资料水工钢筋混凝土结构-第十章.ppt
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1、第十章,预应力混凝土结构,1.熟悉预应力混凝土的基本知识,分类方法、预应力损失及计算方法;2.掌握建筑工程中轴心受拉构件和受弯构件各阶段受力分析及计算方法;3.熟悉预应力混凝土构件的施工工艺及构造要求。,重 难 点,难点:预应力轴心受拉构件和受弯构件的计算,第十章 预应力混凝土结构,第一节 预应力混凝土的基本概念第二节 施加预应力的方法、预应力混凝土的材料 与张拉机具第三节 预应力钢筋张拉控制应力及预应力损失第四节 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析第五节 预应力混凝土轴心受拉构件的设计第六节 预应力混凝土受弯构件的应力分析第七节 预应力混凝土受弯构件的设计第八节 预应力混凝土构件的一般构造要
2、求,第一节 预应力混凝土的基本概念,混凝土的抗拉强度太低,导致受拉区混凝土过早开裂,或者裂缝宽度过宽,不满足适用性和耐久性的要求。混凝土的极限拉应变约为0.10.1510-3,钢筋弹性模量为2105N/mm2,则受拉钢筋的应力只能到2030N/mm2,不能充分利用其强度;对允许开裂的构件,当受拉钢筋的应力达到250N/mm2,裂缝宽度已达0.20.3mm。,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。高强钢筋的使用,应力达5001000N/mm2,裂缝宽度将很大,无法满足使用要求。,预应力混凝土结构:构件在承受外荷载之前,人为地预先通过张拉钢
3、筋对结构使用阶段产生拉应力的混凝土区域施加压力,构件承受外荷载后,此项预压应力将抵消一部分或全部由外荷载所引起的拉应力;从而推迟裂缝的出现和限制裂缝的开展。,sct-spc,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。,1928年法国杰出的土木工程师E.Freyssnet发明了预应力混凝土。,预应力坝,预应力混凝土结构的优缺点:,优点:延缓构件开裂,减小裂缝宽度;提高抗裂度和刚度;节约钢筋
4、,减轻自重,可建造大跨高层结构。缺点:施工工序多,技术要求高;需要专门的锚具和张拉设备,以及预应力钢筋,费用高;开裂荷载与破坏荷载过于接近,破坏前的延性差。,优先采用预应力混凝土的结构:,要求裂缝控制等级较高的构件;大跨度或受力很大的构件;对构件刚度和变形控制要求较高的结构构件。,预应力混凝土的分类,截面控制裂缝的程度不同,全预应力混凝土当使用荷载作用时,不允许出现拉应力的构件,相当于规范中裂缝控制等级为一级,即严格要求不出现裂缝的构件。,部分预应力混凝土当使用荷载作用时,允许出现裂缝,但最大裂缝宽度不超过允许值的构件,相当于规范中裂缝控制等级为三级,即允许出现裂缝的构件。,限值预应力混凝土当
5、使用荷载作用下根据荷载效应组合情况,不同程度地保证混凝土不开裂的构件,相当于规范中裂缝控制等级为二级,即一般要求不出现裂缝的构件。亦属于部分预应力混凝土。,1:全预应力混凝土01:部分预应力混凝土=0:钢筋混凝土,按预应力度分类:定义:预应力度指控制截面上的消压内力和使用荷 载对该截面产生的内力之比。轴心受拉构件:消压内力就是使构件截面预压应力 抵消到零时的轴向拉力;受弯构件:消压内力就是使构件截面受拉边缘的预 压应力抵消到零时的弯矩。,部分预应力砼:介于全预应力混凝土和钢筋混凝土之间,有很大的选择范围,设计者可根据结构的功能要求和环境条件,选用不同的预应力值以控制构件在使用条件下的变形和裂缝
6、,并在破坏前具有必要的延性,因而是当前预应力混凝土结构的一个主要发展趋势。优点:1、可采用部分非预应力钢筋,总造价降低;2、部分预应力混凝土可以减少过大的反拱度;3、抗震方面,部分预应力混凝土延性相对较好。,无粘结预应力:是指预应力钢筋伸缩、滑动自由、不于周围混凝土粘结的预应力混凝土结构。比较适用于采用混合配筋的部分预应力混凝土。计算内容:1、承载能力极限状态设计;2、正常使用极限状态设计;3、施工阶段(制作、运输、安装)混凝土强度和抗裂性能验算。,先张法,第二节 施加预应力的方法,预应力混凝土的材料和张拉机具,先张法在浇灌混凝土之前张拉钢筋的方法,称为先张法。,一、施加于应力的方法,在构件上
7、建立预应力,一般通过张拉钢筋来实现。,预应力是靠钢筋与混凝土之间的粘结力来传递的。优点:用长线台座,批量生产,效率高;施工简单。缺点:需要专门台座,基建投资较大;施加的预应力较小,用于中小构件。,后张法,后张法-在结硬后的混凝土构件上张拉钢筋的方法称为后张法。,预应力是靠钢筋端部的锚具来传递的。优点:不需要专门台座,可现场制作,用于大型构件;缺点:需要留孔,灌浆,施工复杂;锚具要附在构件内,耗钢量大。,自张法施加预应力:采用膨胀水泥浇制混凝土,在硬化过程中构件自身膨胀伸长,与其粘结在一起的钢筋阻止混凝土膨胀,使混凝土受到预压应力。自应力混凝土一般用来制造压力管道。,无粘结预应力混凝土,锚具的可
8、靠性高强钢丝的可靠度,1、强度高:预应力钢筋具有较高的抗拉强度。2、具有一定的塑性:为避免在构件发生脆性破坏,预应力筋在拉断前具有一定的伸长率。3、良好的加工性能:以满足对钢筋焊接、镦粗的加工要求。4、与混凝土之间有良好的粘结:通常采用刻痕或压波方法来提高与混凝土粘结强度。,钢材的一些要求:,我国目前常用的预应力钢材主要有:钢丝,钢绞丝,钢丝束,螺纹钢筋,钢棒,消除预应力钢丝等,二、预应力混凝土的材料,钢绞线 钢绞线是用直径56mm的高强钢丝捻制而成的一种高强预应力筋,其中以7股钢绞线应用最多。7股钢绞线的公称直径为9.515.2 mm,强度可高达1860MPa。,无粘结预应力束,钢丝分为冷拉
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