1、一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,1、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),能夠充分利用高強(qiáng)鋼材、混凝土，減少鋼筋用量；構(gòu)件截面小，減輕結(jié)構(gòu)自重。 預(yù)應(yīng)力能使構(gòu)件受拉區(qū)推遲或避免開裂，提高構(gòu)件的抗裂性能。 由于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在使用階段不帶裂隙工作或裂隙很小，所以構(gòu)件的截面鋼度較大。 由于預(yù)應(yīng)力提高了構(gòu)件的抗裂性能和剛度，減少了構(gòu)件的截面尺寸和自重，使之適用于較大荷載和較大跨度。,一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜； 工藝復(fù)雜； 質(zhì)量要求高,造價(jià)高。,一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,2、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn),一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,3、為什么要使用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),理論上講，提高材料強(qiáng)度可以提高構(gòu)件的承載

2、力，從而達(dá)到節(jié)省材料和減輕構(gòu)件自重的目的。但在普通鋼筋混凝土構(gòu)件中，提高鋼筋強(qiáng)度卻難以收到預(yù)期的效果。這是因?yàn)椋瑢?duì)配置高強(qiáng)度鋼筋的鋼筋混凝土構(gòu)件而言，承載力可能已不是控制條件，起控制作用的因素可能是裂縫寬度或構(gòu)件的撓度。當(dāng)鋼筋應(yīng)力達(dá)到5001000N/mm2時(shí)，裂縫寬度將很大，無法滿足使用要求。 混凝土抗拉強(qiáng)度及極限拉應(yīng)變值都很低。其抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/101/18，極限拉應(yīng)變僅為0.00010.00015，即每米只能拉長0.10.15mm，超過后就會(huì)出現(xiàn)裂縫。而鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)的應(yīng)變卻要大得多，約為0.00050.0015，如HPB235級(jí)鋼筋就達(dá)110-3。對(duì)使用上不允許開裂的構(gòu)件

3、，受拉鋼筋的應(yīng)力只能用到2030N/mm2，不能充分利用其強(qiáng)度。對(duì)于允許開裂的構(gòu)件，當(dāng)受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到250N/mm2時(shí)，裂縫寬度已達(dá)0.20.3mm。,一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,3、混凝土預(yù)應(yīng)力的添加,一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,4、預(yù)應(yīng)力混凝土不能提高承載力,注意：預(yù)應(yīng)力混凝土不能提高構(gòu)件的承載能力。也就是說，當(dāng)截面和材料相同時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土與普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的承載能力相同，與受拉區(qū)鋼筋是否施加預(yù)應(yīng)力無關(guān)。,二、預(yù)應(yīng)力施工方法先張法,、概念,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。 首先,在臺(tái)座或鋼模上張拉鋼筋至設(shè)計(jì)規(guī)定的拉力,用夾具臨時(shí)固定鋼筋,然后澆灌混凝

4、土,當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%及以上時(shí)切斷鋼筋。 先張法預(yù)應(yīng)力的傳遞是依據(jù)鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力完成的。,二、預(yù)應(yīng)力施工方法先張法,、施工工藝過程,主要工藝過程是：穿鋼筋張拉鋼筋澆筑混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)切斷鋼筋。,、錨固方式,二、預(yù)應(yīng)力施工方法先張法,、優(yōu)、缺點(diǎn),主要優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，工序少，效率高，質(zhì)量易于保證，同時(shí)由于省去了錨具和減少了預(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)，尤其適宜用于長線法生產(chǎn)中、小型構(gòu)件。,二、預(yù)應(yīng)力施工方法先張法,、概念,定義：先澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上后，在構(gòu)件上直接張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，這種施工方法稱為后張法。 后張法的預(yù)應(yīng)力傳遞

5、依靠構(gòu)件兩端的工作錨具完成.,三、預(yù)應(yīng)力施工方法后張法,、施工工藝過程,三、預(yù)應(yīng)力施工方法后張法,、張拉工具,三、預(yù)應(yīng)力施工方法后張法,、優(yōu)、缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力鋼筋直接在構(gòu)件上張拉，不需要張拉臺(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)可以避免長途搬運(yùn)，故我國大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件主要采用后張法。 缺點(diǎn)：生產(chǎn)周期較長；需要利用工作錨錨固鋼筋，鋼材消耗較多，成本較高；工序多，操作較復(fù)雜，造價(jià)一般高于先張法。,三、預(yù)應(yīng)力施工方法后張法,四、材料的選用,1、混凝土,要求采用高強(qiáng)混凝土； 可以施加較大的預(yù)壓應(yīng)力，提高預(yù)應(yīng)力效率； 有利于減小構(gòu)件截面尺寸，以適用大跨度的要

6、求； 具有較高的彈性模量，有利于提高截面抗彎剛度，減少預(yù)壓時(shí)的彈性回縮； 徐變較小，有利于減少徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失； 與鋼筋有較大粘結(jié)強(qiáng)度，減少先張法預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力傳遞長度； 有利于提高局部承壓能力，便于后張錨具的布置和減小錨具墊板的尺寸； 強(qiáng)度早期發(fā)展較快，可較早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工速度，提高臺(tái)座、模具、夾具的周轉(zhuǎn)率，降低間接費(fèi)用 一般預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C30，當(dāng)采用高強(qiáng)鋼絲時(shí)不低于C40。,2、鋼筋,四、材料的選用,預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲、也可采用熱處理鋼筋。 （1）高強(qiáng)度。 （2）具有一定的塑性。 （3）與混凝土之間具有良好的粘結(jié)強(qiáng)度。 （4）具有良好的加

7、工性能。,2、鋼筋,預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度越高越好。 而且在預(yù)應(yīng)力混凝土制作和使用過程中，由于種種原因，預(yù)應(yīng)力筋中預(yù)先施加的張拉應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生損失，因此，為使得扣除應(yīng)力損失后仍具有較高的張拉應(yīng)力，也必須使用高強(qiáng)鋼筋（絲）作預(yù)應(yīng)力筋。 為避免在超載情況下發(fā)生脆性破斷，預(yù)應(yīng)力筋還必須具有一定的塑性。同時(shí)還要求具有良好的加工性能，以滿足對(duì)鋼筋焊接、鐓粗的加工要求。 對(duì)鋼絲類預(yù)應(yīng)力筋，還要求具有低松弛性和與混凝土良好的粘結(jié)性能，通常采用刻痕或壓波方法來提高與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度。 優(yōu)先使用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋,鋼絞線,四、材料的選用,五、預(yù)應(yīng)力的損失,1、定義,由于張拉工藝和材料特性等原因，從張拉鋼筋開始直

8、到構(gòu)件使用的整個(gè)過程中，經(jīng)張拉所建立起來的鋼筋預(yù)應(yīng)力將逐漸降低，這種現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力損失。,五、預(yù)應(yīng)力的損失,、 張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失,由于經(jīng)過張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋被錨固在臺(tái)座或構(gòu)件上以后，錨具、墊板與構(gòu)件之間的縫隙被壓緊，以及預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨具中的滑動(dòng)，造成預(yù)應(yīng)力鋼筋回縮而產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。,產(chǎn)生范圍：先張法構(gòu)件、后張法構(gòu)件。,減小措施： （1）選擇變形小或預(yù)應(yīng)力筋滑動(dòng)小的錨具、夾具，并盡量減少墊板的數(shù)量； （2）對(duì)于先張法張拉工藝，選擇長的臺(tái)座。臺(tái)座長度超過100m時(shí)，可忽略不計(jì)。,2.預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失。,五、預(yù)應(yīng)力的損失,后張法構(gòu)件在預(yù)留孔道中張拉鋼筋時(shí)

9、，因鋼筋與孔道壁之間的接觸引起摩擦阻力而產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。,產(chǎn)生范圍：后張法構(gòu)件。,減少措施： （1）采用兩端張拉； （2）采用“超張拉”工藝。,、溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失,五、預(yù)應(yīng)力的損失,當(dāng)先張法構(gòu)件進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，隨著鋼筋溫度升高，其長度也增加（由于新澆混凝土尚未結(jié)硬，不能約束鋼筋增長），而臺(tái)座長度固定不變，因此張拉后的鋼筋變松，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力降低。降溫時(shí)混凝土和鋼筋已粘結(jié)成整體，二者一起回縮，鋼筋的應(yīng)力不能恢復(fù)到原來的張拉應(yīng)力值。,產(chǎn)生范圍：采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的先張法構(gòu)件。,減少措施： (1)蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)采用兩次升溫養(yǎng)護(hù)，即第一次升溫至20，恒溫養(yǎng)護(hù)至混凝土強(qiáng)度達(dá)到710N/mm2 時(shí)，再第二次

10、升溫至規(guī)定養(yǎng)護(hù)溫度。 (2)在鋼模上張拉，將構(gòu)件和鋼模一起養(yǎng)護(hù)。此時(shí)，由于預(yù)應(yīng)力鋼筋和臺(tái)座間不存在溫差，故溫差損失為0。,、預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松馳引起的預(yù)應(yīng)力損失,五、預(yù)應(yīng)力的損失,產(chǎn)生原因：預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松馳引起的預(yù)應(yīng)力損失實(shí)際上是鋼筋的應(yīng)力松馳和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失的統(tǒng)稱。 產(chǎn)生范圍：先張法構(gòu)件、后張法構(gòu)件。 減小措施： (1)采用應(yīng)力松馳損失較小的鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋； (2)采用“超張拉”工藝。,、混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失,五、預(yù)應(yīng)力的損失,產(chǎn)生原因：由于混凝土的收縮和徐變使構(gòu)件長度縮短，被張緊的鋼筋回縮而產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。此項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失是各項(xiàng)損失中最大的一項(xiàng)，在直線預(yù)應(yīng)力配筋構(gòu)件中約

11、占總損失的50，在曲線預(yù)應(yīng)力配筋構(gòu)件中約占30左右。 產(chǎn)生范圍：先張法構(gòu)件、后張法構(gòu)件。,減少措施 (1)設(shè)計(jì)時(shí)盡量使混凝土壓應(yīng)力不要過高； (2)采用高強(qiáng)度等級(jí)水泥，以減少水泥用量，同時(shí)嚴(yán)格控制水灰比； (3)采用級(jí)配良好的骨料，增加骨料用量，同時(shí)加強(qiáng)振搗，提高混凝土密實(shí)性； (4)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，使水泥水化作用充分，減少同的收縮。有條件時(shí)宜采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。,、螺旋預(yù)應(yīng)力筋時(shí)局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失,五、預(yù)應(yīng)力的損失,產(chǎn)生原因：由于構(gòu)件環(huán)形配筋時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋將混凝土局部壓陷，使構(gòu)件直徑減小而產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。 產(chǎn)生范圍：直徑d3m的后張法構(gòu)件中,六、構(gòu)造要求,應(yīng)有較大抗裂度和剛度，對(duì)受彎構(gòu)件，寬高比宜小，翼緣和腹扳的厚度不宜過大。梁高取普通鋼筋混凝土構(gòu)件的70%； 受彎構(gòu)件的預(yù)拉區(qū)設(shè)非預(yù)應(yīng)力鋼筋；為控制裂縫寬度，計(jì)算確定受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的配筋； 預(yù)應(yīng)力屋面梁和吊車梁等構(gòu)件，為防止由于施加預(yù)應(yīng)力而產(chǎn)生