉工藝簡單； 不需在構(gòu)件上設(shè)置永久性錨具； 適合于量大面廣的中小型構(gòu)件。先張法缺點： 需要較大臺座或成批鋼模等固定設(shè)備，一次投資大； 預(yù)應(yīng)力筋為直線型，曲線布置困難。 后張法優(yōu)點： 直接在構(gòu)件上張拉預(yù)應(yīng)力筋； 預(yù)應(yīng)力筋可為直線型、曲線型等； 適宜運輸不便、現(xiàn)場施工的大型構(gòu)件等；后張法缺點：永久性錨具的耗鋼量大； 張拉工序比先張法復(fù)雜，施工周期長。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,9.1.4 錨具和夾具,鐓頭型錨具,錨塊錨塞型錨具,螺絲端桿型錨具,三種基本類型,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,見P230,.,錨夾具實例,1、單孔夾片錨,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,單孔夾片錨及相應(yīng)錨墊板,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,2、多孔夾片錨,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,多孔夾片錨、錨墊板及螺旋筋,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,扁錨,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,扁錨施工現(xiàn)場,.,擠壓錨具錨杯及異形鋼絲環(huán),4、擠壓錨,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,擠壓機(jī),第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,鐓頭錨及鐓頭器,5、鐓頭錨,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,鐓頭錨具高強(qiáng)鋼絲組裝件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,壓花錨及壓花機(jī),6、壓花錨,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,拉索錨具及其結(jié)構(gòu)組成,7、拉索錨具,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,拉索錨具應(yīng)用,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,鋼筋長度不足時，可通過連接器來接長。普通鋼筋的連接：,8、連接器,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,單孔連接器,預(yù)應(yīng)力筋的連接器：,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,多孔連接器,扁型錨具連接器,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,多孔連接器及配套護(hù)筒,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,9.1.5 預(yù)應(yīng)力混凝土材料,1混凝土對其性能要求如下： 強(qiáng)度高。其承受預(yù)壓應(yīng)力的能力就高，可以減小構(gòu)件截面尺寸，還可以提高構(gòu)件的抗拉、抗剪、粘結(jié)和承壓能力； 收縮和徐變小?？梢詼p小預(yù)應(yīng)力損失； 快硬早強(qiáng)?？梢员M早施加預(yù)應(yīng)力，以提高臺座等的使用效率。GB50010規(guī)定：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不宜C40，且不應(yīng)3m時,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,1、考慮預(yù)應(yīng)力損失組合的原因 預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件從加預(yù)應(yīng)力開始即需要進(jìn)行計算； 而預(yù)應(yīng)力損失是分批發(fā)生的。2、預(yù)應(yīng)力損失組合的分批 第一批：混凝土預(yù)壓前完成的損失lI； 第二批：混凝土預(yù)壓后完成的損失lII。,9.2.3 預(yù)應(yīng)力損失值的分階段組合,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,（1）規(guī)定最小值的原因 考慮到預(yù)應(yīng)力損失的計算誤差。（2）最小值 規(guī)范規(guī)定： 先張法構(gòu)件 100MPa 后張法構(gòu)件 80MPa,3、預(yù)應(yīng)力損失的最小值,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,四、混凝土彈性壓縮sle 先張法構(gòu)件：放張時，預(yù)應(yīng)力筋與混凝土一起受壓縮短，引起預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力降低。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,后張法構(gòu)件： 當(dāng)一次張拉所有預(yù)應(yīng)力筋時： 無彈性壓縮 ;,當(dāng)分批張拉時：則后張拉預(yù)應(yīng)力筋使混凝土產(chǎn)生的壓縮變形將導(dǎo)致先張拉預(yù)應(yīng)力筋中的應(yīng)力減小，即先張拉的預(yù)應(yīng)力筋就有彈性壓縮 sle 。工程中常按下式計算：,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,9.2.5 預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力傳遞長度和錨固長度,一、預(yù)應(yīng)力傳遞長度ltr,1、 ltr的概念,先張法構(gòu)件放張后,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,2、 ltr的計算,pe-放張時預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力,-預(yù)應(yīng)力筋的外形系數(shù)， 與計算la時的取值相同。 見P241表9-4,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,4、預(yù)應(yīng)力筋的錨固長度la,（1） la的計算,（2） la在設(shè)計中的應(yīng)用,計算先張法構(gòu)件錨固區(qū)的正、斜截面受彎承載力時， la范圍內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值：,在錨固起點處取為零；在錨固終點處取為fpy ；其間按線性插值。,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,9.3 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能分析,預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件受力全過程，分施工和使用兩階段。其受力性能分析過程中經(jīng)常用到以下六個概念：將開裂之前的混凝土視作彈性材料，并用材料力學(xué)方法進(jìn)行分析。先張法構(gòu)件在構(gòu)件開裂之前，預(yù)應(yīng)力筋、普通鋼筋和混凝土三者變形協(xié)調(diào)。 后張法構(gòu)件在施工階段僅普通鋼筋和混凝土變形協(xié)調(diào)，從施加外荷載開始至構(gòu)件開裂期間預(yù)應(yīng)力筋、普通鋼筋和混凝土三者變形協(xié)調(diào)。,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,在變形協(xié)調(diào)期間，鋼筋的應(yīng)力變化量是同一纖維高度處混凝土應(yīng)力變化量的E倍，即s = E c 。預(yù)應(yīng)力對構(gòu)件的作用可等同于一個虛擬的軸心壓力或偏心壓力對構(gòu)件的作用。換算截面適用于：先張法的施工階段，以及先張法和后張法構(gòu)件從施加外荷載開始至混凝土開裂前的使用階段； 凈截面僅適用于：后張法的施工階段。施工階段混凝土的收縮徐變不引起混凝土自身的應(yīng)力變化，卻引起預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋應(yīng)力變化l5。,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,1、先張法構(gòu)件,分析構(gòu)件從開始受力至破壞整個過程各特征階段的受力性能。 經(jīng)歷施工和使用兩個階段。,9.3.1 軸心受拉構(gòu)件的受力性能分析 分先張法構(gòu)件和后張法構(gòu)件兩種,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,1）施工階段,放張預(yù)應(yīng)力筋前又可分為 放張預(yù)應(yīng)力筋后 三個特征階段 完成第二批預(yù)應(yīng)力損失時,三個特征階段的受力分析見下圖：,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,由圖（b）的X=0得：,由圖（c）的X=0得：,稱：有效預(yù)壓應(yīng)力，用符號pc表示,此時，預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力稱為有效預(yù)應(yīng)力，用符號pe表示；,則,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,2）使用階段,消壓狀態(tài)又可分為 開裂臨界狀態(tài) 三個特征階段 承載能力極限狀態(tài),三個特征階段的受力分析見下圖：,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,由圖（a）的X=0得：,由圖（b）的X=0得：,由圖（c）的X=0得：,消壓軸力,開裂軸力,極限軸力,.,2.后張法構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,分析構(gòu)件從開始受力至破壞整個過程各特征階段的受力性能。 經(jīng)歷施工和使用兩個階段。,2.后張法構(gòu)件,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,1）施工階段,張拉至控制應(yīng)力時又可分為 完成第一批預(yù)應(yīng)力損失時 三個特征階段 完成第二批預(yù)應(yīng)力損失時,三個特征階段的受力分析見下圖：,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,由圖（a）的X=0得：,由圖（b）的X=0得：,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,由圖（c）的X=0得：,稱：有效預(yù)壓應(yīng)力，用符號pc表示,此時，預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力稱為有效預(yù)應(yīng)力，用符號pe表示；,則,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,2）使用階段,消壓狀態(tài)又可分為 開裂臨界狀態(tài) 三個特征階段 承載能力極限狀態(tài),三個特征階段的受力分析見下圖：,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,由圖（a）的X=0得：,由圖（b）的X=0得：,由圖（c）的X=0得：,消壓軸力,開裂軸力,極限軸力,.,重要公式回顧-先張法構(gòu)件,（1）完成l時,（2）消壓狀態(tài),（4）承載力極限狀態(tài),（3）開裂臨界狀態(tài),第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,重要公式回顧后張法構(gòu)件,（1）完成l時,（2）消壓狀態(tài),（4）承載力極限狀態(tài),（3）開裂臨界狀態(tài),第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,3、先張法與后張法計算公式的比較,消壓,開裂,極限,有效應(yīng)力,先張法,后張法,第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能與設(shè)計,.,通過計算公式比較發(fā)現(xiàn)的一些規(guī)律,（1）在施工階段：混凝土應(yīng)力pc的計算公式 先后張法的形式相同， 但先張法用A0（ A0= Ac+E As +E Ap） 而后張法用An（ An= Ac+E As ）,