【混凝土结构】第9章 预应力混凝土构件

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1、第9章预应力混凝土构件教学要求：1理解预应力的各种损失及预应力损失值的组合；2理解后张法预应力轴心受拉构件各阶段的应力分析，会做后张法预应力轴心受拉构件的设计计算；3了解预应力混凝土受弯构件各阶段的应力分析，对其使用阶段正截面受弯承载力计，施工阶段抗裂度验算及构件弯形验算等也有所了解；4知道预应力混凝土构件的主要构造要求。9.1概述图9-1预应力混凝土简支梁(a)预压力作用下；(b)外荷载作用下；(c)预压力与外荷载共同作用下预应力混凝土构件具有很多的优点，下列结构物宜优先采用预应力混凝土：(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

2、的刚度和变形控制要求较高的结构构件，如工业厂房中的吊车梁、码头和桥梁中的大跨度梁式构件等。预应力混凝土构件的缺点是构造、施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂，且延性也差些。9.1.2预应力混凝土的分类根据预加应力值对构件截面裂缝控制程度的不同，预应力混凝土构件分为全预应力的和部分预应力的两类。在使用荷载作用下，不允许截面上混凝土出现拉应力的构件，一般称为全预应力混凝土，大致相当于《混凝土结构设计规范》中裂缝的控制等级为一级，即严格要求不出现裂缝的构件。在使用荷载作用下，允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过允许值的构件，一般称为部分预应力混凝土，大致相当于《混凝土结构设计规

3、范》中裂缝的控制等级为三级，即允许出现裂缝的构件。在使用荷载作用下根据荷载组合情况，不同程度地保证混凝土不开裂的构件，则称为限值预应力混凝土，大致相当于《混凝土结构设计规范》中裂缝的控制等级为二级，即一般要求不出现裂缝的构件。限值预应力混凝土也属部分预应力混凝土。9.1.3张拉预应力筋的方法张拉预应力筋的方法主要有先张法和后张法两种。1先张法在浇灌混凝土之前张拉预应力筋的方法称为先张法。图9-2先张法主要工序示意图(a)预应力筋就位；(b)张拉预应力筋；(c)临时固定预应力筋，浇灌混凝土并养护；(d)放松预应力筋，预应力筋回缩，混凝土受预压2后张法在结硬后的混凝土构

4、件上张拉预应力筋的方法称为后张法。图9-3后张法主要工序示意图(a)制作构件，预留孔道，穿入预应力筋；(b)安装千斤顶；(c)张拉预应力筋；(d)锚住预应力筋，拆除千斤顶，孔道压力灌浆9.1.4锚具和夹具锚具和夹具是在制作预应力结构或构件时锚固预应力筋的工具。锚具：是指在后张法结构或构件中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土内部的永久性锚固装置。夹具：是指在先张法构件施工时，为保持预应力筋的拉力并将其固定在生产台座(或设备)上的临时性锚固装置；在后张法结构或构件施工时，在张拉千斤顶或设备上夹持预应力筋的临时性装置(又称工具锚)。(1)固定端锚具图9-4固定端握裹

5、式锚具(a)P型挤压锚具；(b)H型压花锚具(2)张拉端锚具1夹片式锚具图9-5圆柱体夹片式锚具(a)圆形单孔锚具；(b)圆形多孔锚具；(c)长方体扁形锚具2支承式锚具图9-7螺母锚具图9-6镦头锚具1—锚环；2—螺母；3—固定端锚板；4—钢丝束3锥塞式锚具9.1.5预应力混凝土材料1混凝土预应力混凝土结构构件所用的混凝土，需满足下列要求：(1)强度高。与钢筋混凝土不同，预应力混凝土必须采用高强度混凝土。强度高的混凝土对采用先张法的构件可提高钢筋与混凝土之间的粘结力，对采用后张法的构件，可提高锚固端的局部承压承载力。(2)收缩、徐变小。以减少因收缩、徐变引起的预应力

6、损失。(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，以利加快施工进度。因此，《混凝土结构设计规范》规定，预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。2钢材我国目前用于预应力混凝土结构或构件中的预应力筋，主要采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。(1)预应力钢丝常用的预应力钢丝为消除应力光面钢丝和螺旋肋钢丝，公称直径有5mm、7mm和9mm等规格。消除应力钢丝包括低松弛钢丝和普通松弛钢丝；按照其强度级别可分类为：中强度预应力钢丝其极限强度标准值为800～1270N/mm2；高强度预应力钢丝为1470～1860N/mm2等。成

7、品钢丝不得存在电焊接头。(2)钢绞线钢绞线是由冷拉光圆钢丝，按一定数量(有2根、3根、7根等)捻制而成钢绞线，再经过消除应力的稳定化处理(为减少应用时的应力松弛，钢绞线在一定的张力下，进行的短时热处理)，以盘卷状供应。(3)预应力螺纹钢筋预应力混凝土用螺纹钢筋(也称精轧螺纹钢筋)，是采用热轧、轧后余热处理或或热处理等工艺制作成带有不连续无纵肋的外螺纹的直条钢筋。9.1.6张拉控制应力σcon张拉控制应力是指预应力筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。其值为张拉设备(如千斤顶油压表)所指示的总张拉力除以预应力筋截面面积而得的应力值，以σcon表示。张拉控制应力的取