1、会计学1结构设计原理叶见曙预应力混凝土结构结构设计原理叶见曙预应力混凝土结构的基本概念及其材料的基本概念及其材料木桶是用环向竹箍对桶壁预先施加环向压应力。当桶中盛水后，水压引起的拉应力小于预加压应力时，桶就不会漏水。从书架上取下一叠书，由于受到双手施加的压力，这一叠书就如同一横梁，可以承担全部书的重量。第1页/共42页2、预应力的工作原理 在混凝土结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下的受拉区施加预压应力，以改善结构使用性能，这种结构形式称为预应力混凝土结构。NpNpPPNpNpPP拉压压压拉-压+拉-压+下面以简支梁为例，说明预应力混凝土结构的基本原理：或预应力的作用可部分或全部抵消外荷
2、载产生的拉力，从而提高构件的抗裂性。第2页/共42页（分解）应力叠加：NpNpPPNpNpPP拉消压压kcktkc+pt+-ptpca)kt+pc0+c)b)a）+-b)kt+pc=0c)kt+pc0下缘：第3页/共42页抗拉性能，并且达到充分利用高强钢材性能的目的。12.1 概述预应力砼结构基本原理第4页/共42页a.节省材料，减轻自重，增加跨越能力。b.提高构件的抗裂性、增加截面刚度。c.可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。d.预加力还可以作为结构构件的连接手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。12.1 概述预应力砼结构优点第5页/共42页a.a.预应力损失：预应力损失：最主要的问
3、题是在使用阶段如何保持有效预应力不至于降低到最小。b.b.技术要求高：技术要求高：需要有一定的专门设备和配备一支技术熟练的专业队伍。c.预应力反拱度不易控制。12.1 概述预应力砼结构缺点第6页/共42页1.大跨度结构（大跨度桥梁）；2.特种结构（防漏、防渗和压力容器）；3.对构件的刚度和变形控制要求较高的结构构件。4.除在桥梁工程采用外，路基边坡治理、库岸斜坡治理中也广泛应用（如预应力锚杆、预应力锚索）12.1 概述预应力砼结构应用第7页/共42页公路桥规将预应力度（）定义为由预加应力大小确定的消压弯矩MO与外荷载产生的弯矩M的比值，即=M0/Ms式中：预应力度；M0消压弯矩。构件抗裂边缘预
4、压应力抵消到零时的弯矩。Ms按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩。12.1 概述预应力度第8页/共42页1.全预应力混凝土：沿预应力方向的正截面不出现拉应力，即2.部分预应力混凝土：沿预应力方向的正截面出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝，即对拉应力加以限制时，为A类构件类构件（拉而不裂）；拉应力超过限值或出现不超过限定的裂缝宽度时，为B类类构件构件（裂而有限）3.钢筋混凝土：不施加预应力的混凝土结构，即101012.1 概述预应力砼的分类第9页/共42页张拉钢筋并在座上固定浇注混凝土构件混凝土强度达设计强度的75%以上时剪断钢筋先张法先张法依靠粘结力来传递并保持预加应力依靠粘结力来传递并保
5、持预加应力 12.2 预应力张拉方法先张法第10页/共42页伸长张拉台座预应力筋混凝土压缩a）b）c）临时锚固pN压缩 图 12-2 先张法工艺流程示意图 a)预应力钢筋就位，准备张拉 b)张拉并锚固，浇筑构件混凝土 c)松锚，预应力钢筋回缩，制成预应力混凝土构件 第11页/共42页12.2 预应力张拉方法先张法第12页/共42页浇混凝土构件，并在构件中预留孔道在构件中预留孔道中穿钢筋并张拉锚固灌浆后张法后张法依靠工作锚具来传递和保持预加应力依靠工作锚具来传递和保持预加应力12.2 预应力张拉方法后张法第13页/共42页12.2 预应力张拉方法后张法第14页/共42页12.2 预应力张拉方法后
6、张法第15页/共42页1、预应力结构对锚具的要求(1)根据设计取用的预应力筋种类、预压力大小及布束的需要选择预应力锚具(2)锚具应只有足够的强度和刚度，安全可靠；(3)构造简单，加工制作方便；(4)施工方便、节省材料、价格低廉。12.2 预应力结构锚具第16页/共42页夹具：夹具：主要依靠摩擦力来夹住钢筋，它不留在构件上，剪断预应力筋后夹具的作用即消失锚具：锚具：永久地留在构件上，如锚具失效构件中的预应力将全部消失。12.2 预应力结构锚具第17页/共42页锚具分类方法：1.按锚固受力筋类型：锚粗钢筋、钢丝束、钢铰线、钢筋束2.按传递预应力的原理分：支承式和摩擦式3.按锚具的使用位置不同：张拉
7、端和固定端12.2 预应力结构锚具分类第18页/共42页1 钢筋螺纹锚用于锚高强粗钢筋优点：锚固可靠；构造简单；施工方便；预应力损失小缺点：有时螺纹不易咬紧而需要用双螺母第19页/共42页第20页/共42页1、承压型锚具钢筋螺纹锚：利用螺帽、垫板等的承压作用将预应力钢筋锚固在端部粗钢筋锚固螺母圆垫圈钢垫板螺旋筋预留孔道排气槽螺帽锚固板灌浆排气波纹套管钢筋梁体a）b）12.2 预应力锚具钢筋螺纹锚第21页/共42页特点：特点：属于自承式锚具，操作简单，受力可靠，滑移量小。缺点：缺点：下料长工度精度要求高，不可多根锚固。适用适用于较短的预应力构件及直线预应构件。12.2 预应力锚具钢筋螺纹锚第22
8、页/共42页镦头锚具：镦头锚具：利用钢丝的镦粗头来锚固预应力钢丝的一种支承式锚具用途：用途：主要用于锚固钢丝束，锚固5mm和7mm。组成组成：(1)锚杯 (2)锚圈 (3)冷镦头工作原理：工作原理：借镦头直接承压将钢丝锚固于锚杯上。优点：优点：(1)可靠（不滑丝）(2)预应力损失小(3)工序简单缺点缺点:(1)如张拉吨位过大，钢丝数很多，施工麻烦；(2)对钢丝的下料长度要求很精确，12.2 预应力锚具墩头锚具第23页/共42页墩头锚工作示意图孔道长度L穿束方向固定端锚圈（螺帽）钢丝镦头预留孔道锚杯垫板锚圈（螺帽）锚杯接千斤顶钢丝镦头压浆孔预留孔道扩口张拉端12.2 预应力锚具墩头锚锚具第24页
9、/共42页墩头锚产品图片12.2 预应力锚具墩头锚第25页/共42页3、摩擦型锚具锥形锚钢丝通过摩擦力将预拉力传给锚环，锚环通过承压板将预应力传给混凝土用途：可以用到固定端，也可以用于张拉端缺点：滑移量大、每根钢丝应力有差异12.2 预应力锚具锥形锚第26页/共42页响全锚。缺点：缺点：因锚板锥孔布置的需要，必须扩孔。12.2 预应力锚具夹片锚第27页/共42页铸铁喇叭管锚板锥孔螺旋筋铸铁喇叭管工作锚夹板工作锚接片钢绞线波纹管NconpN第28页/共42页12.2 预应力锚具其它设备第29页/共42页两种千斤顶返回第30页/共42页预应力波纹管波纹管机返回1、制孔器：后张法构件的预留孔道是由制
10、孔器来形成的。第31页/共42页预应力穿索机返回2、穿索机 对于大跨桥梁，有的预应力钢筋很长，人工穿束十分吃力，故采用穿索（束）机。(1)液压式 (2)电动式第32页/共42页预应力灌浆机预应力灌浆机 返回 3、灌孔水泥浆及压浆机 1）水泥浆作用：避免力筋锈蚀和锚具松动，并使力筋与梁体混凝土结合为整体配合比：水灰比0.400.45；适量的减小剂强度等级：不低于构件砼等级的80%；30MPa 2）压浆机 它主要由灰浆搅拌桶、贮浆桶和压送灰浆的灰浆泵以及供水系统组成。第33页/共42页第34页/共42页第35页/共42页第36页/共42页l 1、强度高。减小构件截面尺寸，充分发挥钢筋的抗拉强度；l
11、 2、收缩、徐变小。以减小因收缩、徐变引起的预应力损失；l 3、快硬、早强。可尽早施加预应力，加快台座、锚具、夹具的周转率。l 混凝土的配制要求与措施：严格控制水灰比；注意选用高标号水泥并宜控制水泥用量；选用优质活性掺合料；d.加强振捣与养护。l 预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C40。第37页/共42页（1 1）对钢材的要求：）对钢材的要求：强度高具有一定的塑性良好的加工性能与混凝土之间有较好的粘结强度低松弛耐腐蚀第38页/共42页（2 2）钢材的种类：）钢材的种类：钢筋钢丝钢绞线（一般由七股3、4或5 的高强钢丝捻制而成）冷拉低合金钢筋热处理钢筋冷拔低碳钢丝（常见直径为5mm、4mm和3mm）高强钢丝（碳素钢丝，刻痕钢丝），直径45mm。第39页/共42页第40页/共42页无粘结预应力束无粘结预应力束第41页/共42页感谢您的观看。感谢您的观看。第42页/共42页
