7.预应力混凝土构件解析优秀PPT.ppt
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1、重庆水电职院建筑系 熊川楠第七章第七章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件n n一、预应力混凝土基本概念一、预应力混凝土基本概念n n二、施加预应力的方法和锚具二、施加预应力的方法和锚具n n三、张拉限制应力与预应力损失三、张拉限制应力与预应力损失n n四、预应力混凝土构件的构造要求四、预应力混凝土构件的构造要求重庆水电职院建筑系 熊川楠 7.1 7.1 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念 7.1.1 7.1.1 概述概述 1 1、一般钢筋混凝土结构或构件,由于混、一般钢筋混凝土结构或构件,由于混凝土的抗拉强度及极限拉应变很小,所以在凝土的抗拉强度及极限拉应变很小,所以在运用荷载作用下
2、,一般均带裂缝工作。由于运用荷载作用下,一般均带裂缝工作。由于混凝土的过早开裂,使钢筋混凝土构件存在混凝土的过早开裂,使钢筋混凝土构件存在难以克服的缺点:难以克服的缺点:一是裂缝的开展使高强度材料无法充一是裂缝的开展使高强度材料无法充分利用。从结构耐久性动身必需限制裂缝开分利用。从结构耐久性动身必需限制裂缝开展宽度,这就使高强度钢筋无法发挥作用,展宽度,这就使高强度钢筋无法发挥作用,相应地也不行能充分发挥高级别混凝土的作相应地也不行能充分发挥高级别混凝土的作用。用。二是过早开裂导致构件刚度降低,为二是过早开裂导致构件刚度降低,为了满足变形限制的要求,需加大构件截面尺了满足变形限制的要求,需加大
3、构件截面尺寸。这样做既不经济又增加了构件自重,特寸。这样做既不经济又增加了构件自重,特殊是随着跨度的增大,自重所占的比例也增殊是随着跨度的增大,自重所占的比例也增大,使钢筋混凝土结构的应用范围受到很多大,使钢筋混凝土结构的应用范围受到很多限制。限制。重庆水电职院建筑系 熊川楠 2 2、预应力混凝土的定义、预应力混凝土的定义 为了避开一般钢筋混凝土为了避开一般钢筋混凝土结构过早出现裂缝,并充分利用高结构过早出现裂缝,并充分利用高强度材料,在结构构件受外荷载作强度材料,在结构构件受外荷载作用之前,可通过确定方法预先对由用之前,可通过确定方法预先对由外荷载引起的混凝土受拉区施加压外荷载引起的混凝土受
4、拉区施加压力,用由此产生的预压应力来减小力,用由此产生的预压应力来减小或抵消将来外荷载所引起的混凝土或抵消将来外荷载所引起的混凝土拉应力。这样在外荷载施加之后,拉应力。这样在外荷载施加之后,裂缝就可延缓或不发生,即使发生裂缝就可延缓或不发生,即使发生了,裂缝也不会开展过宽,可满足了,裂缝也不会开展过宽,可满足适用要求。适用要求。这种构件受外荷载以前预先对这种构件受外荷载以前预先对混凝土受拉区施加压应力的结构称混凝土受拉区施加压应力的结构称为预应力混凝土结构。为预应力混凝土结构。重庆水电职院建筑系 熊川楠 1 1、预应力混凝土的基本原理、预应力混凝土的基本原理下面就以图下面就以图7-17-1所示
5、简支梁为例来说明预应力混凝土的基本原理。所示简支梁为例来说明预应力混凝土的基本原理。(a)(a)预加压力作用预加压力作用 (b)(b)运用荷载作用运用荷载作用 (c)(c)预加压力和运用荷载共同作用预加压力和运用荷载共同作用 图图7-1 7-1 预应力混凝土简支梁的受力分析预应力混凝土简支梁的受力分析7.1.2 7.1.2 预应力混凝土的基本原理预应力混凝土的基本原理重庆水电职院建筑系 熊川楠 2、预应力混凝土的优点、预应力混凝土的优点 与一般混凝土相比,预应力混凝与一般混凝土相比,预应力混凝土具有以下优点:土具有以下优点:(1)提高了构件的抗裂性能,使构)提高了构件的抗裂性能,使构件不出现裂
6、缝或减小了裂缝宽度,扩件不出现裂缝或减小了裂缝宽度,扩大了钢筋混凝土构件的应用范围。大了钢筋混凝土构件的应用范围。(2)增加了构件的刚度,延迟了裂)增加了构件的刚度,延迟了裂缝的出现和开展,削减了构件的变形。缝的出现和开展,削减了构件的变形。(3)提高了构件的耐久性,由于预)提高了构件的耐久性,由于预应力能使构件不出现裂缝或减小了裂应力能使构件不出现裂缝或减小了裂缝,削减了外界环境对钢筋的侵蚀,缝,削减了外界环境对钢筋的侵蚀,从而可以满足构件运用年限的要求。从而可以满足构件运用年限的要求。(4)能充分发挥高强钢筋和高强混)能充分发挥高强钢筋和高强混凝土的性能,可以削减钢筋用量和构凝土的性能,可
7、以削减钢筋用量和构件的截面尺寸,减轻构件自重,节约件的截面尺寸,减轻构件自重,节约材料,降低造价。材料,降低造价。重庆水电职院建筑系 熊川楠预应力混凝土受弯构件工作原理 重庆水电职院建筑系 熊川楠 7.2 施加预应力的方法和锚夹具施加预应力的方法和锚夹具 7.2.1 施加预应力的方法施加预应力的方法 构件中预应力的建立,都是依靠张拉构件中预应力的建立,都是依靠张拉钢筋来实现的。依据张拉钢筋与浇筑混凝钢筋来实现的。依据张拉钢筋与浇筑混凝土的先后次序,常用的施加预应力的方法土的先后次序,常用的施加预应力的方法有以下两种:先张法和后张法有以下两种:先张法和后张法 重庆水电职院建筑系 熊川楠1 1、先
8、张法、先张法即先张拉钢筋后浇注混凝土。即先张拉钢筋后浇注混凝土。其主要张拉程序为:在台座上按设计要求其主要张拉程序为:在台座上按设计要求将钢筋张拉到限制应力将钢筋张拉到限制应力用锚具临时固用锚具临时固定定浇注混凝土浇注混凝土待混凝土达到设计强待混凝土达到设计强度度75%75%以上切断放松钢筋。其传力途径是以上切断放松钢筋。其传力途径是依靠钢筋与混凝土的粘结力阻挡钢筋的依靠钢筋与混凝土的粘结力阻挡钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力。弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力。重庆水电职院建筑系 熊川楠图6.1 先张法工艺流程 重庆水电职院建筑系 熊川楠先张法施工简洁,靠粘结力自锚,不必耗费特制锚具
9、,临时锚具可以重复运用(一般称工具式锚具或夹具),大批量生产时经济,质量稳定。适用于中小型构件工厂化生产。重庆水电职院建筑系 熊川楠2、后张法、后张法有粘结预应力混凝土有粘结预应力混凝土先浇混凝土,待混凝土达到设先浇混凝土,待混凝土达到设计强度计强度75%以上,再张拉钢筋(钢以上,再张拉钢筋(钢筋束)。筋束)。其主要张拉程序为:埋管制孔其主要张拉程序为:埋管制孔浇浇混凝土混凝土抽管抽管养护穿筋张拉养护穿筋张拉锚锚固固灌浆(防止钢筋生锈)。其传灌浆(防止钢筋生锈)。其传力途径是依靠锚具阻挡钢筋的弹性力途径是依靠锚具阻挡钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力。回弹,使截面混凝土获得预压应力。这种
10、做法使钢筋与混凝土结为整体,这种做法使钢筋与混凝土结为整体,称为有粘结预应力混凝土。称为有粘结预应力混凝土。重庆水电职院建筑系 熊川楠有粘结预应力混凝土由于粘结力(阻力)的作用使得预应力钢筋拉应力降低,导致混凝土压应力降低,所以应设法削减这种粘结。这种方法设备简洁,不须要张拉台座,生产灵敏,适用于大型构件的现场施工。重庆水电职院建筑系 熊川楠无粘结预应力混凝土无粘结预应力混凝土其主要张拉程序为预应力钢筋沿全长外表其主要张拉程序为预应力钢筋沿全长外表涂刷沥青等润滑防腐材料涂刷沥青等润滑防腐材料包上塑料纸或套管包上塑料纸或套管(预应力钢筋与混凝土不建立粘结力)(预应力钢筋与混凝土不建立粘结力)浇混
11、浇混凝土养护凝土养护张拉钢筋张拉钢筋锚固。锚固。施工时跟一般混凝土一样,将钢筋放入设施工时跟一般混凝土一样,将钢筋放入设计位置可以干脆浇混凝土,不必预留孔洞、穿计位置可以干脆浇混凝土,不必预留孔洞、穿筋、灌浆,简化施工程序,由于无粘结预应力筋、灌浆,简化施工程序,由于无粘结预应力混凝土有效预压应力增大,降低造价,适用于混凝土有效预压应力增大,降低造价,适用于跨度大的曲线配筋的梁体。跨度大的曲线配筋的梁体。重庆水电职院建筑系 熊川楠图6.2 后张法主要工艺流程示意图(a)浇注构件混凝土,预留孔道,穿入钢筋束;(b)张拉钢筋并锚固;(c)往孔道内灌浆 重庆水电职院建筑系 熊川楠 3 3、先张法和后
12、张法的优缺点、先张法和后张法的优缺点 先张法接受工厂化的生产方式,当前接先张法接受工厂化的生产方式,当前接受较多的是在台座上张拉,台座越长,一次生产受较多的是在台座上张拉,台座越长,一次生产的构件就越多。先张法的工序少、工艺简洁、质的构件就越多。先张法的工序少、工艺简洁、质量简洁保证,但它只适于生产中、小型构件,如量简洁保证,但它只适于生产中、小型构件,如楼板、屋面板等。楼板、屋面板等。后张法的施工程序及工艺比较困难,须要后张法的施工程序及工艺比较困难,须要专用的张拉设备,需大量特制锚具,用钢量较大专用的张拉设备,需大量特制锚具,用钢量较大,但它不须要固定的张拉台座,可在现场施工,但它不须要固
13、定的张拉台座,可在现场施工,应用灵敏。后张法适用于不便运输的大型构件。应用灵敏。后张法适用于不便运输的大型构件。重庆水电职院建筑系 熊川楠 7.2.2 7.2.2 锚具和夹具锚具和夹具 锚固预应力钢筋的工具分为锚固预应力钢筋的工具分为锚具和夹具两种类型。当预应力构件制锚具和夹具两种类型。当预应力构件制成后能够取下重复运用的称夹具,而留成后能够取下重复运用的称夹具,而留在构件上不再取下的称锚具。在构件上不再取下的称锚具。目前我国常用的锚具和夹具目前我国常用的锚具和夹具依据受力原理的不同常分为以下几种:依据受力原理的不同常分为以下几种:(1)(1)依靠摩擦力锚固的锚具。依靠摩擦力锚固的锚具。如锥形
14、锚、波型夹具、如锥形锚、波型夹具、JM12JM12型锚具、型锚具、XMXM型锚具及型锚具及QMQM型锚具等。型锚具等。(2)(2)依靠承压锚固的锚具。如依靠承压锚固的锚具。如镦头锚具及夹具、钢筋螺纹锚具。镦头锚具及夹具、钢筋螺纹锚具。(3)(3)依靠钢筋与混凝土之间的依靠钢筋与混凝土之间的粘结力进行锚固的。粘结力进行锚固的。常用的锚夹具有:螺丝端杆常用的锚夹具有:螺丝端杆锚具、锥形锚具锚具、锥形锚具(GZ(GZ型锚具型锚具)、JM12JM12型锚型锚具、具、QMQM型预应力锚具体系、型预应力锚具体系、XMXM型预应力型预应力锚具体系、镦头锚具等。锚具体系、镦头锚具等。重庆水电职院建筑系 熊川楠
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