【正文】 第 7章 預應力混凝土構件 基本知識 第 7章 預應力混凝土構件基本知識 普通混凝土抗裂性很差 混凝土的極限拉應變很低 ， 只有 ～ ，這時鋼筋應力僅20～ 30N/mm2,另外提高混凝土的強度也不明顯 高強材料得不到充分應用 裂縫寬度一般應限制在 ～ ，受拉鋼筋應力最高也只能達到 150～ 250N/mm2 結構自重大使用性能不好 普通混凝土結構不能適應現(xiàn)代化建設大跨度和大空間的需要，因為無法采用高強度的材料，勢必導致截面尺寸過大和自重過大。 q k =10kN/mL 0問題引出 最早給混凝土施加預應力的概念是 1888年德國工程師道倫 （ W .Doehring）提出的，由于當時鋼材的強度不高，故未能獲得實際結果。 1928年法國工程師費列西奧（ E .Freyssi）利用高強度的鋼絲和高強度等級的混凝土并施加高的預應力（大于 400N/MM2）來制造預應力混凝土構件才獲得實際意義的成功。 我國是 1954年開始研究預應力混凝土結構，并與 1956年推廣，以后獲得了較大的發(fā)展。 預應力的產(chǎn)生 預應力混凝土構件的基本概念 ㈠ 基本原理 C20普通鋼筋混凝土簡支梁，在荷載作用下，在梁跨中下邊緣產(chǎn)生 10N/mm2的拉應力，混凝土梁早已開裂，且裂縫已有相當?shù)拈_展。 受壓區(qū)－砼受拉區(qū)－鋼筋一、預應力基本原理及特點分析 預應力混凝土的基本概念 2 、在預壓力作用下，截面下邊緣 (預壓區(qū)）跨中產(chǎn)生壓應力σ1=10N/mm2，形成反拱 f 1 σ1 σ1 預壓區(qū) 預加應力單獨作用下受力 預拉區(qū) f1 預應力混凝土的基本概念 σ2 在外荷載作用下，截面下邊緣產(chǎn)生拉應力 σ2=9N/mm2，其撓度為 f 2 f2 荷載單獨作用下受力 受壓區(qū)－砼 受拉區(qū)－鋼筋 預應力混凝土的基本概念 在預壓力及外荷載作用，截面下邊緣產(chǎn)生應力 б2σ1=1N/mm2, 其撓度為 f 2 – f 1=f 使用階段的荷載逐漸逐漸增加 預應力單獨作用截面應力 使用荷載單獨作用截面應力 拉區(qū)砼未開裂 拉區(qū)砼已開裂 б2 б1 б2б1 受壓區(qū)－砼受拉區(qū)－鋼筋f2f1 預應力混凝土的基本概念 所謂預應力砼構件 就是在構件受荷之前（制作階段），人為給 拉區(qū)砼 施加 預壓應力 ，受荷之后（使用階段）首先要抵消拉區(qū)砼的預壓應力，若再加荷拉區(qū)砼開裂，直至破壞為止。 常見預應力鋼筋砼構件有：預應力鋼筋砼軸拉構件、預應力鋼筋砼受彎構件、預應力混凝土大偏心受壓構件、偏心受拉構件，預應力混凝土預制樁等得到廣泛的應用。 預應力混凝土的基本概念 預應力混凝土與鋼筋混凝土的比較 預應力混凝土結構中， 混凝土的強度等級要高，鋼筋的強 度也要高。 預應力程度較高預應力混凝土結構， 性能如同均質(zhì)彈性材 料。 而普通鋼筋混凝土在使用荷載作用下的性能是非線性的。 預應力混凝土結構 剛度大，撓度小，裂縫寬度小 。 一旦預應力被克服后，預應力混凝土和普通混凝土結構就沒有本質(zhì)上的不同，因而 正截面承載力是一樣 的； 預應力混凝土梁的斜截面抗剪強度高 于普通混凝土，因而預應力混凝土梁的腹板可做得較薄，大大減輕了自重。 預應力混凝土的基本概念 優(yōu)點： 裂縫寬度小、剛度大、撓度小、結構的耐久性好。 抗裂性高，可建造水工建筑、儲水結構、抗?jié)B結構。 充分利用高強材料，節(jié)約了鋼材、減輕了自重，特別在大跨度的結構中更為經(jīng)濟。 提高構件的抗剪性能。試驗表明，縱向預應力鋼筋起著錨栓的作用，阻礙著構件斜裂縫的出現(xiàn)與開展 . 提高構件的抗疲勞性能。在預應力結構中，由于鋼筋事先張拉，在往復移動荷載的作用下，鋼筋應力變化幅度不大 10%以下，不會引起鋼筋疲勞。 預應力混凝土的基本概念 提高受壓構件的穩(wěn)定承載力。對于長細比較大的受壓構件，由于預應力鋼筋張拉的很緊，不但預應力鋼筋本身不會壓彎，而且可幫助周圍混凝土提高抗彎的能力。 缺點： 工藝較復雜，對質(zhì)量要求高，因而需要配備 一支技術較熟練的專業(yè)隊伍。 需要有一定的專門設備，如張拉機具、灌漿設備等。 預應力混凝土結構的開工費用較大，對構件數(shù)量少的工程成本較高。 預應力混凝土的基本概念 應用范圍 : 在建筑中可用于建造大型屋面板、屋面梁、承重桁架、吊車梁，建造薄壁空間結構，多層框架和單層大跨度建筑，也可建造墻板、柱子等。 橋梁中建造了預應力箱形截面簡支梁跨度達 240m，斜拉預應力混凝土橋跨度可達 400m。 特種結構方面可建造預應力混凝土電視塔，石油開采平臺、預應力混凝土囤船、預應力壓力容器等。 預應力混凝土的基本概念 預應力混凝土預制樁 預應力空心板 打完預制樁后，預應力管樁施工現(xiàn)場 預應力混凝土的基本概念 預應力混凝土連續(xù)箱梁在未完成受力體系轉換時的支架系統(tǒng)至關重要 預應力混凝土的基本概念 2. 預加應力的方法 根據(jù)預應力筋張拉時間的先后，習慣上把預加應力方法分為 先張法、后張法和同張法 。 ? 先、后張法比較 預應力混凝土的基本概念 1. 先張法 張拉鋼筋 澆筑混凝土 切斷鋼筋，混凝土預壓 ? 預應力由混凝土與鋼筋間的粘結力來傳遞 2. 后張法 ? 預應力由構件兩端錨具實現(xiàn) 澆筑混凝土構件 穿預應力鋼筋 錨固鋼筋，孔道灌漿 比較先、后張法 預應力混凝土的基本概念 預應力混凝土構件的一般規(guī)定 鋼筋的性能 鋼筋的性能 強度高 較好的塑性、 可焊性。 良好的粘結性。 低松弛。 預應力鋼筋一直 處于高強受拉應力 超載情況下 發(fā)生脆性破斷， 同時還要求具有良好 的加工性能， 提高與混凝土 粘結強度 減少預應力損失 預應力混凝土構件一般規(guī)定 1 .2預應力鋼筋的種類 消除應力鋼絲包括光面（ ΦP）、螺旋肋（ ΦH）、三面刻痕（ ΦI） 刻痕鋼絲 螺旋肋鋼絲 消除應力鋼絲見 《 預應力砼用鋼絲 》 GB/T5223，是用高碳鎮(zhèn)靜鋼軋制成的盤園，經(jīng)過加溫、淬火（鉛浴）、酸洗、冷拔、回火矯直等處理工序來