1.預(yù)應(yīng)力混凝土原理；2.預(yù)應(yīng)力混凝土分類；3.預(yù)應(yīng)力混凝土特點(diǎn)；4.施加預(yù)應(yīng)力方法；5.預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的一般規(guī)定。2.1預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件簡(jiǎn)介本節(jié)主要內(nèi)容

了解預(yù)應(yīng)力混凝土、先張法、后張法的概念；

第一講教學(xué)目標(biāo)：預(yù)應(yīng)力混凝土、先張法、后張法的概念。預(yù)應(yīng)力混凝的概念。重點(diǎn)難點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理1.為什么運(yùn)用預(yù)應(yīng)力混凝土？2.1.1預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念由于混凝土的抗拉性能很差，使得鋼筋混凝土構(gòu)件出現(xiàn)了兩個(gè)問(wèn)題：1、鋼筋混凝土受拉、受彎等構(gòu)件通常帶裂縫工作；

2、為保證結(jié)構(gòu)耐久性，必需限制裂縫寬度。為了要滿足變形和裂縫限制的要求，則需增大構(gòu)件的截面尺寸和用鋼量，這將導(dǎo)致自重過(guò)大，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用于大跨度或承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)成為不行能或很不經(jīng)濟(jì)。接著思索：

能否借助混凝土較高的抗壓實(shí)力來(lái)彌補(bǔ)其抗拉實(shí)力的不足？開(kāi)裂早（僅在自重下就會(huì)開(kāi)裂）；不宜接受高強(qiáng)材料（裂縫寬度受限）；不適應(yīng)現(xiàn)代化大跨度的須要。鋼筋混凝土的缺欠：2.預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理所謂預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件就是在構(gòu)件受荷之前（制作階段），人為給拉區(qū)砼施加預(yù)壓應(yīng)力，受荷之后（運(yùn)用階段）首先要抵消拉區(qū)砼的預(yù)壓應(yīng)力，若再加荷拉區(qū)砼開(kāi)裂，直至破壞為止。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件

基本原理：

預(yù)先在混凝土受拉區(qū)施加壓應(yīng)力，使其減小或抵消荷載引起的拉應(yīng)力，將構(gòu)件受到的拉應(yīng)力限制在較小范圍，甚至處于受壓狀態(tài)，即可限制構(gòu)件裂縫寬度，甚至可以使構(gòu)件不產(chǎn)生裂縫。2.1.2預(yù)應(yīng)力混凝土的分類

按對(duì)裂縫的要求分為全預(yù)應(yīng)力混凝土和部份預(yù)應(yīng)力混凝土兩類。在運(yùn)用荷載作用下，不允許截面上混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件，稱為全預(yù)應(yīng)力混凝土，屬嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；

允許出現(xiàn)裂縫，但最大裂縫寬度不超過(guò)允許值的構(gòu)件，則稱為部分預(yù)應(yīng)力混凝土，屬允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。按粘結(jié)方式，分為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土和無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土。從90年頭起先，無(wú)粘結(jié)束技術(shù)已在我國(guó)的某些橋梁工程中得到應(yīng)用，目前最大跨度可達(dá)到20m。特點(diǎn)：不須要預(yù)留孔道，也不必灌漿，施工簡(jiǎn)便、快速，造價(jià)較低，易于推廣應(yīng)用。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋是將預(yù)應(yīng)力鋼筋的外表面涂以瀝清、油脂或其他潤(rùn)滑防銹材料，以減小摩擦力并防銹蝕，并用塑料套管或以紙帶、塑料帶包袱，以防止施工中碰壞涂層，并使之與四周混凝土隔離，而在張拉時(shí)可言縱向發(fā)生相對(duì)滑移的后張預(yù)應(yīng)力鋼筋。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋是將預(yù)應(yīng)力鋼筋的外表面涂以瀝清、油脂或其他潤(rùn)滑防銹材料，以減小摩擦力并防銹蝕，并用塑料套管或以紙帶、塑料帶包袱，以防止施工中碰壞涂層，并使之與四周混凝土隔離，而在張拉時(shí)可言縱向發(fā)生相對(duì)滑移的后張預(yù)應(yīng)力鋼筋。特點(diǎn)：不須要預(yù)留孔道，也不必灌漿，施工簡(jiǎn)便、快速，造價(jià)較低，易于推廣應(yīng)用。2.1.3預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)

1、抗裂性好2、節(jié)約材料、減輕構(gòu)件自重3、能充分利用高強(qiáng)度材料4、提高構(gòu)件的剛度5、提高構(gòu)件的抗乏累實(shí)力其它：提高構(gòu)件的跨越實(shí)力及剛度、削減變形、改善耐久性、增加抗?jié)B性等。1、設(shè)計(jì)、計(jì)算比一般鋼筋混凝土構(gòu)件要困難2、施工工藝多且困難，質(zhì)量要求較高，須要有特地的施工設(shè)備和技術(shù)條件。3、造價(jià)較高。留意：預(yù)應(yīng)力混凝土不能提高構(gòu)件的承載實(shí)力。當(dāng)截面和材料相同時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土與一般鋼筋混凝土受彎構(gòu)件承載實(shí)力相同。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：2.1.4施加預(yù)應(yīng)力的方法依據(jù)張拉鋼筋與澆筑混凝土的先后關(guān)系，施加預(yù)應(yīng)力的方法可分為先張法和后張法兩類。1.先張法定義：先張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，然后澆筑混凝土的施工方法，稱為先張法。接著

張拉設(shè)備：主要工藝過(guò)程是：穿鋼筋→張拉鋼筋→澆筑混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)→切斷鋼筋。錨具（一）錨具（二）2.后張法定義：先澆筑混凝土，待混凝土硬化后，在構(gòu)件上干脆張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，這種施工方法稱為后張法。張拉設(shè)備主要工藝過(guò)程：澆筑混凝土構(gòu)件（在構(gòu)件中預(yù)留孔道）并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)→穿預(yù)應(yīng)力鋼筋→張拉鋼筋并用錨具錨固→往孔道內(nèi)壓力灌漿，如圖6.1.5。主要優(yōu)點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力鋼筋干脆在構(gòu)件上張拉，不須要張拉臺(tái)座，所以后張法構(gòu)件既可以在預(yù)制廠生產(chǎn)，也可在施工現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。大型構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)可以避開(kāi)長(zhǎng)途搬運(yùn)，故我國(guó)大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件主要接受后張法。主要缺點(diǎn)：生產(chǎn)周期較長(zhǎng)；須要利用工作錨錨固鋼筋，鋼材消耗較多，成本較高；工序多，操作較困難，造價(jià)一般高于先張法。主要優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)潔，工序少，效率高，質(zhì)量易于保證，同時(shí)由于省去了錨具和削減了預(yù)埋件，構(gòu)件成本較低。適用范圍：主要用于工廠化大量生產(chǎn)，尤其適宜用于長(zhǎng)線法生產(chǎn)中、小型構(gòu)件后張法先張法先張法與后張法的比較（１）、張拉依次先張法——先張拉鋼筋，后澆注混凝土后張法——先澆注混凝土，后張拉鋼筋（２）、工藝過(guò)程先張法——穿鋼筋→拉鋼筋→澆混凝土→養(yǎng)護(hù)至75％→斷鋼筋后張法——留孔道→澆混凝土→養(yǎng)護(hù)至75％→穿鋼筋→拉鋼筋→錨鋼筋→壓力灌漿。（３）、預(yù)壓應(yīng)力的傳遞先張法——傳遞主要靠鋼筋和混凝土間的粘結(jié)力，因此，必需待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75％以上，方可切斷鋼筋；后張法——主要通過(guò)工作錨具傳遞，因此，張拉鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度必需達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75％以上。（4）、適用范圍先張法——適合于批量生產(chǎn)的中、小型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。后張法——適合于運(yùn)輸不便的大、中型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。2.5預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的一般規(guī)定預(yù)應(yīng)力混凝土材料性能要求1鋼筋的性能鋼筋的性能強(qiáng)度高較好的塑性、可焊性。

良好的粘結(jié)性。低松弛。

預(yù)應(yīng)力鋼筋一直處于高強(qiáng)受拉應(yīng)力超載情況下發(fā)生脆性破斷，同時(shí)還要求具有良好的加工性能，提高與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度減少預(yù)應(yīng)力損失2預(yù)應(yīng)力鋼筋的種類2.1消退應(yīng)力鋼絲包括光面（ΦP）、螺旋肋（ΦH）、三面刻痕（ΦI）刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲消退應(yīng)力鋼絲見(jiàn)《預(yù)應(yīng)力砼用鋼絲》GB/T5223，是用高碳冷靜鋼軋制成的盤(pán)園，經(jīng)過(guò)加溫、淬火（鉛浴）、酸洗、冷拔、回火矯直等處理工序來(lái)消退應(yīng)力，而成的碳素鋼絲可提高抗拉強(qiáng)度（光面鋼絲fpy=1250N/mm2，其余fpy≥1110N/mm2），這樣鋼直徑4~9mm，強(qiáng)度凹凸、低松弛。7.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件一般規(guī)定2.2鋼絞線由多根冷拉鋼絲在絞線機(jī)上咬合并經(jīng)消退應(yīng)力回火而成的總稱。有1×3捻用于先張法。1×7捻是外層鋼絲圍繞一根直徑大20%的中心鋼絲絞成后張法中應(yīng)用廣泛。直徑用ΦS表示，外徑8.6~15.2mm，fpy=1110~1320N/mm2，強(qiáng)度高、低松弛、伸直性好，比較松軟，盤(pán)彎便利，粘結(jié)性好。7.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件一般規(guī)定2.4冷拉低合金鋼和冷拔低碳鋼絲由于強(qiáng)度低，不再列入鋼筋砼規(guī)范?！兑?guī)范》規(guī)定，預(yù)應(yīng)力鋼筋宜接受預(yù)應(yīng)力鋼絞線、消退應(yīng)力鋼絲、也可接受熱處理鋼筋。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋則接受高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線。預(yù)應(yīng)力鋼筋的發(fā)展趨勢(shì)是高強(qiáng)度、低松弛、粗直徑、耐腐蝕。2.3熱處理鋼筋將合金鋼（40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr）經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)熱處理而成，達(dá)到提高抗拉強(qiáng)度（fPy

=1040N/mm2），改善塑性性能。ΦHT表示。這種筋具有強(qiáng)度高（節(jié)約鋼材）低松弛的特點(diǎn)，其Φ=6~10mm以盤(pán)園形式供應(yīng)省去焊接，有利施工。7.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件一般規(guī)定3.混凝土混凝土性能高強(qiáng)度

收縮小、徐變小快硬、早強(qiáng)

《規(guī)范》規(guī)定：預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30，當(dāng)接受鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋時(shí)預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40。7.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件一般規(guī)定2.6、張拉限制應(yīng)力在張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)所達(dá)到的規(guī)定應(yīng)力，稱為張拉限制應(yīng)力，用表示張拉限制應(yīng)力適當(dāng)取高些是有利的，但不是越高越好。限制應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值越接近時(shí)，構(gòu)件的開(kāi)裂彎矩與極限彎矩就越接近，構(gòu)件延性就越差。假如張拉限制應(yīng)力取值過(guò)低，則預(yù)應(yīng)力鋼筋經(jīng)過(guò)各種損失后對(duì)混凝土產(chǎn)生的預(yù)壓力過(guò)小，達(dá)不到運(yùn)用效果。表6.1張拉限制應(yīng)力限值鋼筋種類張拉方法先張法后張法消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線熱處理鋼筋當(dāng)符合下列狀況時(shí)，表中張拉限制應(yīng)力限值或提高0.05fptk。1、要求提高構(gòu)件在施工階段的抗裂性能而在運(yùn)用階段受壓區(qū)設(shè)置的預(yù)應(yīng)力鋼筋。2、要求部分抵消由于應(yīng)力松弛、摩擦、鋼筋分批張拉及預(yù)應(yīng)力鋼筋與張拉臺(tái)座之間的溫差等因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。張拉限制應(yīng)力值均不應(yīng)小于三、預(yù)應(yīng)力損失（5）混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失l5,（1）張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失l1

預(yù)應(yīng)力損失共有以下六種：（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失l2,（3）混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺(tái)座間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失l3（只發(fā)生在接受蒸汽養(yǎng)護(hù)的先張法構(gòu)件中）。（4）預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松馳引起的預(yù)應(yīng)力損失l4

（6）環(huán)形構(gòu)件接受螺旋預(yù)應(yīng)力筋時(shí)局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失l6（后張法才有）。預(yù)應(yīng)力損失值的組合預(yù)應(yīng)力總損失值：