第十章预应力混凝土结构的受力性能要点解析.ppt

混凝土结构设计内容即本学期的三部分内容 预应力混凝土结构 单层工业厂房 多层框架 各部分之间相互独立。 预应力混凝土结构的受力性能 本章提要 了解预应力混凝土的基本概念及优缺点； 掌握预应力混凝土损失的计算和采取的措施； 熟练掌握预应力混凝土轴心受拉构件的设计计算方法； 熟悉预应力混凝土的构造要求。 了解部分预应力混凝土与无粘结预应力混凝土的基本概念。 §10.1预应力混凝土的基本知识 一、预应力混凝土的原理 锯 自行车 抱书 法国的弗莱西奈－－预应力混凝土之父 1928年法国E.Freyssinet提出预应力混凝土概念。 脆性材料变为弹性材料－－全预应力混凝土 有限预应力混凝土 部分预应力混凝土 预应力混凝土成为专门的学科分支 预应力技术应用于钢结构，混凝土结构，基础结构等。 预应力混凝土构件就是在构件受外荷载以前，对混凝土受拉区施加预压应力的构件。 混凝土的缺点 产生的问题 原因混凝土抗拉强度太低; 普通混凝土抗拉强度为抗压强度的1/6~1/20,混凝土的抗拉的应变为抗压应变的1/15~1/20, 极限拉应变值约为0.1X10-3~0.15X10-3即每米只能伸长0.1~0.15mm,此时钢筋的应力为EsXεt= 2X105X( 0.1X10-3~0.15X10-3 ) =20~30Mpa 远小于钢筋的屈服强度. 裂缝跨度为0.2~0.3mm 受拉钢筋的应力小于270Mpa，接近HPB300的屈服强度。因此普通混凝土构件均为带裂缝工作。而高强钢筋的强度可以到达 1860 Mpa这样的钢材在普通混凝土中无法使用。 问题 钢筋混凝土梁使用大跨结构时出现如下问题：1）增加刚度而加大截面尺寸，导致自重增大形成恶性循环 2）增加钢筋来提高刚度，则钢筋的强度不能充分利用，造成浪费。 3）采用高强钢筋，按正截面承载力可以减少配筋，截面抗弯刚度基本与配件面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。 设计控制条件 一般钢筋混凝土梁（reinforced concrete）（RC）由承载力控制 大跨钢筋混凝土梁由变形控制 高强钢筋的混凝土由裂缝宽度控制 原理 二、 预应力混凝土的特点 总结：优点 抗裂性能好； 耐久性好、刚度大、变形小； 可利用高强度钢筋减轻自重； 可提高构件的抗剪能力； 提高受压构件的稳定性； 可提高构件的抗疲劳强度； 缺点： 施工复杂、计算复杂 二、预应力混凝土分类 1.根据张拉预应力筋的顺序分 先张法和后张法见flashpre-tension method post-tension method 特点 先张法特点： 需要台座千斤顶传力架和锚具； 锚具可以重复使用； 适应在预制厂预制； 台座较长可以减少损失保证强度和刚度等优点。 后张法特点：不用台座；可现场张拉；需要灌浆留孔等工艺 先张法的施工设备 (一)台座 ?? 1、要求：有足够的强度、刚度和稳定性；满足生产工艺的要求。 ?? 2、形式： ①墩式(传力墩、台面、横梁)? 长度100～150m，适于中、小型构件。 ?? 墩式台座的几种形式如图6-2所示。 ②槽式(传力柱、上下横梁、砖墙) –长45～76m，适于双向预应力构件,易于蒸汽养护。 槽式台座如图6-3所示。 2.根据预应力钢筋的不同分为无粘结预应力钢筋和有粘结预应力钢筋；相应的混凝土分为有粘结和无粘结预应力混凝土。 有粘结预应力钢筋：混凝土和钢筋之间通过粘结共同工作，钢筋应力与同一位置的混凝土应力相等。 无粘结预应力钢筋：钢筋和混凝土之间可以自由滑动，钢筋应力处处相等 。 无粘结预应力钢筋图片 图片 有粘结预应力混凝土。 无粘结预应力混凝土 3.根据张拉预应力钢筋的方法分为机械张拉、电热式张拉和自张法 机械张拉：用千斤顶等机械工具直接张拉预应力钢筋。如液压千斤顶、电动螺杆 电热式张拉：低电压强电流通过钢筋使其发热伸长，达设计要求时断电。原理：热胀冷缩。 自张法 ：用自应力水泥制成混凝土，结硬时混凝土膨胀带动混凝土中的钢筋一起伸长，在混凝土中产生压力。 4.根据预应力度分为全预应力、部分预应力和钢筋混凝土。 预应力度定义为： 受弯构件 轴心受拉构件。 全预应力和部分预应力 5根据施加预应力的大小分为全预应力混凝土、有限预应力混凝土和部分预应力混凝土。 三、预应力的计算方法 1.近似按弹性材料计算（材力）规范 2.压力线法：压力线是指各截面上相应的混凝土压应力合力作用点相连而成的压力线。 3.荷载平衡法：由林同炎教授于1963年在美国提出，他认为预应力钢筋对混凝土的作用当成反向的荷载。 有兴趣可以参阅林同炎预应力混凝土结构 四、施加预应力的方法 五、预应力混凝土构件的锚、夹具及张拉设备 夹具是指当构件制成后能够