12预应力混凝土的基本概念及材料

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1、第十二章预应力混凝土结构的基本概念及其材料BasicConceptandMaterialsofPCStructure本章主要内容：ó预应力混凝土结构的概念、特点、分类；ó预应力度、消压弯矩、全预应力混凝土结构、部分预应力混凝土结构的基本概念；ó预应力混凝土结构的基本工作原理；ó先张法和后张法的施工工艺、相同和不同点；ó预应力混凝土结构对混凝土、预应力钢筋的要求；ó锚具的分类及其受力原理；ó预应力混凝土结构的三种概念的内涵。§12.1概述一、钢筋砼结构的缺点①需要带裂缝工作(使构件刚度下降，不能应用于不

2、允许开裂的结构中)②无法充分发挥高强度钢筋及高标号混凝土的作用；③自重大，构件跨径受到限制。二、预应力混凝土的基本概念(prestressedconcretestructure)预应力混凝土结构，就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的内力抵销到一个合适程度的混凝土。这种预先给混凝土引入内部应力的结构，就称为预应力混凝土结构。以下图所示简支梁为例。以图10-1所示简支梁为例。上面的算例说明了两个重要的问题：１、由于预先给混凝土梁施加了预压力Ｎｙ，使混凝土梁

3、在均布荷载ｑ作用下，下缘产生的拉应力完全或部分被预压应力所抵消，因而可以避免混凝土出现裂缝或推迟裂缝出。２、必须针对荷载作用下可能产生的应力状态来施加预应力。所需施加的预压应力Ｎy，不仅与荷载（或者说弯矩Ｍ）值的大小有关，而且也与Ｎy的作用位置（即偏心距ｅ的大小）有关。加筋混凝土结构的分类：全预应力混凝土(full(fullprestressedconcretestructureprestressedconcretestructure)；部分预应力混凝土(partiallyprestressedcon

4、cretestructure)。普通钢筋混凝土（非预应力混凝土)non-prestressedconcretestructure)按预应力度分类（1）预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩M与外0荷载产生的弯矩Ms的比值。λ=MM0sM：消压弯矩，也就是构件抗裂边缘预压应力抵消到0时的0弯矩；Ms：按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩。（2）分类：全预应力砼构件：λ≥1部分预应力砼构件：1＞λ＞0（分为A类和B类）A类：拉而有限B类：裂而有限钢筋砼构件：不施加预应力的砼构件，即λ＝0三、预应力混凝土

5、结构优缺点1、优点：（１）提高了构件的抗裂度和刚度。（２）节约材料，降低造价。（３）结构质量安全可靠。（４）增强结构耐久性（durability）。（５）能促进桥梁新体系的发展。2、缺点：（１）工艺较复杂，对质量要求高。（２）需要有一定的专门设备。（３）预应力反拱不易控制。（４）设计要求高。四、预应力原理在日常生活中的应用¾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压应力时，桶就不会漏水。¾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

6、部书的重量。¾木锯是利用预拉力来抵抗压力预先拧紧另一侧的绳子使锯条预先受拉，如预加拉力大于锯木时产生的压力，锯条就始终处于受拉状态，不会产生压曲失稳。§12.2预加应力的方法与设备一、先张法（pretensioningmethodpretensioningmethod）：1、定义先张法是先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。先张法所用的预应力钢筋，一般可用高强钢丝、直径较小的钢铰线和小直径的冷拉钢筋。2、特点靠钢筋和混凝土之间的粘结力来传递和保持预应力。3、先张法工艺流程图4、优点：先张法生产工艺简单、

7、工序少，效率高、质量容易保证，适宜工厂化大批量生产。5、缺点：需要专门的张拉台座，基建投资较大。先张法一般宜于生产直线配筋的中小型构件。二、后张法（posttensioningmethod）1、定义先浇筑混凝土后张拉钢筋的方法。张拉钢筋的同时，构件混凝土受到预压。2、特点后张法主要是靠锚具传递和保持预加应力的。3、后张法工艺流程图4、优点：后张法不用加力台座，张拉设备简单，便于现场施工，是生产大型预应力混凝土构件的主要方法。预应力钢筋可按照需要布置成合理的曲线形。三、锚具1、概念锚具是在制作预应力混凝

8、土构件时锚固预应力筋的一种装置。2、对锚具要求：（１）锚具受力安全可靠；（２）预应力损失小；（３）构造简单，制作方便，用钢量少，价格便宜；（４）施工设备简便，张拉锚固方便迅速。3、锚具的分类（1）依靠摩阻力锚固的锚具；如锥形锚、夹片式群锚、JM锚（2）依靠承压锚固的锚具；如镦头锚、钢筋螺纹锚（3）依靠粘结力锚固的锚具；如先张法的筋束锚固、后张法固定端的钢绞线压花锚具4、几种常用的锚具锥塞式锚具镦头锚具夹片式锚具ò锥形锚其工作原理是通过张拉钢束时顶压锚塞，