《结构设计原理》叶见曙-课件--第12章-预应力混凝土结构的基本概念及其材料.ppt

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1、2、大跨度结构时，为满足构件强度、变形、裂缝控制的要求，需加大截面尺寸，使构件自重进一步增大，造成安装困难，材料浪费，或造型不协调。3、当采用高强钢筋、高强混凝土时，由于裂缝宽度控制在0.2mm，而高强钢筋的弹性模量与普通钢筋相当，高强材料的优势无法体现。结论：由于普通钢筋混凝土结构无法改善构件使用性能，也无法有效利用高强材料，有必要发展一种新的工艺方法——预应力混凝土结构。12.1概述——普通钢筋砼的缺点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加压应力时，桶就不会漏水。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

2、，可以承担全部书的重量。2、预应力的工作原理在混凝土结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下的受拉区施加预压应力，以改善结构使用性能，这种结构形式称为预应力混凝土结构。NpNpPPNpNpPP拉压压压拉-压+拉-压+下面以简支梁为例，说明预应力混凝土结构的基本原理：或预应力的作用可部分或全部抵消外荷载产生的拉力，从而提高构件的抗裂性。（分解）应力叠加：NpNpPPNpNpPP拉消压压σkcσktσkc+σpt+--σptσpca)σkt+σpc＞0+c)b)a）+++-b)σkt+σpc=0c)σkt+σpc＜0下缘：对混凝土或钢筋混凝土梁的受拉区预先施加压应力，这种应

3、力的大小和分布规律，能有利于抵消使用荷载作用下产生的拉应力，因而使混凝土构件在使用荷载作用下不致开裂，或推迟开裂，或者使裂缝宽度减小。即，由于预压力的存在避免混凝土开裂，使梁全截面参与工作，改善了梁中混凝土的抗拉性能，并且达到充分利用高强钢材性能的目的。12.1概述——预应力砼结构基本原理a.节省材料，减轻自重，增加跨越能力。b.提高构件的抗裂性、增加截面刚度。c.可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。d.预加力还可以作为结构构件的连接手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。12.1概述——预应力砼结构优点预应力损失：最主要的问题是在使用阶段如何保持有效预应力不至于降

4、低到最小。技术要求高：需要有一定的专门设备和配备一支技术熟练的专业队伍。预应力反拱度不易控制。12.1概述——预应力砼结构缺点大跨度结构（大跨度桥梁）；特种结构（防漏、防渗和压力容器）；对构件的刚度和变形控制要求较高的结构构件。除在桥梁工程采用外，路基边坡治理、库岸斜坡治理中也广泛应用（如预应力锚杆、预应力锚索）12.1概述——预应力砼结构应用《公路桥规》将预应力度（λ）定义为由预加应力大小确定的消压弯矩MO与外荷载产生的弯矩M的比值，即λ=M0/Ms式中：λ—预应力度；M0—消压弯矩。构件抗裂边缘预压应力抵消到零时的弯矩。Ms—按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩。1

5、2.1概述——预应力度全预应力混凝土：沿预应力方向的正截面不出现拉应力，即部分预应力混凝土：沿预应力方向的正截面出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝，即对拉应力加以限制时，为A类构件（拉而不裂）；拉应力超过限值或出现不超过限定的裂缝宽度时，为B类构件（裂而有限）3.钢筋混凝土：不施加预应力的混凝土结构，即12.1概述——预应力砼的分类张拉钢筋并在座上固定浇注混凝土构件混凝土强度达设计强度的75%以上时剪断钢筋先张法依靠粘结力来传递并保持预加应力12.2预应力张拉方法——先张法12.2预应力张拉方法——先张法浇混凝土构件，并在构件中预留孔道在构件中预留孔道中穿钢筋并张拉锚固

6、灌浆后张法依靠工作锚具来传递和保持预加应力12.2预应力张拉方法——后张法12.2预应力张拉方法——后张法12.2预应力张拉方法——后张法1、预应力结构对锚具的要求(1)根据设计取用的预应力筋种类、预压力大小及布束的需要选择预应力锚具(2)锚具应只有足够的强度和刚度，安全可靠；(3)构造简单，加工制作方便；(4)施工方便、节省材料、价格低廉。12.2预应力结构——锚具夹具：主要依靠摩擦力来夹住钢筋，它不留在构件上，剪断预应力筋后夹具的作用即消失锚具：永久地留在构件上，如锚具失效构件中的预应力将全部消失。12.2预应力结构——锚具锚具分类方法：按锚固受力筋类型：锚粗钢筋、钢

7、丝束、钢铰线、钢筋束按传递预应力的原理分：支承式和摩擦式按锚具的使用位置不同：张拉端和固定端12.2预应力结构——锚具分类常用的锚具常用的锚具1、承压型锚具——钢筋螺纹锚：利用螺帽、垫板等的承压作用将预应力钢筋锚固在端部12.2预应力锚具——钢筋螺纹锚特点：属于自承式锚具，操作简单，受力可靠，滑移量小。缺点：下料长工度精度要求高，不可多根锚固。适用于较短的预应力构件及直线预应构件。12.2预应力锚具——钢筋螺纹锚2、承压形锚具——墩头锚具镦头锚具：利用钢丝的镦粗头来锚固预应力钢丝的一种支承式锚具用途：主要用于锚固钢丝束，锚固5