5.7-5.8 预应力混凝土、耐久性ppt课件

1、建筑构造原理及设计建筑构造原理及设计5.7 5.7 预应力混凝土梁和板预应力混凝土梁和板5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板0pcttkpctf0tkpctf全预应力混凝土：由于预加应力全预应力混凝土：由于预加应力spc较大，受拉边缘仍处较大，受拉边缘仍处于受压形状，不会出现拉应力；于受压形状，不会出现拉应力；(裂痕控制一级裂痕控制一级有限预应力混凝土：受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小有限预应力混凝土：受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混凝土的抗拉强度，普通不会出现开裂；于混凝土的抗拉强度，普通不会出现开裂； (裂痕控制二裂痕控制二级级部分预应力混凝土：受拉边缘应力超越混凝土的抗拉强部分预

2、应力混凝土：受拉边缘应力超越混凝土的抗拉强度，虽然会产生裂痕，但对最大裂痕宽度予以限制。度，虽然会产生裂痕，但对最大裂痕宽度予以限制。 (裂裂痕控制三级痕控制三级预应力混凝土分类预应力混凝土分类 P.1785 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板裂痕控制等级裂痕控制等级根据环境条件，对构造构件正截面的裂痕控制分为三个根据环境条件，对构造构件正截面的裂痕控制分为三个等级：等级：一级：严厉要求不出现裂痕的构件。一级：严厉要求不出现裂痕的构件。二级：普通要求不出现裂痕的构件。二级：普通要求不出现裂痕的构件。三级：允许出现裂痕的构件。三级：允许出现裂痕的构件。5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板结

3、构构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度限制(mm)钢筋混凝土结构预应力混凝土结构环境类别裂缝控制等级最大裂缝宽度限制裂缝控制等级最大裂缝宽度限制一三0.3三0.2二三0.2二三三0.2一环境分类混凝土结构的使用环境类别环境类别说 明一工业与民用建筑室内环境；无侵蚀性介质、无高温高湿影响、不与土壤直接接触的环境a室内潮湿环境；露天环境；与无侵蚀性水及土壤直接接触的环境二b寒冷及严寒地区的露天环境；与无侵蚀性水及土壤直接接触的环境三沿海环境；使用除冰盐的环境；海面大气区四海水潮汐区；浪溅区；海水下环境；水位变动区五受人为和自然的化学侵蚀性物质影响的环境表中四、五类环境为港口工程和工业防腐设计用，详细说

4、明及耐久性设计要求按港口工程技术规范 （混凝土和钢筋混凝土） JTJ228、 229 及 工业建筑防腐蚀设计规范 GBJ46的规定进行。5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板生活中预应力概念的运用生活中预应力概念的运用5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板生活中预应力概念的运用生活中预应力概念的运用5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板预应力坝工程中预应力概念的运用工程中预应力概念的运用5.7.1 施加预应力的方法和资料 P.179先张法先张法一施加方法一施加方法5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板后张法后张法5 混凝土构造5.7 预应力混凝土

5、梁和板后张法后张法5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板二锚具和夹具二锚具和夹具 P.181P.1815 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板图 螺丝端杆锚具螺丝端杆锚具螺丝端杆锚具5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板(a) 张拉端 (b) 分散式固定端 (c) 集中式固定端图 镦头锚具镦头锚具镦头锚具5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板 锥塞式锚具锥塞式锚具5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板夹片式锚具夹片式锚具JM2型型XM型、型、QM型型5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板5 混凝土构造5.

6、7 预应力混凝土梁和板5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板锥形夹具、楔形夹具锥形夹具、楔形夹具梳子板夹具梳子板夹具三张拉控制应力三张拉控制应力 P.194P.194pconpconAN,5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板P.1955 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板在以下情况下，在以下情况下， scon可提高可提高0.05 fptk： 为提高构件在施工阶段的抗裂性能，而在运用阶段受压区为提高构件在施工阶段的抗裂性能，而在运用阶段受压区内设置的预应力筋；内设置的预应力筋；为部分抵消应力松弛、摩擦、分批张拉和温差产生预应力损为部分抵消应力松弛、摩擦、分批张拉和温差产生预应力损失。失。

7、 为防止为防止scon的取值过低，影响预应力筋充分发扬作用，的取值过低，影响预应力筋充分发扬作用，规定规定scon不应小于不应小于0.4 fptk。5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板四预应力混凝土的资料四预应力混凝土的资料1、预应力钢筋、预应力钢筋 P.182 预应力钢筋的强度越高越好。预应力钢筋的强度越高越好。 必需具有一定的塑性必需具有一定的塑性;同时还要求具有良好的加工性能。同时还要求具有良好的加工性能。 对钢丝类预应力筋，还要求具有低松弛性和与混凝土良好的粘结对钢丝类预应力筋，还要求具有低松弛性和与混凝土良好的粘结性能。性能。 宜用钢绞线、钢丝、热处置钢筋等。宜用钢绞线、钢丝、热

8、处置钢筋等。5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板2、混凝土、混凝土预应力混凝土要求采用高强混凝土预应力混凝土要求采用高强混凝土 P.182普通预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于普通预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C30，当采用高强，当采用高强钢丝时不低于钢丝时不低于C40。5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板5.7.2 预应力混凝土梁板的构造自学 P.182一截面方式和尺寸一截面方式和尺寸二预应力钢筋的配置方式二预应力钢筋的配置方式三钢筋设置三钢筋设置5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板1、先张法、先张法 预应力钢筋丝的净间距预应力钢筋丝的净间距 不应小于公称直径的不应小

9、于公称直径的1.5倍。并且：倍。并且： 当预应力钢筋为钢绞线时，其净距不应小于当预应力钢筋为钢绞线时，其净距不应小于20或或25mm； 当预应力钢筋为钢丝时，其净距不宜小于当预应力钢筋为钢丝时，其净距不宜小于15mm。 混凝土维护层厚度混凝土维护层厚度 不应小于公称直径和附录不应小于公称直径和附录B的规定；的规定；四普通构造要求四普通构造要求5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板当采用多根预应力钢筋时，在构件端部当采用多根预应力钢筋时，在构件端部10倍预应力钢筋倍预应力钢筋直径范围内，应设置直径范围内，应设置35片与预应力钢筋垂直的钢筋网。片与预应力钢

10、筋垂直的钢筋网。采用钢丝配筋的预应力薄板，在端部采用钢丝配筋的预应力薄板，在端部100mm范围内，应范围内，应适当加密横向钢筋。适当加密横向钢筋。5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板2、后张法、后张法 预留孔道的构造要求预留孔道的构造要求5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板50302、后张法、后张法 预留孔道的构造要求预留孔道的构造要求 构件两端及跨中应设置灌浆孔或排气孔，孔距不宜大于构件两端及跨中应设置灌浆孔或排气孔，孔距不宜大于 12m。孔道灌浆所用的水泥砂浆强度等级不应低于。孔道灌浆所用的水泥砂浆强度等级不应低于M20，水灰，水灰比宜为比宜为0.40.45，为减少收缩，宜掺入，为

11、减少收缩，宜掺入0.01%水泥用量的铝粉。水泥用量的铝粉。凡需求起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。凡需求起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板5.7.3 预应力损失预应力损失 P.199 预应力筋张拉后，由于混凝土和钢材的性质以及制预应力筋张拉后，由于混凝土和钢材的性质以及制造方法上缘由，预应力筋中应力会从造方法上缘由，预应力筋中应力会从scon逐渐减少，逐渐减少，并经过相当长的时间才会最终稳定下来，这种应力并经过相当长的时间才会最终稳定下来，这种应力降低景象称为预应力损

12、失。降低景象称为预应力损失。由于预应力经过张拉预应力筋得到，凡是能使预应力筋产生由于预应力经过张拉预应力筋得到，凡是能使预应力筋产生缩短的要素，都将引起预应力损失，主要有：缩短的要素，都将引起预应力损失，主要有：5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板1 1、锚具损失、锚具损失sl1 P.249sl1 P.249 预应力筋张拉后锚固时，由于锚具受力后变形、垫板缝隙的预应力筋张拉后锚固时，由于锚具受力后变形、垫板缝隙的挤紧以及钢筋在锚具中的内缩引起的预应力损失记为挤紧以及钢筋在锚具中的内缩引起的预应力损失记为sl1sl1。5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板2 2、摩擦损失、摩擦损失sl2

13、sl2 摩擦损失是指在后张法张拉钢筋时，由于预应力筋与周围接触摩擦损失是指在后张法张拉钢筋时，由于预应力筋与周围接触的混凝土或套管之间存在摩擦，引起预应力筋应力随距张拉端的混凝土或套管之间存在摩擦，引起预应力筋应力随距张拉端间隔的添加而逐渐减少的景象。间隔的添加而逐渐减少的景象。5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板3 3、温差损失、温差损失sl3sl3 为缩短先张法构件的消费周期，常采用蒸汽养护加快混凝为缩短先张法构件的消费周期，常采用蒸汽养护加快混凝土的凝结硬化。土的凝结硬化。升温时，新浇混凝土尚未结硬，钢筋受热膨胀，但张拉预应力升温时，新浇混凝土尚未结硬，钢筋受热膨胀，但张拉预应力筋的

14、台座是固定不动的，亦即钢筋长度不变，因此预应力筋中筋的台座是固定不动的，亦即钢筋长度不变，因此预应力筋中的应力随温度的增高而降低，产生预应力损失的应力随温度的增高而降低，产生预应力损失sl3sl3。降温时，混凝土到达了一定的强度，与预应力筋之间已具有粘降温时，混凝土到达了一定的强度，与预应力筋之间已具有粘结作用，两者共同回缩热线膨胀系数相近，无相互作用力，结作用，两者共同回缩热线膨胀系数相近，无相互作用力，已产生预应力损失已产生预应力损失sl3sl3无法恢复。无法恢复。5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板4 4、钢筋松弛损失、钢筋松弛损失sl4sl4钢筋在高应力长期作用下具有随时间增长产生

15、塑性变形的性质。钢筋在高应力长期作用下具有随时间增长产生塑性变形的性质。在长度坚持不变的条件下，应力值随时间增长而逐渐降低，这在长度坚持不变的条件下，应力值随时间增长而逐渐降低，这种景象称为松弛。种景象称为松弛。由此引起的预应力损失称为松弛损失。由此引起的预应力损失称为松弛损失。5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板5 5、收缩徐变损失、收缩徐变损失sl5sl5混凝土硬化时产生的收缩和在长期预压作用下产生的混凝土硬化时产生的收缩和在长期预压作用下产生的徐变，都会导致预应力混凝土构件长度的缩短，预应徐变，都会导致预应力混凝土构件长度的缩短，预应力筋随之回缩，引起预应力损失。力筋随之回缩，引起预

16、应力损失。普通情况下，收缩徐变损失在总预应力损失中所占比普通情况下，收缩徐变损失在总预应力损失中所占比例最大。例最大。5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板6、预应力损失的组合、预应力损失的组合预应力损失分为两批：预应力损失分为两批：混凝土预压前完成的损失混凝土预压前完成的损失 lI；混凝土开场预压及随后完成的损失混凝土开场预压及随后完成的损失 lII。5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板预应力损失的组合预应力损失的组合先张法构件后张法构件混凝土预压前（第一批）损失lIl1 +l2+l3+l4l1 +l2混凝土预压后（第二批）损失lIIl5l4+l55 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和

17、板思索到预应力损失计算的误差，在总损失计算值过小时，产思索到预应力损失计算的误差，在总损失计算值过小时，产生不利影响，生不利影响，规定当总损失值规定当总损失值 l = lI + lII小于以下数小于以下数值时，按以下数值取用，值时，按以下数值取用，先张法构件先张法构件 100MPa后张法构件后张法构件 80MPa P.2005 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板5.7.4 预应力混凝土梁板设计要点预应力混凝土梁板设计要点 P.200 设计内容：设计内容： 运用阶段受弯及受剪承载力计算；运用阶段受弯及受剪承载力计算； 裂痕控制；裂痕控制； 变形验算；变形验算； 施工阶段截面应力验算。施工阶段截

18、面应力验算。5 混凝土构造5.7 预应力混凝土梁和板5.7 预应力混凝土梁和板5.8 混凝土构造耐久性设计5.8 5.8 预制构件的施工阶段验算及衔接预制构件的施工阶段验算及衔接 P.205 P.205 自学自学5 混凝土构造5.8 混凝土构造耐久性设计5.9 5.9 混凝土构造耐久性设计混凝土构造耐久性设计 P.208P.2085 混凝土构造Deterioration of Reinforced Concrete Bridge due to Poor DurabilityHighway Bridge in Service New York State, US一、影响混凝土构造耐久性的要素内部

19、要素：内部要素： 混凝土强度混凝土强度 浸透性浸透性 维护层厚度维护层厚度 水泥种类水泥种类 标号和用量标号和用量 外加剂等外加剂等外部要素：外部要素： 环境温度环境温度 湿度湿度 CO2含量含量 侵蚀性介质等侵蚀性介质等5 混凝土构造5.8 混凝土构造耐久性设计1、混凝土的冻融破坏、混凝土的冻融破坏5 混凝土构造5.8 混凝土构造耐久性设计2、混凝土的碱集料反响、混凝土的碱集料反响5 混凝土构造5.8 混凝土构造耐久性设计3、侵蚀性介质的腐蚀、侵蚀性介质的腐蚀硫酸盐腐蚀硫酸盐腐蚀酸腐蚀酸腐蚀海水腐蚀海水腐蚀5 混凝土构造5.8 混凝土构造耐久性设计贵州铝厂柱开胀嘉裕关构造梁腐蚀破坏张掖碱泉村

20、张掖墙面张掖高架桥墩青海化工厂桥柱青海化工厂桥面护栏团结湖桥柱沈阳山海关高速公路路椽石沈阳山海关高速公路冬季撤盐沈阳山海关掺入硅灰、减水剂、超细粉煤灰的路缘4、混凝土的碳化、混凝土的碳化5 混凝土构造5.8 混凝土构造耐久性设计5、钢筋锈蚀、钢筋锈蚀钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土构造耐久性的最关键问题。钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土构造耐久性的最关键问题。5 混凝土构造5.8 混凝土构造耐久性设计二、构造任务环境类别表 11-3 混凝土结构的使用环境类别环境类别说 明一室内正常环境；无侵蚀性介质、无高温高湿影响、不与土壤直接接触的环境a室内潮湿环境；露天环境；与无侵蚀性水及土壤直接接触的环境二b寒冷及严寒

21、地区的露天环境；与无侵蚀性水及土壤直接接触的环境三使用除冰盐的环境；严寒寒冷地区的水位变动区；滨海地区室外环境；四海洋环境（海水潮汐区；浪溅区；海水下环境）五受人为和自然的化学侵蚀性物质影响的环境5 混凝土构造5.8 混凝土构造耐久性设计三、保证耐久性的措施1 最小维护层厚度：最小维护层厚度： 对一、二、三类环境普通建筑构造设计任务寿命对一、二、三类环境普通建筑构造设计任务寿命50年，年，规定了最小混凝土维护层厚度。规定了最小混凝土维护层厚度。 对四、五类环境种的建筑构造，应按专门规定思索。对四、五类环境种的建筑构造，应按专门规定思索。 当对构造设计任务寿命有更高要求时当对构造设计任务寿命有更

22、高要求时100年，混凝土维年，混凝土维护层厚度应适当添加。护层厚度应适当添加。2 混凝土的要求：混凝土的要求： 混凝土密实性混凝土密实性 减小水灰比和保证水泥用量。减小水灰比和保证水泥用量。 控制混凝土中氯离子含量。控制混凝土中氯离子含量。5 混凝土构造5.8 混凝土构造耐久性设计表 11-4 结构混凝土耐久性的基本要求环境类别水灰比不大于水泥用量不少于(kg/m3)混凝土强度等级不小于氯离子含量不大于一0.65200C151.00%a0.60225C200.30%二b0.55250C250.30%三0.50275C300.15%注：1、氯离子含量按水泥总重量的百分率计算；2、 预应力构件的混凝土中的氯离子含量不得超过 0.06%；3、 当混凝土中加入掺合料时，可酌情降低水泥用量；处于二类环境中的基础，混凝土强度等级可采用 C20，但保护层厚度应符合地基基础设计规范的要求。表 11-5 混凝土中的碱含量限值（kg/m3）环境类别一般结构重要结构特殊结构一3.0二、三3.5用非活性骨料注：1、当混凝土中加入矿渣、粉煤灰等活性掺合料且有可靠根据时，可放宽碱含量的限值；2、当没有活性骨料 时，可不考虑碱含量。5