建筑结构05研讨.ppt

* * * * 预应力混凝土结构 一、预应力混凝土结构的原理 二、预应力结构的构造 §5.1 预应力混凝土结构的原理 一、基本概念 跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸为200×450mm2，作用均布活荷载标准值qk=10kN/m，均布恒荷载gk=5kN/m。挠度达到0.25mm 钢筋混凝土的缺欠 ★因为混凝土的抗拉强度太低，导致受拉区混凝土过早开裂，截面抗弯刚度显著降低。裂缝宽度与钢筋应力基本成正比，一般Ms=(0.6~0.8)My，如配筋按正截面承载力计算，Ms下sss=(0.5~0.7)fy。对于Ⅱ级钢筋，fy =300MPa，sss=150~210MPa，裂缝宽度已达(0.15~ 0.25) mm。如采用Ⅵ级高强钢筋，fy=580MPa，则sss= 290 ~406 MPa，裂缝宽度已远远超过容许限值。 ★ 钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，如为增加刚度而加大截面尺寸，会导致自重进一步增大，形成恶性循环。 ★ 如增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，造成浪费。 ★ 采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯刚度基本与配筋面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。 预应力混凝土 在构件受荷载以前，预先施加压力使之产生预压应力，称为预应力混凝土构件。 预应力混凝土受弯构件在受力过程中预应力筋一直承受较大的拉力Np，而截面混凝土则一直主要承受压力C。 构件开裂后，钢筋拉力T和压区混凝土的压力C随弯矩增长而不断增大。 优点： 充分利用了钢筋抗拉强度和混凝土抗压强度高特性，减少用钢量，截面小，自重轻，适用于大跨结构 在正常使用条件下，裂缝小，耐久性好。 预拱，使构件挠度减小，刚度大。 二、预加应力方法 先张法 张拉钢筋 浇筑混凝土 切断钢筋，混凝土预压 预应力由混凝土与钢筋间的粘结力来传递 后张法 预应力由构件两端锚具实现 浇筑混凝土构件 穿预应力钢筋 锚固钢筋，孔道灌浆 先张法构件采用工厂化的生产方式，，工序少，工艺简单，质量容易保证，但它只适用于生产中小型构件。如楼板，屋面板。 后张法施工程序和工艺复杂，需专用张拉设备，和特制锚具，用钢量大；但由于它不需要固定的张拉台座，可现场施工，应用灵活。适用于不便于运输的大型构件。 目前最常见的预应力结构有无粘结预应力混凝土结构，属后张法一种。钢筋表面涂膜防腐蚀油脂，与混凝土一同浇筑。避免预留孔洞 ，穿筋，灌浆繁杂过程。适用于跨度大于6 m的楼板及大跨度梁。 无粘结预应力束 三、预应力混凝土结构的材料 钢筋 预应力钢筋的强度越高越好。 而且在预应力混凝土制作和使用过程中，由于种种原因，预应力筋中预先施加的张拉应力会产生损失，因此，为使得扣除应力损失后仍具有较高的张拉应力，也必须使用高强钢筋（丝）作预应力筋。 为避免在超载情况下发生脆性破断，预应力筋还必须具有一定的塑性。同时还要求具有良好的加工性能，以满足对钢筋焊接、镦粗的加工要求。 对钢丝类预应力筋，还要求具有低松弛性和与混凝土良好的粘结性能，通常采用‘刻痕’或‘压波’方法来提高与混凝土粘结强度。 优先使用预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋 刻痕钢丝 螺旋肋钢丝 钢绞线 要求采用高强混凝土； 可以施加较大的预压应力，提高预应力效率； 有利于减小构件截面尺寸，以适用大跨度的要求； 具有较高的弹性模量，有利于提高截面抗弯刚度，减少预压时的弹性回缩； 徐变较小，有利于减少徐变引起的预应力损失； 与钢筋有较大粘结强度，减少先张法预应力筋的应力传递长度； 有利于提高局部承压能力，便于后张锚具的布置和减小锚具垫板的尺寸； 强度早期发展较快，可较早施加预应力，加快施工速度，提高台座、模具、夹具的周转率，降低间接费用 一般预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C30，当采用高强钢丝时不低于C40。 混凝土 四、张拉控制应力与预应力损失 张拉控制应力 在张拉预应力筋对构件施加预应力时，张拉设备（千斤顶油压表）所控制的总张拉力Np,con除以预应力筋面积Ap得到的应力称为张拉控制应力scon。 张拉控制应力scon取值越高，预应力筋对混凝土的预压作用越大，可以使预应力筋充分发挥作用。 但scon取值过高，可能会在张拉时引起破断事故，产生过大应力松弛。因此，《规范》规定了张拉控制应力限值[scon]。 为避免scon的取值过低，影响预应力筋充分发挥作用，《规范》规定scon不应小于0.4 fptk。 *