预应力混凝土结构PPT课件

1、预应力混凝土结构预应力混凝土结构 西班牙卢纳桥西班牙卢纳桥（跨度440米） 铜陵长江大桥铜陵长江大桥普通混凝土缺陷n大跨度梁n裂缝处理解决办法（无效）解决办法（无效） 1、加大截面尺寸、加大截面尺寸 2、提高材料强度、提高材料强度终极解决办法：终极解决办法：预应力技术预应力技术腐蚀性物质容器、钢筋防锈处理腐蚀性物质容器、钢筋防锈处理 第一节第一节 预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念一、一、 预应力混凝土的基本概念和基本原理预应力混凝土的基本概念和基本原理 1.1.基本概念基本概念 普通钢筋混凝土构件普通钢筋混凝土构件在荷载作用下通常是在荷载作用下通常是带裂缝带裂缝工作的，导致构件工作

2、的，导致构件刚度降低，刚度降低，不适应于采用高强钢筋；不适应于采用高强钢筋；解决这些问题的解决这些问题的有效途径是采用预应力混凝土。有效途径是采用预应力混凝土。 预应力混凝土预应力混凝土是指是指在构件承受荷载以前，用某种在构件承受荷载以前，用某种方法预先在构件的受拉区施加压应力的构件。方法预先在构件的受拉区施加压应力的构件。 预应力混凝土可明显预应力混凝土可明显提高构件的抗裂性能和刚度。提高构件的抗裂性能和刚度。 2.2.基本原理基本原理 预应力混凝土的基本原理可用下图说明。 二、预应力混凝土的分类二、预应力混凝土的分类 1 1）根据张拉钢筋与浇筑混凝土的先后次序分为）根据张拉钢筋与浇筑混凝土

3、的先后次序分为先张法先张法和和后张法后张法预应力混凝土预应力混凝土。 2 2）根据预应力对构件抗裂度的影响分为三种类）根据预应力对构件抗裂度的影响分为三种类型：型： 全预应力混凝土：全预应力混凝土：在使用荷载作用下，不允许截在使用荷载作用下，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件，相当于裂缝控制等级为一级的构件。裂缝的构件，相当于裂缝控制等级为一级的构件。 有限预应力混凝土：有限预应力混凝土：在使用荷载作用下，允许在使用荷载作用下，允许截面上混凝土出现拉应力，但不能超过混凝土的截面上混凝土出现拉应力，但不能超过混凝土的抗拉强度

4、。属一般要求不出现裂缝的构件，相当抗拉强度。属一般要求不出现裂缝的构件，相当于裂缝控制等级为二级的构件。于裂缝控制等级为二级的构件。 部分预应力混凝土：部分预应力混凝土：允许出现裂缝，但最大裂允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过限值的构件。属允许出现裂缝的构缝宽度不超过限值的构件。属允许出现裂缝的构件。相当于裂缝控制等级为三级的构件。件。相当于裂缝控制等级为三级的构件。 3 3）根据钢筋与混凝土之间是否有粘结力分为）根据钢筋与混凝土之间是否有粘结力分为有粘结预应力混凝土有粘结预应力混凝土和和后张法无粘结预应力混土。后张法无粘结预应力混土。 三、预应力混凝土的特点：三、预应力混凝土的特点： 优点：

5、优点：1）提高构件的抗裂度和刚度；）提高构件的抗裂度和刚度； 2 2）可充分利用高强度材料，减小构件重；）可充分利用高强度材料，减小构件重； 缺点：缺点：1）工艺较复杂；）工艺较复杂； 2）预应力反拱度不易控制；）预应力反拱度不易控制； 3）预应力混凝土构件的设计较复杂。）预应力混凝土构件的设计较复杂。 第二节第二节 预加应力的方法预加应力的方法一一、先张法先张法（a a）穿钢筋）穿钢筋（b b）张拉钢筋）张拉钢筋（c)c)浇筑混凝土浇筑混凝土（d d）切断钢筋，钢切断钢筋，钢筋回缩混凝土受筋回缩混凝土受压压 二二、后张法后张法（a a）浇砼，预）浇砼，预留孔道，穿筋留孔道，穿筋（b b）安装

6、千斤顶）安装千斤顶（c c）张拉钢筋）张拉钢筋（d d）锚固、灌浆）锚固、灌浆 三、三、后张法无粘结预应力混凝土后张法无粘结预应力混凝土（1）无粘结预应力钢筋）无粘结预应力钢筋 在钢筋的外表面涂以沥清、油脂或其他润滑在钢筋的外表面涂以沥清、油脂或其他润滑防腐材料，以减小摩擦力并防锈蚀，外套塑料防腐材料，以减小摩擦力并防锈蚀，外套塑料套管或以纸带、塑料带包裹，以防止施工中碰套管或以纸带、塑料带包裹，以防止施工中碰坏涂层，并使之与周围混凝土隔离，张拉时可坏涂层，并使之与周围混凝土隔离，张拉时可沿纵向发生相对滑移的后张法预应力钢筋。沿纵向发生相对滑移的后张法预应力钢筋。 后张法预应力混凝土构件需要预

7、留孔道、穿后张法预应力混凝土构件需要预留孔道、穿钢筋、灌浆，且预留孔道和灌浆较麻烦，灌浆钢筋、灌浆，且预留孔道和灌浆较麻烦，灌浆不密实易造成事故隐患。采用后张法无粘结预不密实易造成事故隐患。采用后张法无粘结预应力技术可克服这些缺点。应力技术可克服这些缺点。 （2）施工工序）施工工序 1）制作无粘结预应力钢筋）制作无粘结预应力钢筋; 2）将无粘结预应力钢筋象普通钢筋一样按）将无粘结预应力钢筋象普通钢筋一样按设计位置敷设在钢筋骨架内，并与普通钢筋设计位置敷设在钢筋骨架内，并与普通钢筋一起绑扎形成骨架，然后浇筑混凝土并养护一起绑扎形成骨架，然后浇筑混凝土并养护; 3）当混凝土强度达到预期强度后，利用

8、构）当混凝土强度达到预期强度后，利用构件本身作为台座张拉预应力钢筋，张拉到设件本身作为台座张拉预应力钢筋，张拉到设计应力后，用锚具锚固在构件上。计应力后，用锚具锚固在构件上。 无粘结预应力钢筋无粘结预应力钢筋 第三节第三节 预应力混凝土材料及锚夹具预应力混凝土材料及锚夹具 混凝土混凝土高强度高强度收缩、徐变收缩、徐变小小快硬、早强快硬、早强 预应力钢筋预应力钢筋高强度高强度较好的塑性较好的塑性良好的加工性能良好的加工性能应力松弛损失低应力松弛损失低较好的粘结性能较好的粘结性能一、预应力混凝土材料一、预应力混凝土材料 预应力钢绞线预应力钢绞线 *夹具：主要依靠摩擦力来夹住钢筋，夹具：主要依靠摩擦

9、力来夹住钢筋，它不留在构件上，剪断预应力筋后它不留在构件上，剪断预应力筋后夹具的作用即消失夹具的作用即消失*锚具：永久地留在构件上，如锚具锚具：永久地留在构件上，如锚具失效构件中的预应力将全部消失。失效构件中的预应力将全部消失。二、锚具和夹具二、锚具和夹具 锚具（一） 锚 具（二） 锚具（三） 张拉设备张拉设备 第四节第四节 张拉控制应力和预应力损失张拉控制应力和预应力损失 张拉控制应力张拉控制应力 con ：张拉张拉预应力预应力钢筋时，钢筋时，张拉设备所显示的总张拉力除以被张拉预应张拉设备所显示的总张拉力除以被张拉预应力力钢钢筋的截面面积所得的应力值。筋的截面面积所得的应力值。 张拉控制应力

10、张拉控制应力 con取值：取值：主要与采用的张主要与采用的张拉方法和预应力钢筋种类有关。取值见拉方法和预应力钢筋种类有关。取值见规范规范或教材表所列。或教材表所列。一、张拉控制应力一、张拉控制应力 con 钢筋种类张拉方法先张法后张法消除应力钢丝、钢绞线热处理钢筋ptk0.75fptk0.75fptk0.65fptk0.70 f张拉控制应力的取值张拉控制应力的取值 二、预应力损失及其组合二、预应力损失及其组合（一）（一）预应力损失预应力损失预应力损失预应力损失：由于张拉工艺和材料特性等原由于张拉工艺和材料特性等原因，从张拉钢筋开始直到构件使用的整个过因，从张拉钢筋开始直到构件使用的整个过程中，

11、经张拉所建立起来的钢筋预应力将逐程中，经张拉所建立起来的钢筋预应力将逐渐降低，这种现象称为预应力损失。渐降低，这种现象称为预应力损失。 产生范围：产生范围：先张法构件、后张法构件。先张法构件、后张法构件。减小措施：减小措施：（1 1）选择变形小或预应力筋滑动小的锚具、夹具，并尽量减选择变形小或预应力筋滑动小的锚具、夹具，并尽量减少垫板的数量；少垫板的数量；（2 2）对于先张法张拉工艺，选择长的台座。台座长度超过对于先张法张拉工艺，选择长的台座。台座长度超过100m100m时，可忽略不计。时，可忽略不计。1. 1.张拉端锚具变形和钢筋内缩引起张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失的预应力损失产

12、生原因：由于经过张拉的预应力钢筋被锚固在台产生原因：由于经过张拉的预应力钢筋被锚固在台座或构件上以后，锚具、垫板与构件之间的缝隙被压座或构件上以后，锚具、垫板与构件之间的缝隙被压紧，以及预应力钢筋在锚具中的滑动，造成预应力钢紧，以及预应力钢筋在锚具中的滑动，造成预应力钢筋回缩而产生的预应力损失。筋回缩而产生的预应力损失。2.2.预应力钢筋与孔道的摩擦引起的预应力预应力钢筋与孔道的摩擦引起的预应力损失。损失。 产生原因：后张法构件在预留孔道中张拉钢筋时，因钢筋产生原因：后张法构件在预留孔道中张拉钢筋时，因钢筋与孔道壁之间的接触引起摩擦阻力而产生的预应力损失。与孔道壁之间的接触引起摩擦阻力而产生的

13、预应力损失。 产生范围：后张法构件。产生范围：后张法构件。 减少措施：减少措施： （1 1）采用两端张拉；）采用两端张拉； （2 2）采用）采用“超张拉超张拉”工艺。其工艺程序为：工艺。其工艺程序为： 01.05 con停2分钟 con 3.3. 混凝土加热养护时，预应力钢筋与台座混凝土加热养护时，预应力钢筋与台座间温差引起的预应力损失间温差引起的预应力损失 产生原因：当先张法构件进行蒸汽养护时，随着钢筋产生原因：当先张法构件进行蒸汽养护时，随着钢筋温度升高，其长度也增加（由于新浇混凝土尚未结硬，温度升高，其长度也增加（由于新浇混凝土尚未结硬，不能约束钢筋增长），而台座长度固定不变，因此张不能

14、约束钢筋增长），而台座长度固定不变，因此张拉后的钢筋变松，预应力钢筋的应力降低。降温时混拉后的钢筋变松，预应力钢筋的应力降低。降温时混凝土和钢筋已粘结成整体，二者一起回缩，钢筋的应凝土和钢筋已粘结成整体，二者一起回缩，钢筋的应力不能恢复到原来的张拉应力值。力不能恢复到原来的张拉应力值。 产生范围：采用蒸汽养护的先张法构件。产生范围：采用蒸汽养护的先张法构件。减少措施：减少措施： (1)(1)蒸汽养护时采用两次升温养护，即第一次升温至蒸汽养护时采用两次升温养护，即第一次升温至2020，恒温养护至混凝土强度达到，恒温养护至混凝土强度达到7 710n/mm10n/mm2 2 时，再时，再第二次升温至

15、规定养护温度。第二次升温至规定养护温度。 (2)(2)在钢模上张拉，将构件和钢模一起养护。此时，由在钢模上张拉，将构件和钢模一起养护。此时，由于预应力钢筋和台座间不存在温差，故温差损失为于预应力钢筋和台座间不存在温差，故温差损失为0 0。 3.3. 混凝土加热养护时，预应力钢筋与台座混凝土加热养护时，预应力钢筋与台座间温差引起的预应力损失间温差引起的预应力损失4.4. 预应力钢筋应力松驰引起的预应力钢筋应力松驰引起的预应力损失预应力损失产生原因：产生原因：预应力钢筋应力松驰引起的预预应力钢筋应力松驰引起的预应力损失实际上是钢筋的应力松驰和徐变应力损失实际上是钢筋的应力松驰和徐变引起的预应力损失

16、的统称。引起的预应力损失的统称。产生范围：产生范围：先张法构件、后张法构件。先张法构件、后张法构件。减小措施：减小措施： (1)(1)采用应力松驰损失较小的钢筋作预采用应力松驰损失较小的钢筋作预应力钢筋；应力钢筋； (2)(2)采用采用“超张拉超张拉”工艺。工艺。5.5. 混凝土收缩和徐变引起的预混凝土收缩和徐变引起的预应力损失应力损失 产生原因：由于混凝土的收缩和徐变使构件产生原因：由于混凝土的收缩和徐变使构件长度缩短，被张紧的钢筋回缩而产生的预应力长度缩短，被张紧的钢筋回缩而产生的预应力损失。此项预应力损失是各项损失中最大的一损失。此项预应力损失是各项损失中最大的一项，在直线预应力配筋构件

17、中约占总损失的项，在直线预应力配筋构件中约占总损失的5050，在曲线预应力配筋构件中约占，在曲线预应力配筋构件中约占3030左右。左右。 产生范围：先张法构件、后张法构件。产生范围：先张法构件、后张法构件。 减少措施：减少措施： (1)设计时尽量使混凝土压应力不要过高；设计时尽量使混凝土压应力不要过高； (2)采用高强度等级水泥，以减少水泥用量，采用高强度等级水泥，以减少水泥用量，同时严格控制水灰比；同时严格控制水灰比； (3)采用级配良好的骨料，增加骨料用量，同采用级配良好的骨料，增加骨料用量，同时加强振捣，提高混凝土密实性；时加强振捣，提高混凝土密实性； (4)加强养护，使水泥水化作用充分

18、，减少同加强养护，使水泥水化作用充分，减少同的收缩。有条件时宜采用蒸汽养护。的收缩。有条件时宜采用蒸汽养护。5.5. 混凝土收缩和徐变引起的预混凝土收缩和徐变引起的预应力损失应力损失6.6. 环形构件采用螺旋预应力筋环形构件采用螺旋预应力筋时局部挤压引起的预应力损失时局部挤压引起的预应力损失 产生原因：由于构件环形配筋时，预应力产生原因：由于构件环形配筋时，预应力钢筋将混凝土局部压陷，使构件直径减小钢筋将混凝土局部压陷，使构件直径减小而产生的预应力损失。而产生的预应力损失。 产生范围：直径产生范围：直径d d3m3m的后张法构件中。的后张法构件中。预应力损失的组合先张法构件后张法构件第一批损失lil1+l2+l3+l4l1+l2第二批损失liil5l4+l5+l6预应力总损失的下限值先张法构件： l100n/mm2后张法构件： l80n/mm2五