1、第一节第一节 预应力混凝土结构原理预应力混凝土结构原理一、概述1、预应力混凝土的概念混凝土的极限拉应变小，混凝土达极限拉应变时，钢筋的应力很低。当钢筋达到屈服强度时，混凝土有较大的裂缝。裂缝控制成为一个重要的问题，但用高强度钢筋不能充分发挥作用，提高混凝土强度对提高抗裂与限制裂缝宽度作用也不大。下列结构宜优先采用预应力结构1、要求裂缝控制等级较高的结构2、大跨度或受力很大的构件3、对构件刚度和变形控制要求较高的结构构件。预应力混凝土分类：1、根据预加应力大小对构件裂缝控制程度不同：1）全预应力和部分预应力全预应力：不允许截面上混凝土出现拉应力的构件，裂缝控制等级为一级，严格要求不出现裂缝；部分
2、预应力：允许出现裂缝，但裂缝宽度不允许超过允许值，裂缝控制等级三级，允许出现裂缝。根据荷载效应组合的不同，不同程度地保证混凝土不开裂，称限制预应力混凝土限制预应力混凝土，裂缝控制等级二级，一般要求不出现裂缝，也称部分预应力混凝土构件。使用荷载情况下使用荷载情况下部分预应力分为两类A类和B 类：A A类构件混凝土拉应力限制表类构件混凝土拉应力限制表构件类型受弯构件受拉构件拉应力限制0.8ft0.5ft环境条件 荷载组合 钢丝、钢绞线、V级钢筋冷拉II、III、IV级钢筋轻度短期长期0.150.050.3(不验算）中度短期长期0.10(不得消压）0.2(不验算）严重短期长期（不得采用B类）（不得消
3、压）0.1(不验算）房屋建筑结构裂缝限制表房屋建筑结构裂缝限制表张拉预应力钢筋的方法张拉预应力钢筋的方法1、先张法2 2、后张法、后张法从传递预应力的角度看：先张法是靠粘结力，后张法靠锚具从传递预应力的角度看：先张法是靠粘结力，后张法靠锚具夹具和锚具夹具和锚具1）夹具：）夹具：可以重复使用的；2）锚具）锚具：留在构件上的。3）预应力对锚具的要求预应力对锚具的要求 安全可靠，锚具本身有足够的强度与变形；应使预应力钢筋在锚具内尽可能不产生滑移，减少预应力损失；构造简单，便于机械加工制作；使用方便，省材料造价低。4）建筑中常用的锚具建筑中常用的锚具预应力混凝土材料预应力混凝土材料1、混凝土、混凝土
4、强度高强度高收缩、徐变小收缩、徐变小快硬、早强快硬、早强预应力混凝土构件混凝土强度不低于预应力混凝土构件混凝土强度不低于C30；使用钢绞线、钢丝、；使用钢绞线、钢丝、热处理钢筋不宜低于热处理钢筋不宜低于C40。2、钢材、钢材 强度高强度高 具有一定的塑性具有一定的塑性良好的加工性能良好的加工性能与混凝土之间能较好粘结。与混凝土之间能较好粘结。1 1）钢绞线）钢绞线2 2）钢丝）钢丝3 3）热处理钢筋）热处理钢筋从强度看，钢绞线最高从强度看，钢绞线最高（18701870），钢丝次之），钢丝次之（17701770），热处理钢筋最小），热处理钢筋最小（14701470）。）。张拉控制应力张拉控制应力
5、con1）张拉控制应力的概念2）张拉控制应力的取值 在施工阶段过大的应力会使构件的某些部位受到拉力，甚至开裂，对后张法可能造成端部局压破坏；过大的应力会使出现裂缝时的荷载值与极限荷载值接近，使构件无明显的破坏预兆，构件的延性差。为了减少预应力损失，需要进行超张拉，有可能在超张拉过程中使个别钢筋的应力超过它的实际屈服强度，使钢筋产生较大的塑性变形和脆断。过小的预应力，预应力损失后，作用很小。张拉控制应力与施加预应力的方法有关张拉控制应力与施加预应力的方法有关对于同一钢种，先张法高于后张法，主要是先张法与后张法对于同一钢种，先张法高于后张法，主要是先张法与后张法建立的预应力的方式不同，因此预应力损
6、失也不同。建立的预应力的方式不同，因此预应力损失也不同。张拉控制应力与使用的钢筋品种有关张拉控制应力与使用的钢筋品种有关钢筋品种钢筋品种张拉方法先张法后张法钢丝、钢绞线热处理钢筋0.75fptk0.70fptk0.75fptk0.65fptk张拉控制应力注：提高0.05fptk的条件1）要求提高施工阶段的抗裂性能，在使用阶段压区设置预应力钢筋；2）要求部分抵消由于应力松弛、摩擦和钢筋分批张拉以及预应力钢筋与张拉台座之间的温差因素产生的预应力损失。预应力损失的组成及减少预应力损失的措施预应力损失的组成及减少预应力损失的措施 钢筋的张拉控制应力，从开始张拉至构件使用；由于钢筋的张拉控制应力，从开始
7、张拉至构件使用；由于张拉工艺和材料特性等原因将不断降低，这种预应力降低的张拉工艺和材料特性等原因将不断降低，这种预应力降低的现象称为预应力损失。预应力损失包括以下现象称为预应力损失。预应力损失包括以下6项：项：1）锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失）锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失l1 2 2）预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失）预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失 l23）混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的损失之间温差引起的损失 l3 4）钢筋应力松弛引起的预应力损失钢筋应力松弛引起的预应力损失l45）混
8、凝土的收缩徐变引起的预应力损失混凝土的收缩徐变引起的预应力损失l5 6）用螺旋式预应力钢筋作配筋的）用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件由于混凝土的局环形构件由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失部挤压引起的预应力损失l6第二节 预应力混凝土构件的构造一、预应力构件的截面形式1、轴心受拉构件，通常采用矩形或正方形截面。2、受弯构件，宜选用T形、I形或其他空心截面形式。3、受弯构件的截面形式沿构件纵轴可以变化，如跨中为I形，而在支座附近做成矩形，以便承受较大的剪力，并能在端面有足够的面积布置锚具和提高其局部承压能力。二、预应力构件的截面尺寸受弯构件：截面高度一般取 ，最小可为 ，大致为非预应力受弯构件截面高度的70；腹板厚度可取l4/120/135/lh8/115/1三、预应力构件的配筋方式1、先张法构造应保证钢筋与混凝土之间有可靠的粘结力，宜采用变形钢筋、刻痕钢丝、钢绞线等，以加强自锚性能。先张法构件的端部混凝土加强如。2、后张法构件中的预应力钢筋的预留孔道应符合一系列要求。孔道之间的净距不应小于25mm；孔道至构件边缘的净距不应小于25mm，且不宜小于孔道直径的一半。
