混凝土结构原理及应

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1、混凝土结构原理及应用教学层次：工程硕士主讲：范涛混凝土结构原理及应用第一篇混凝土结构原理1.绪论2.混凝土和钢筋的材料性能3.混凝土结构基本计算原则4.钢筋混凝土基本构件的承载力和变形5.预应力混凝土结构构件第二篇混凝土结构的应用1.混凝土结构的鉴定与加固2.钢与混凝土组合结构25.预应力混凝土结构第一节概述第二节施加预应力的方法第三节预应力混凝土材料及锚夹具第四节张拉控制应力和预应力损失3第一节概述一、钢筋混凝土的缺点1）抗裂度差，使用荷载作用下易开裂；2）难以采用高强度的钢筋；3）自重大，对高层和大跨度结构不利。产生上述问题原因主要是因为混凝土的抗拉强度太低，

2、导致受拉区混凝土过早开裂，截面抗弯刚度显著降低。4第一节概述一、钢筋混凝土的缺点★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。5第一节概述二、预应力的基本概念为了避免普通钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度材料，可以设法在结构构件受外荷载作用前，预先对由外荷载引起的混凝土受拉区施加压力，以此产生的预压应力来减小或抵消外荷载所引起的混凝土拉

3、应力，从而，使结构构件的拉应力不大，甚至处于受压状态，也就是可借助于混凝土较高的抗压能力来弥补其抗拉能力的不足。这种在构件受荷载以前预先对混凝土受拉区施加压应力的结构称为“预应力混凝土结构”。6第一节概述二、预应力的基本概念现以右图所示预应力简支梁为例，说明预应力混凝土的基本概念。7第一节概述二、预应力的基本概念由于预加应力spc较大，受拉边缘仍处于受压状态，不会出现开裂；受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混凝土的抗拉强度，一般不会出现开裂；受拉边缘应力超过混凝土的抗拉强度，虽然会产生裂缝，但比钢筋混凝土构件（Np=0）的开裂明显推迟，裂缝宽度也显著减小。8第一节

4、概述预应力的概念和方法在人们日常生活和生产中早已有所应用。传统木器中的木桶、木盆都是利用桶箍将一块块的壁板箍成一个整体。没有桶箍，壁板很容易散开（相当于混凝土的抗拉强度很低）；桶箍把壁板箍紧（相当于给混凝土施加预应力），就使得壁板之间不容易分离。9第一节概述现代预应力结构的应用1）大跨度结构：大跨度桥梁、体育馆、车间和飞机库等大跨度的建筑屋盖、高层建筑结构的转换层等。2）对抗裂右特殊要求的结构：压力容器、应力管道、水工或海洋建筑，还有冶金、化工厂的车间。构筑物等。3）某些高耸建筑结构：水塔、烟囱、电视塔等。4）某些大量制造的与之构件：预应力空心板、预应力预制桩等。

5、10第一节概述预应力坝11第二节施加预应力的方法一、先张法：1）钢筋就位；2)张拉钢筋并锚固；3）浇注构件；4）切断钢筋，挤压构件。预应力的建立：依靠钢筋与混凝土之间的粘结力12第二节施加预应力的方法13第二节施加预应力的方法一、后张法：1）浇筑构件并预留孔道；2)张拉钢筋（钢丝束）锚固；3）锚固钢筋；4）在孔道内压入水泥砂浆预应力的建立：依靠构件端部的锚具14第二节施加预应力的方法无粘结预应力混凝土★锚具的可靠性★高强钢丝的可靠度★一定要有非预应力筋12.1预应力混凝土的概念15第二节施加预应力的方法先张法主要靠粘结力锚固，不需要专门的锚具；同时生产多个构件；主

6、要适用于大批量生产以钢丝或d<16mm钢筋配筋的中、小型构件，如常见的预应力混凝土楼板、轨枕、水管、电杆等。后张法不需要台座，但需要有可靠的锚具及千斤顶、张拉油泵等设备。后张法主要用于以粗钢筋或钢绞线配筋的大型预应力构件，如桥梁、屋架、屋面梁、吊车梁等。16第二节施加预应力的方法先张法构件预应力筋的回弹力是通过钢筋与混凝土间的粘结力传给混凝土的，因而在构件上无需任何锚具。而后张法构件则不同，它的钢筋回弹力必须通过构件端部的锚具才能使混凝土建立起预压应力。因而锚具必须永远留在构件上。当以相同的张拉应力张拉钢筋时，两种方法在混凝土中所建立的预压应力是不等的，先张法低，

7、后张法高。17第二节施加预应力的方法在先张法构件切断或放松预应力钢筋后，由于预应力钢筋回弹带动混凝土缩短，因而预应力钢筋本身将缩短，应力将降低。在后张法中，混凝土的压缩与张拉预应力钢筋同步发生，混凝土压缩造成的钢筋回弹随时得到补偿，钢筋应力在张拉到预定的数值后不会再因混凝土压缩而减小。所以，先张法构件混凝土截面上所建立的压应力常比后张法构件低。张拉预应力钢筋时，可以将预应力筋在构件的一端用锚具固定，在另一端用机具进行张拉；也可以在两端均安置张拉机具，两端同时张拉，称为两端张拉。18第三节预应力混凝土的材料及锚夹具一、预应力钢筋◆预应力钢筋的强度越高越好。◆而且在预

8、应力混凝土