预应力混凝土构件优秀PPT.ppt

主讲人：杨晓红主讲人：杨晓红职称：高级工程师职称：高级工程师 一级注册结构工程师一级注册结构工程师教学目标：教学目标：了了解预应力混凝土的概念和分类解预应力混凝土的概念和分类 了了解预应力混凝土的特点解预应力混凝土的特点 预应力混凝土的概念预应力混凝土的概念难难 点点重重 点点 6.1.1 6.1.1预应力混凝土的基本原理预应力混凝土的基本原理 1.1.为什么运用预应力混凝土为什么运用预应力混凝土 一般钢筋砼结构或者构件，混凝土抗拉强度及极限拉一般钢筋砼结构或者构件，混凝土抗拉强度及极限拉应变值都很低。其抗拉强度只有抗压强度的应变值都很低。其抗拉强度只有抗压强度的1/101/101/181/18，极限拉应变仅为极限拉应变仅为0.00010.00010.000150.00015，即每米只能拉长，即每米只能拉长0.10.15mm0.10.15mm，超过后就会出现裂缝。，超过后就会出现裂缝。6.1 预应力混凝土的基本概念而钢筋达到屈服强度时的应变却要大得多，约为而钢筋达到屈服强度时的应变却要大得多，约为 0.00050.00150.00050.0015。由于混凝土的抗拉性能很低，。由于混凝土的抗拉性能很低，所以抗裂性能很差，一般状况下，当受拉钢筋的应力所以抗裂性能很差，一般状况下，当受拉钢筋的应力 达到达到 2030N/mm2 2030N/mm2时，砼就会开裂，在正常状况下，时，砼就会开裂，在正常状况下，钢筋砼构件一般均处于带裂缝工作状态。钢筋砼构件一般均处于带裂缝工作状态。但是对运用上不允许开裂的构件，一般钢筋砼就无法满足但是对运用上不允许开裂的构件，一般钢筋砼就无法满足要求，另外砼的开裂还将导致结构的刚度降低，变形加大，要求，另外砼的开裂还将导致结构的刚度降低，变形加大，为了要满足变形和裂缝限制的要求，则需增大构件的截面为了要满足变形和裂缝限制的要求，则需增大构件的截面尺寸和用钢量，这将导致自重过大，导致一般混凝土结构尺寸和用钢量，这将导致自重过大，导致一般混凝土结构不适用于对裂缝限制要求较严格的构件以及具有较高密闭不适用于对裂缝限制要求较严格的构件以及具有较高密闭性和耐久性要求的结构以及大跨度的结构或者构件。性和耐久性要求的结构以及大跨度的结构或者构件。比如桥梁结构，基本上既是大跨度又是处于潮湿的环境比如桥梁结构，基本上既是大跨度又是处于潮湿的环境 虽然理论上讲，提高材料强度可以提高构件的承载力，从而达到节约材料和减轻构件自重的目的。但在一般钢筋混凝土构件中，提高钢筋强度却难以收到预期的效果。这是因为，对虽然理论上讲，提高材料强度可以提高构件的承载力，从而达到节约材料和减轻构件自重的目的。但在一般钢筋混凝土构件中，提高钢筋强度却难以收到预期的效果。这是因为，对配置高强度钢筋的钢筋混凝土构件而言，承载力可能已不是限制条件配置高强度钢筋的钢筋混凝土构件而言，承载力可能已不是限制条件 起限制作用的因素可能是裂缝宽度或构件的挠度。当钢筋应力起限制作用的因素可能是裂缝宽度或构件的挠度。当钢筋应力达到达到5001000N/mm25001000N/mm2时，裂缝宽度将很大，无法满足运用要求。时，裂缝宽度将很大，无法满足运用要求。因而，一般钢筋混凝土结构中接受高强度钢筋是不能充分发因而，一般钢筋混凝土结构中接受高强度钢筋是不能充分发挥其作用的。而提高混凝土强度等级对提高构件的抗裂性能和挥其作用的。而提高混凝土强度等级对提高构件的抗裂性能和限制裂缝宽度的作用也极其有限。限制裂缝宽度的作用也极其有限。2.2.预应力混凝土的基本原理预应力混凝土的基本原理 为为了了避避开开钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构的的裂裂缝缝过过早早出出现现，充充分分利利用用高高强强度度钢钢筋筋及及高高强强度度混混凝凝土土，可可以以设设法法在在结结构构构构件件承承受受运运用用荷荷载载前前，预预先先对对受受拉拉区区的的混混凝凝土土施施加加压压力力，使使它它产产生生预预压压应应力力来来减减小小或或抵抵消消荷荷载载所所引引起起的的混混凝凝土土拉拉应应力力，从从而而将将结结构构构构件件的的拉拉应应力力限限制制在在较较小小范范围围，甚甚至至处处于于受受压压状状态态，以以推推迟迟混混凝凝土土裂裂缝缝的的出出现现和和开开展展，从从而而提提高高构构件件的的抗抗裂裂性性能和刚度。能和刚度。预应力混凝土的基本原理可用图 6.1.1说明。生活中的例子：生活中的例子：盛盛水水的的木木桶桶在在运运用用前前有有用用铁铁箍箍把把木木板板箍箍紧紧，就就是是为为了了使使木木板板受受到到环环向向的的预预压压力力，装装水水后后，只只要要由由水水产产生生的的环环向向拉力不超过预压力，木桶就不会漏水拉力不超过预压力，木桶就不会漏水6.1.2 6.1.2 预应力混凝土的分类预应力混凝土的分类 1.1.依据预加应力值大小对构件截面裂缝限依据预加应力值大小对构件截面裂缝限制程度的不同分为制程度的不同分为 （1 1）全预应力混凝土）全预应力混凝土 在运用荷载作用下，不允许截面上混凝土在运用荷载作用下，不允许截面上混凝土出现拉应力的构件。属严格要求不出现裂缝的构出现拉应力的构件。属严格要求不出现裂缝的构件。件。（2 2）部份预应力混凝土）部份预应力混凝土 允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过允允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过允许值的构件。属允许出现裂缝的构件。许值的构件。属允许出现裂缝的构件。环境类别：环境类别：一类：室内干燥环境，无侵蚀性静水浸没环境一类：室内干燥环境，无侵蚀性静水浸没环境二二a a类：室内潮湿环境，与无侵蚀水或者土壤干脆接触的环境等类：室内潮湿环境，与无侵蚀水或者土壤干脆接触的环境等二二b b类：干湿交替环境，水位频繁变动环境等类：干湿交替环境，水位频繁变动环境等三三a a类：寒冷或寒冷地区冬季水位变动区环境，海风环境等类：寒冷或寒冷地区冬季水位变动区环境，海风环境等三三b b类：海岸环境等类：海岸环境等 2 依据粘结方式分类（钢筋与砼是否接触）依据粘结方式分类（钢筋与砼是否接触）（1）有粘结预应力：）有粘结预应力：（2）无无粘粘结结预预应应力力砼砼：配配置置无无粘粘结结预预应应力力钢钢筋筋的的后后张张法法预预应应力力砼砼，无无粘粘结结预预应应力力钢钢筋筋是是将将预预应应力力钢钢筋筋的的外外表表面面涂涂以以沥沥清清、油油脂脂或或其其他他润润滑滑防防锈锈材材料料，以以减减小小摩摩擦擦力力并并防防锈锈蚀蚀，并并用用塑塑料料套套管管或或以以纸纸带、塑料带包袱，以防止施工中碰坏涂层，并使之与四周混凝土隔离，而在张拉时可沿纵向发生相对滑移的后张法预应力钢筋。带、塑料带包袱，以防止施工中碰坏涂层，并使之与四周混凝土隔离，而在张拉时可沿纵向发生相对滑移的后张法预应力钢筋。特点：不须要预留孔道，也不必灌浆，施工简便、快速，造价较低，易于推广应用特点：不须要预留孔道，也不必灌浆，施工简便、快速，造价较低，易于推广应用6.1.3 6.1.3 预应力混凝土的特点预应力混凝土的特点与钢筋混凝土相比，预应力混凝土具有以下特与钢筋混凝土相比，预应力混凝土具有以下特点：点：1.1.构件的抗裂性能较好。构件的抗裂性能较好。2.2.构件的刚度较大。由于预应力混凝土能构件的刚度较大。由于预应力混凝土能延迟裂缝的出现和开展，并且受弯构件要产生反延迟裂缝的出现和开展，并且受弯构件要产生反拱，因而可以减小受弯构件在荷载作用下的挠度。拱，因而可以减小受弯构件在荷载作用下的挠度。3.3.构件的耐久性较好。由于预应力混凝土构件的耐久性较好。由于预应力混凝土能使构件不出现裂缝或减小裂缝宽度，因而可以能使构件不出现裂缝或减小裂缝宽度，因而可以削减大气或侵蚀性介质对钢筋的侵蚀，从而延长削减大气或侵蚀性介质对钢筋的侵蚀，从而延长构件的运用期限。构件的运用期限。4.4.可可以以减减小小构构件件截截面面尺尺寸寸，节节约约材材料料，减减轻轻自自重重，可可用用于大跨度的结构。于大跨度的结构。5.5.缺缺点点：工工序序较较多多，施施工工较较困困难难，且且须须要要张张拉拉设设备备和和锚锚具等设施。具等设施。留意：预应力混凝土不能提高构件的承载实力。也留意：预应力混凝土不能提高构件的承载实力。也就是说，当截面和材料相同时，预应力混凝土与一般就是说，当截面和材料相同时，预应力混凝土与一般钢筋混凝土受弯构件的承载实力相同，与受拉区钢筋钢筋混凝土受弯构件的承载实力相同，与受拉区钢筋是否施加预应力无关。是否施加预应力无关。主讲人：杨晓红主讲人：杨晓红职称：高级工程师职称：高级工程师 一级注册结构工程师一级注册结构工程师6.1.4 6.1.4 施加预应力的方法施加预应力的方法 依据张拉钢筋与浇筑混凝土的先后关系，施加预应力依据张拉钢筋与浇筑混凝土的先后关系，施加预应力的方法可分为先张法和后张法两类。的方法可分为先张法和后张法两类。1.1.先张法先张法 定义：先张拉预应力钢筋，然后浇筑混凝土的施定义：先张拉预应力钢筋，然后浇筑混凝土的施工方法，称为先张法。工方法，称为先张法。主要工艺过程是：穿钢筋主要工艺过程是：穿钢筋张拉钢筋张拉钢筋浇筑混凝土并进行养护浇筑混凝土并进行养护切断钢筋，如图切断钢筋，如图6.1.36.1.3。接着接着返回？主主要要优优点点：生生产产工工艺艺简简洁洁，工工序序少少，效效率率高高，质质量量易易于于保保证证，同同时时由由于于省省去去了了锚锚具具和和削削减减了了预预埋埋件件，构构件件成本较低。成本较低。适适用用范范围围：主主要要用用于于工工厂厂化化大大量量生生产产，尤尤其其适适宜宜用用于长线法生产中、小型构件。于长线法生产中、小型构件。2.2.后张法后张法定定义义：先先浇浇筑筑混混凝凝土土，待待混混凝凝土土硬硬化化后后，在在构构件件上上干脆张拉预应力钢筋，这种施工方法称为后张法。干脆张拉预应力钢筋，这种施工方法称为后张法。主要工艺过程：主要工艺过程：浇筑混凝土构件（在构件中预留孔道）并进浇筑混凝土构件（在构件中预留孔道）并进行养护行养护穿预应力钢筋穿预应力钢筋张拉钢筋并用锚具锚固张拉钢筋并用锚具锚固往孔道内往孔道内压力灌浆压力灌浆，如图，如图6.1.56.1.5。主主要要优优点点：预预应应力力钢钢筋筋干干脆脆在在构构件件上上张张拉拉，不不须须要要张张拉拉台台座座，所所以以后后张张法法构构件件既既可可以以在在预预制制厂厂生生产产，也也可可在在施施工工现现场场生生产产。大大型型构构件件在在现现场场生生产产可可以以避避开开长长途途搬搬运运，故我国大型预应力混凝土构件主要接受后张法。故我国大型预应力混凝土构件主要接受后张法。主主要要缺缺点点：生生产产周周期期较较长长；须须要要利利用用工工作作锚锚锚锚固固钢钢筋筋，钢钢材材消消耗耗较较多多，成成本本较较高高；工工序序多多，操操作作较较困困难难，造造价价一般高于先张法。一般高于先张法。预应力砼结构举例：预应力砼结构举例：1 1、杭杭州州湾湾跨跨海海大大桥桥：全全长长3636公公里里，桥桥长长35.735.7公公里里，双双向向六六车车道道高高速速马马路路，是是目目前前世世界界上上最最长长的的跨跨海海大大桥桥，地地处处强强腐腐蚀蚀海海洋洋环环境境，为为确确保保大大桥桥的的寿寿命命，提提出出了了设设计计运运用用年年限限100100年年的的耐耐久久性性要要求求，70m70m预预应应力箱梁，接受二次张拉技术力箱梁，接受二次张拉技术预应力砼结构举例：预应力砼结构举例：2 2、深深圳圳会会展展中中心心：建建筑筑物物总总长长540m540m，宽宽282m282m，沿沿横横向向中中心心柱柱距距30m30m，其其两两侧侧各各为为跨跨度度126m126m的的展展览览区区，沿沿纵纵向向柱柱距距为为30m30m。中中心心区区接接受受钢钢筋筋混混凝凝土土框框架架-剪剪力力墙墙结结构构。30m30m跨跨的的框框架架梁梁以以及及标标高高45.0m45.0m的的悬悬挑挑梁梁接接受受有有粘粘结结预预应应力力混混凝凝土土结结构构，展展览览大大厅厅及及会会议议中中心心屋屋面面均均接接受受钢钢结结构构。地地下下3 3层层，地地上上5 5层层，标标高高分分别别为为：0.0000.000、7.500m7.500m、15.000m15.000m、30.000m30.000m、45.000m45.000m小小 结结 1.1.预应力混凝土的概念、分类和特点预应力混凝土的概念、分类和特点 2 2 施加预应力的方法：先张法、后张法。施加预应力的方法：先张法、后张法。作业布置作业布置 思索题：思索题：6.16.1、6.2 6.2、6.3 6.3。结束！结束！感谢大家！感谢大家！