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    预应力混凝土结构受力性能.pptx

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    预应力混凝土结构受力性能.pptx

    一、基本概念一、基本概念 2.先张法和后张法先张法和后张法张拉钢筋并在台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灌浆第1页/共49页一、基本概念一、基本概念 3.有粘结和无粘结预应力混凝土有粘结和无粘结预应力混凝土有粘结预应力混凝土先张法生产的预应力混凝土构件以及后先张法生产的预应力混凝土构件以及后张法张拉钢筋后在孔道中灌浆所生产的张法张拉钢筋后在孔道中灌浆所生产的预应力混凝土构件预应力混凝土构件特点受力性能好,裂缝分布均匀,裂缝宽度较小受力性能好,裂缝分布均匀,裂缝宽度较小第2页/共49页一、基本概念一、基本概念 3.有粘结和无粘结预应力混凝土有粘结和无粘结预应力混凝土无粘结预应力混凝土后张法张拉钢筋后不在孔道中灌浆所生产后张法张拉钢筋后不在孔道中灌浆所生产的预应力混凝土构件的预应力混凝土构件特点造价低,便于以后再次张拉或更换预应力钢筋造价低,便于以后再次张拉或更换预应力钢筋第3页/共49页一、基本概念一、基本概念 4.全预应力和部分预应力全预应力和部分预应力使用荷载下不出现拉应力或裂缝全预应力混凝土构件全预应力混凝土构件使用荷载下允许混凝土受拉区产生宽度不大的裂缝部分预应力混凝土构件部分预应力混凝土构件第4页/共49页二、施加预应力的方法二、施加预应力的方法 1.张拉预应力筋的方法张拉预应力筋的方法*直接张拉法:用千斤顶等机械工具直接张拉法:用千斤顶等机械工具直接张拉预应力钢筋直接张拉预应力钢筋*电热法:低电压强电流通过钢筋使电热法:低电压强电流通过钢筋使其发热伸长,达设计要求时断电其发热伸长,达设计要求时断电*连续配筋法:用旋转工作台将预应力筋缠绕于混凝土块体上或水池连续配筋法:用旋转工作台将预应力筋缠绕于混凝土块体上或水池壁上壁上*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中的钢筋一起伸长,在混凝土中产生压力*直接加压法:用千斤顶直接在构件两端加力使其获得预压力直接加压法:用千斤顶直接在构件两端加力使其获得预压力第5页/共49页二、施加预应力的方法二、施加预应力的方法 2.锚具和夹具锚具和夹具*夹具:主要依靠摩擦力来夹夹具:主要依靠摩擦力来夹住钢筋,它不留在构件上,剪住钢筋,它不留在构件上,剪断预应力筋后夹具的作用即消断预应力筋后夹具的作用即消失失*锚具:永久地留在构件上,锚具:永久地留在构件上,如锚具失效构件中的预应力将如锚具失效构件中的预应力将全部消失。全部消失。第6页/共49页二、施加预应力的方法二、施加预应力的方法 2.锚具和夹具锚具和夹具摩擦型锚具摩擦型锚具第7页/共49页二、施加预应力的方法二、施加预应力的方法 2.锚具和夹具锚具和夹具墩头锚具墩头锚具第8页/共49页二、施加预应力的方法二、施加预应力的方法 2.锚具和夹具锚具和夹具粘结型锚具:利用构件端部预留锥形自锚孔的后浇混粘结型锚具:利用构件端部预留锥形自锚孔的后浇混凝土锚固预应力钢筋凝土锚固预应力钢筋灌浆口(灌浆锚固)6 8螺旋筋 8箍筋 3铅丝线圈预应力筋第9页/共49页二、施加预应力的方法二、施加预应力的方法 2.锚具和夹具锚具和夹具承压型锚具:利用螺帽、垫板等的承压作用将预应力承压型锚具:利用螺帽、垫板等的承压作用将预应力钢筋锚固在端部钢筋锚固在端部预应力筋垫板螺丝杆端螺母对焊接头第10页/共49页三、预应力混凝土所用的材料三、预应力混凝土所用的材料 1.钢筋钢筋强度高;与混凝土间有足够的粘结力;强度高;与混凝土间有足够的粘结力;良好的加工性能和一定的塑性良好的加工性能和一定的塑性要求要求处于侵蚀介质中的预应力混凝土构件,处于侵蚀介质中的预应力混凝土构件,不宜采用热处理钢筋、钢丝、钢绞线等不宜采用热处理钢筋、钢丝、钢绞线等作为预应力钢筋作为预应力钢筋钢筋钢筋热处理钢筋、钢丝、钢绞线热处理钢筋、钢丝、钢绞线注意注意对直接承受动荷载的预应力混凝土构对直接承受动荷载的预应力混凝土构件,不得采用有焊接接头的冷拉钢筋件,不得采用有焊接接头的冷拉钢筋第11页/共49页三、预应力混凝土所用的材料三、预应力混凝土所用的材料 2.混凝土混凝土C30一般预应力混凝土构件一般预应力混凝土构件采用热处理钢筋、钢丝、钢采用热处理钢筋、钢丝、钢绞线的预应力混凝土构件绞线的预应力混凝土构件C40第12页/共49页四、张拉控制应力四、张拉控制应力 con的确定的确定 1.con对结构的影响对结构的影响Ap conAp conAp conAp con使构件出现脆性破坏使构件出现脆性破坏 con越大,混凝土越大,混凝土中的预压应力越中的预压应力越大,但过大会产大,但过大会产生如下问题生如下问题预应力筋过早进入流幅,降预应力筋过早进入流幅,降低其塑性低其塑性增加钢筋的松弛损失增加钢筋的松弛损失第13页/共49页四、张拉控制应力四、张拉控制应力 con的确定的确定 2.con的取值的取值Ap conAp conAp conAp con预应力钢筋极限抗拉预应力钢筋极限抗拉强度的强度的0.40.75预应力钢筋极限抗拉预应力钢筋极限抗拉强度的强度的0.40.70钢丝、钢绞线钢丝、钢绞线热处理钢筋热处理钢筋第14页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 1.预应力损失的种类预应力损失的种类Ap conAp conAp conAp con前期损失或第前期损失或第一批损失一批损失如锚具变形、管道摩擦、台如锚具变形、管道摩擦、台座与钢筋的温差、钢筋松弛座与钢筋的温差、钢筋松弛损失等损失等发生在预应力传到混凝土之前后期损失或第后期损失或第二批损失二批损失如混凝土收缩徐变、局部挤如混凝土收缩徐变、局部挤压损失等压损失等发生在预应力传到混凝土之后第15页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 1.预应力损失的种类预应力损失的种类前期损失或第一批损失Ap conAp conAp conApcon后期损失或第二批损失预应力损失值不宜笼统地估算,应予预应力损失值不宜笼统地估算,应予分项计算,然后相加确定总的损失值分项计算,然后相加确定总的损失值但各项预应力损失值又不是截然无关但各项预应力损失值又不是截然无关的。试图求得各项预应力损失的的。试图求得各项预应力损失的“净净值值”是很困难的。是很困难的。第16页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 2.管道摩擦损失管道摩擦损失 l2PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxd后张法中,张拉钢筋时,后张法中,张拉钢筋时,钢筋在孔道中滑动,就钢筋在孔道中滑动,就会产生摩擦力会产生摩擦力主要由两部分组成*孔道偏孔道偏差等因素差等因素引起的引起的*曲线型曲线型孔道而引孔道而引起的起的第17页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 2.管道摩擦损失管道摩擦损失 l2PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxd采用超张拉可以减采用超张拉可以减少少 l2建议的张拉程序为01.1 con停停2分钟分钟0.85 con停停2分钟分钟 con第18页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 3.锚具变形和钢筋回缩锚具变形和钢筋回缩损失损失 l1由于锚具、垫块本身的变形,由于锚具、垫块本身的变形,其间裂缝的压紧及钢筋在锚具其间裂缝的压紧及钢筋在锚具中的滑移引起的损失中的滑移引起的损失张拉端至锚固端之间的距离预应力钢筋的弹性模量张拉端锚具的变形和钢筋的内缩值,第19页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 3.锚具变形和钢筋回缩锚具变形和钢筋回缩损失损失 l1应注意的几个问题应注意的几个问题*由块体拼装的结构,尚应考虑填逢由块体拼装的结构,尚应考虑填逢间的预压变形。当采用混凝土或砂间的预压变形。当采用混凝土或砂浆为填逢材料时,每条缝的预压变浆为填逢材料时,每条缝的预压变形值为形值为1mm*先张法构件,当台座长度超过先张法构件,当台座长度超过100m时,可忽略时,可忽略l1*后张法构件,后张法构件,l1只考虑张拉端,因锚固端锚具在张拉过程只考虑张拉端,因锚固端锚具在张拉过程中已被压紧中已被压紧第20页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 4.温差应力温差应力损失损失 l3温度为t0时的应力为 con温度升到t1时由于混凝土未结硬此处的应力为 con温度回落到t0时由于混凝土已结硬和钢筋同时回缩,此处的应力为 con con混凝土蒸汽养护时混凝土蒸汽养护时,预应力预应力钢筋与台座之间温差引起钢筋与台座之间温差引起的损失的损失钢筋的线膨胀系数*采用二次升温法可减少l3:先在常温下养护,当混凝土的强度达到7.510N/mm2时再逐渐升温第21页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 5.应力松弛应力松弛损失损失 l4钢筋在高应力作用下,长度不变而应力随时间逐渐降低的现象称为应力松弛钢筋在高应力作用下,长度不变而应力随时间逐渐降低的现象称为应力松弛钢筋张拉后钢筋张拉后1小时内约完成总松弛的小时内约完成总松弛的50%,24小小时内完成总松弛的时内完成总松弛的80%,以后逐渐收敛,以后逐渐收敛消除应力钢丝、钢绞线普通松弛:第22页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 5.应力松弛应力松弛损失损失 l4低松弛:当第23页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 5.应力松弛应力松弛损失损失 l4采用超张拉可以减采用超张拉可以减少少 l4建议的张拉程序为0(1.051.16)con停停25分钟分钟0con在高应力下,本需1小时才能完成的损失,在25分钟内就完成了大部分第24页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 6.混凝土收缩徐变混凝土收缩徐变损失损失 l5收缩和徐变两者相互有关,很难精确计算,为了简化两项收缩和徐变两者相互有关,很难精确计算,为了简化两项损失可合并考虑损失可合并考虑受拉区或受压区各自预应力钢筋和非预应力钢筋的配筋率受拉区或受压区预应力钢筋在各自合力作用点处混凝土的法向压应力高湿环境中可降低高湿环境中可降低50%干燥环境中应增加干燥环境中应增加2030%第25页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 6.混凝土收缩徐变混凝土收缩徐变损失损失 l5第26页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 6.混凝土收缩徐变混凝土收缩徐变损失损失 l5第27页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 6.钢筋挤压混凝土钢筋挤压混凝土损失损失 l6采用螺旋式预应力筋作为配筋的环形构件,由于预应力筋采用螺旋式预应力筋作为配筋的环形构件,由于预应力筋对混凝土的局部挤压使构件直径减小所引起的损失对混凝土的局部挤压使构件直径减小所引起的损失当d 3m时第28页/共49页五、预应力损失值五、预应力损失值 7.预应力预应力损失的组合损失的组合预应力损失的组预应力损失的组合合先张法构件先张法构件后张法构件后张法构件第一批损失第一批损失 lI l1+l3+l4 l1+l2第二批损失第二批损失 lII l5 l4+l5+l6预应力总损失预应力总损失的下限值的下限值先张法构件:先张法构件:l 100N/mm2后张法构件:后张法构件:l 80N/mm2第29页/共49页预应力混凝土构件的截面形式和尺寸(1)轴心受拉构件一般用方形或矩形截面(2)受弯构件一般为矩形、T形、I形截面第30页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 1.受力特征受力特征PPP预应力混凝土构件(使用荷载下不带裂缝)普通混凝土构件(使用荷载下常带裂缝)预应力钢筋开裂前,荷载开裂前,荷载-位移关系为线位移关系为线性的,预应力钢筋的应力增性的,预应力钢筋的应力增长较少长较少开裂后,预应力钢筋的应力开裂后,预应力钢筋的应力急增,进入非线性阶段急增,进入非线性阶段第31页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 1.先张法构件各阶段的应力分析先张法构件各阶段的应力分析施工阶段-张拉钢筋第32页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 1.先张法构件各阶段的应力分析先张法构件各阶段的应力分析施工阶段施工阶段-完成第一批预应力损失完成第一批预应力损失浇注混凝土但不受力第33页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 1.先张法构件各阶段的应力分析先张法构件各阶段的应力分析施工阶段施工阶段-放松钢筋放松钢筋pcI第34页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 1.先张法构件各阶段的应力分析先张法构件各阶段的应力分析施工阶段施工阶段-完成第二批损失完成第二批损失pcII混凝土中的有效预压应力第35页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 1.先张法构件各阶段的应力分析先张法构件各阶段的应力分析加载阶段加载阶段-加载至混凝土中的应力为加载至混凝土中的应力为0c=0Np0第36页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 1.先张法构件各阶段的应力分析先张法构件各阶段的应力分析加载阶段加载阶段-加载至混凝土开裂加载至混凝土开裂ftNcr第37页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 1.先张法构件各阶段的应力分析先张法构件各阶段的应力分析加载阶段加载阶段-加载到破坏加载到破坏Nu第38页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 2.后张法构件各阶段的应力分析后张法构件各阶段的应力分析施工阶段施工阶段-穿钢筋穿钢筋第39页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 2.后张法构件各阶段的应力分析后张法构件各阶段的应力分析施工阶段施工阶段-张拉钢筋完成第一批预张拉钢筋完成第一批预应力损失应力损失pcIpcI第40页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 2.后张法构件各阶段的应力分析后张法构件各阶段的应力分析施工阶段施工阶段-完成第二批损失完成第二批损失混凝土中的有效预压应力pcIIpcII第41页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 2.后张法构件各阶段的应力分析后张法构件各阶段的应力分析加载阶段-加载至混凝土中的应力为0c=0Np0Np0第42页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 2.后张法构件各阶段的应力分析后张法构件各阶段的应力分析加载阶段-加载至混凝土开裂ftNcrNcrft第43页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 2.后张法构件各阶段的应力分析后张法构件各阶段的应力分析加载阶段-加载到破坏NuNu第44页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 3.正截面受拉承载力正截面受拉承载力第45页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 4.裂缝控制验算裂缝控制验算(1)对裂缝控制等级为一级的构件第46页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 4.裂缝控制验算裂缝控制验算(2)对裂缝控制等级为二级的构件,在荷载效应的标准组合下应符合在荷载效应的准永久组合下应符合第47页/共49页六、轴心受拉构件的分析六、轴心受拉构件的分析 4.裂缝控制验算裂缝控制验算(3)裂缝控制等级为三级的构件,应进行裂缝宽度验算第48页/共49页感谢您的观看!第49页/共49页

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