预应力混凝土的定义.doc

-! 预应力混凝土的定义：根据需要人为地引入某一数值与分布的内应力，用以部分或全部抵消外荷载应力的一种加筋混凝土。为了更好的了解的这一概念，而后改为：根据需要人为地引入某一数值反向荷载，用以部分或全部抵消使用荷载的一种加筋混凝土。 预应力混凝土的提出：由于混凝土的抗拉性能很差,使钢筋混凝土存在两个无法解决的问题:一是在使用荷载作用下,钢筋混凝土受拉,受弯等构件通常是带裂缝工作的.二是从保证结构耐久性出发,必须限制裂缝宽度.为了要满足变形和裂缝控制的要求,则需增大构件的截面尺寸和用钢量,这将导致自重过大,使钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济. 理论上讲,提高材料强度可以提高构件的承载力,从而达到节省材料和减轻构件自重的目的.但在普通钢筋混凝土构件中,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,承载力可能已不是控制条件,起控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 500~1000N/mm2时,裂缝宽度将很大,无法满足使用要求.因而,钢筋混凝土结构中采用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控制裂缝宽度的作用也极其有限. 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1/10～1/18,极限拉应变仅为0.0001～0.00015,即每米只能拉长 0.1~0.15mm,超过后就会出现裂缝.而钢筋达到屈服强度时的应变却要大得多,约为0.0005～0.0015,如HPB235级钢筋就达110 -3.对使用上不允许开裂的构件,受拉钢筋的应力只能用到20~30N/mm2,不能充分利用其强度.对于允许开裂的构件,当受拉钢筋应力达到 250N/mm2时,裂缝宽度已达0.2~0.3mm.. 预应力混凝土的基本原理 ：为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现,充分利用高强度钢筋及高强度混凝土,可以设法在结构构件承受使用荷载前,预先对受拉区的混凝土施加压力,使它产生预压应力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力,从而将结构构件的拉应力控制在较小范围,甚至处于受压状态,以推迟混凝土裂缝的出现和开展,从而提高构件的抗裂性能和刚度 预应力混凝土的特点： (1) 对混凝土构件施加预应力可以提高构件的抗裂性。因为施加了预应力后，使得构件在使用荷载下，产生拉应力的混凝土首先要抵消该预应力，使得构件的拉应力减小，从而提高了构件的抗裂性和耐久性。 (2) 改善和提高了结构构件的受力性能。由于预应力的存在，控制了构件裂缝的出现及裂缝开展宽度，提高了构件的刚度，从而减小了受力构件承受荷载后弯曲的程度。 (3) 提高构件的抗剪能力，由于纵向预应力钢筋具有锚栓作用，阻碍着构件斜裂缝的出现与开展，又由于预应力混凝土梁的曲线钢筋合力的竖向分力将部分地抵消剪力，因而提高了构件的抗剪能力。 (4) 提高构件的抗疲劳强度，有利于结构承受动荷载。 (5) 提高构件的受压稳定性。当受压构件长细比很大时，在其受到一定的压力后，便容易被压弯，以致丧失稳定而破坏。如果对钢筋混凝土柱施加预应力，使纵向受力钢筋张拉得很紧，不但预应力钢筋本身不易压弯，而且可以帮助周围的混凝土提高抗压弯能力，从而提高构件的稳定性。 (6) 可以充分利用高强材料节约钢材、减轻结构自重，克服了钢筋混凝土的重要缺点。 (7) 在使用荷载作用下，预应力混凝土构件基本上处于弹性工作阶段。但预应力混凝土同时也存在着一些缺点：如生产工艺较复杂、对施工质量要求高、施工周期长、需要有如张拉机具、灌浆设备和锚固装置等专用设备、预应力混凝土结构的开工费用较大，对于构件数量较少的工程成本较高，且不能提高构件的承载力。 混凝土的优点：1、使用方便，支护模板和钢筋的配合使用，使其有良好的可可塑性。2、价格较低，原材料丰富，大中城市已经商品化。3、高强耐久，具有良好的耐久性，对比砖混结构，框架混凝土结构稳定，抗震性能好，房屋分隔自有多变。4、性能易调，方便满足各种结构工程的需要。5环保，混凝土可以利用矿渣、粉煤灰等工业废料。缺点：1、自重太大。2、容易产生裂缝。3、养护期长。4、寒冷地区工期长。5、欠发达地区还未普及耐久性 凝预应力混土结构的优点：1）提高构件的抗裂度，改善了构件的受力性能。因此适用于对裂缝要求严格的结构；2）由于采用了高强度混凝土和钢筋，从而节省材料和减轻结构自重，因此适用于跨度大或承受重型荷载的构件；3）提高了构件的刚度，减少构件的变型，因此适用于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件；4）提高了结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能力。 缺点：需要增设施加预应力的设备，制作技术要求高和需要需要专门的团队，施工周期较长，开工费昂贵 预应力混凝土结构的三种概念 1. 预加应力的目的，是将混凝土变成弹性材料。预加应力的目的，只是为了改变混凝土的性能，变脆性材料为弹性材料 2. 预加应力的目的，是使高强度钢筋和混凝土能够共同工作 3. 预加应力的目的，是实现荷载平衡 预应力损失：钢筋的张拉控制应力，从开始张拉至构件使用，由于张拉工艺和材料特性等原因将不断降低，这种预应力降低的现象称为预应力损失。预应力损失包括以下六项：1）锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失σl1 ；2）预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失σl2 ；3）混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的损失σl3 ；4）钢筋应力松弛的引起的预应力损失σl4 ；5）混凝土的收缩徐变引起的预应力损失σl5 ；6）环形构件预应力钢筋钢筋挤压混凝土引起的预应力损失σl6 减少各项预应力的损失值的措施：1减少垫板数量，选择变形和钢筋内缩小的夹具或锚具 2，可以采用一端张拉另一端补拉，两端张拉或超张拉 3，可采用两阶段升温养护来减少温差损失 4，可采用超张拉，选择低松弛的钢材 5，所有能够减少混凝土的收缩和徐变的措施，如选择级配较好的骨料，强度较高的混凝土，高标号水泥，降低水泥用量，减少水灰比，加强养护，减少混凝土的收缩 预应力损失值 预应力损失值的组合 先张法 后张法 第一批损失σlⅠ σl1+σl2+σl3+σl4 σl1 +σl2 第二批损失 σlⅡ σl5 σl4+σl5+σl6 上述6种预应力损失产生情况比较复杂，在施工时要逐个分析逐个计算。为确保安全,规范要求预应力的总损失计算值不得小于下列数值：先张法构件100MPa;后张法构件80MPa 施加预应力的方法 1，先张法：在浇筑混凝土之前张拉预应力钢筋的方法称为先张法 施工工艺 2，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 施工工艺 先张法优点和适用范围 优点：生产工序少，工艺简单，可成批生产，质量有保证。 范围：中小型机构，如楼板，屋面板 后张法优点和适用范围 优点：不需要台座，便于现场制作大型构件，避免大构件运输的麻烦 范围：中大型构件