钢筋砼结构及砌体结构(按新规范ppt课件

1、 1第十章 预应力混凝土构件计算第十章 预应力混凝土构件计算本章提要 ： 本章引见预应力混凝土构造的根本概念、施加预应力的方法、预应力混凝土的资料及锚夹具，表达张拉控制应力确实定以及各种预应力损失值的计算和组合，论述预应力混凝土轴心受拉构件施工和运用阶段的截面应力形状和设计计算方法以及有关构造措施，并附有预应力混凝土屋架下弦算例。 2第十章 预应力混凝土构件计算第一节 预应力混凝土的根本概念第二节 预加应力的方法第三节 预应力混凝土资料及锚夹具第四节 张拉控制应力和预应力损失第五节 预应力混凝土轴心受拉构件计算第七节 预应力混凝土的构造规定 3第十章 预应力混凝土构件计算第一节 预应力混凝土的

2、根本概念一、根本概念和根本原理 1.根本概念 普通钢筋混凝土构件在荷载作用下通常是带裂痕任务的，导致构件刚度降低，不顺应于采用高强钢筋；处理这些问题的有效途径是采用预应力混凝土。 预应力混凝土：指在构件接受荷载以前，用某种方法预先在构件的受拉区施加压应力的构件。 预应力混凝土可明显提高构件的抗裂性能和刚度。 4第十章 预应力混凝土构件计算2.根本原理 5第十章 预应力混凝土构件计算二、预应力混凝土的分类 1根据张拉钢筋与浇筑混凝土的先后次序：先张法和后张法预应力混凝土。 2根据预应力对构件抗裂度的影响： 全预应力混凝土：在运用荷载作用下，不允许截面上混凝土出现拉应力的构件。属严厉要求不出现裂痕

3、的构件，相当于裂痕控制等级为一级的构件。 6第十章 预应力混凝土构件计算 有限预应力混凝土：在运用荷载作用下，允许截面上混凝土出现拉应力，但不能超越混凝土的抗拉强度。属普通要求不出现裂痕的构件，相当于裂痕控制等级为二级的构件。 部分预应力混凝土：允许出现裂痕，但最大裂痕宽度不超越限值的构件。属允许出现裂痕的构件。相当于裂痕控制等级为三级的构件。 3根据钢筋与混凝土之间能否有粘结力分为有粘结预应力混凝土和后张法无粘结预应力混凝土。7第十章 预应力混凝土构件计算三、预应力混凝土的特点优点：1提高构件的抗裂度和刚度； 2可充分利用高强度资料，减小构件重 3可提高构件的抗剪才干。 缺陷：1工艺较复杂；

4、 2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。 8第十章 预应力混凝土构件计算第二节 预加应力的方法一、先张法a穿钢筋b张拉钢筋c浇筑混凝土d切断钢筋，钢筋回缩混凝土受压 9第十章 预应力混凝土构件计算二、后张法a浇砼，预留孔道，穿筋b安装双向千斤顶c张拉钢筋d锚固、灌浆10第十章 预应力混凝土构件计算三、先张法和后张法的特点1先张法 预应力靠钢筋和混凝土之间的粘结力传送； 消费工艺简单，可成批消费； 适用于中、小型构件。2后张法 预应力靠锚具传送； 现场消费，工艺较复杂； 适用于大、中型构件。 3后张法无粘结 采用无粘结预应力钢绞线，较后张法有粘结工艺简单 易布置成多跨弯曲型，

5、适用于大跨度楼盖梁等。11第十章 预应力混凝土构件计算第三节 预应力混凝土资料及锚夹具一、预应力混凝土资料 混凝土：高强度不宜低于C40，且不应低于C30；收缩、徐变小；快硬、早强。 预应力筋：高强度；较好的塑性；良好的加工性能；应力松弛损失低；较好的粘结性能。二、锚具和夹具 夹具：指构件制造完后，可取下反复运用。 锚具：指用于永久固定钢筋、作为构件的一部分。 要求：受力性能可靠；刚度大；预应力损失小；构造简单；运用方便。 预应力筋的常用锚具简介锚具实物或教材图 12第十章 预应力混凝土构件计算第四节 张拉控制应力和预应力损失特点一、张拉控制应力con 张拉控制应力con ：张拉预应力筋时，张

6、拉设备控制的总张拉力除以被张拉预应力筋的截面面积所得的应力值。 张拉控制应力con限值表 当符合条件时，con限值可相应提高0.05 fptk或0.05fpyk：预应力筋种预应力筋种类类 消除应力钢消除应力钢丝、钢绞线丝、钢绞线 中强度预应中强度预应力钢丝力钢丝 预应力螺纹预应力螺纹钢筋钢筋 con限值限值 0.75 fptk 0.70 fptk 0.85 fpyk 13第十章 预应力混凝土构件计算 二、预应力损失及其组合一预应力损失 由于各种要素的影响，预应力筋的应力由con逐渐降低的景象。 1.张拉端锚具变形和预应力筋内缩引起的预应力损失l1先、后 直线： 曲线： 减小措施：1选择变形小或

7、预应力筋滑动小的锚具，减少垫板的数量； 2先张法宜选择长台座。1sla=El211con fcflx= l+ k-rl1000SfconcaElrk 14第十章 预应力混凝土构件计算 2.预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的损失l2后 当 + kx 0.3时， l2 = con(kx + ) 减少措施:1采用两端张拉； 2采用“超张拉工艺。112conlkx= -e 15第十章 预应力混凝土构件计算 3.混凝土加热时受拉的钢筋与接受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失l3先 减少措施：1)两次升温； 2)在钢模上张拉预应力筋。 4.预应力筋的应力松弛引起的预应力损失l4先、后 (1) 应力松弛：指

8、钢筋在高应力形状下，长度不变，应力随时间增长而降低的景象。32lssEt 16第十章 预应力混凝土构件计算(2)特点：1张拉控制应力越高，应力松弛 大。 224小时完成50% 80%。 3松弛量与钢筋的种类有关。 4钢筋松弛随温度升高而添加 。 (3)计算: 1对消除应力钢丝、 钢绞线： a普通松弛： 40.40.5conconptk()l=-f 17第十章 预应力混凝土构件计算 b低松弛： 当con0.7 fptk 时 当0.7fptkcon0.8 fptk 时 2对中强度预应力钢丝： l4 =0.08 con40.1250.5conconptk()l=-f 40.20.575conconp

9、tk()l=-f 18第十章 预应力混凝土构件计算 3对预应力螺纹钢筋： l4 =0.03 con 当con0.5 fptk 时 l4 = 0 减小措施：1)采用应力松驰损失较小的钢筋作预应力钢筋； 2)采用“超张拉工艺。 19第十章 预应力混凝土构件计算 5.混凝土收缩和徐变引起的预应力损失l5先、后 1先张法： 2后张法： 留意：此项是各项损失中最大的一项。 减少措施：减少混凝土的徐变和收缩。60 + 3401 + 15pccn5lf = =560+3401+15 pccnlf 555+ 3001+ 15p ccnlf 555+3001+15pccnlf 20第十章 预应力混凝土构件计算

10、6.用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件由于混凝土的部分挤压引起的预应力损失l6后d 3m， l6 = 30N/mm2 d 3m， l6 = 0 二预应力损失值的组合 总损失： l = lI +lII，先张法： 100N/mm2 后张法： 80N/mm2预应力损失值的组合预应力损失值的组合 先张法先张法 后张法后张法 砼预压前砼预压前 lI = l1 + l3 + l4 lI = l1 + l2 砼预压后砼预压后 lII = l5 lII = l4 + l5 + l6 21第十章 预应力混凝土构件计算第五节 预应力混凝土轴心受拉构件计算一、预应力混凝土轴心受拉构件各阶段应力分析 (一)先张法构件

11、 1.施工阶段 1放松预应力筋之前：pc = 0pe = con lI s = 0 2放松预应力筋之后： pc = pcI s = sI = E pcI(压) pe = peI = con lI EpcI 22第十章 预应力混凝土构件计算由上图可列出内力平衡条件: peI Ap = pcI AC+ sI As(conlI E pcI ) Ap = pcI Ac + E pcI AsA0 = Ac + As + Ap 0(-)conIppcIlAA 23第十章 预应力混凝土构件计算3完成第二批损失之后：pc = pcIIs = sII=EpcII + l5pe= peII=con l EpcII

12、 24第十章 预应力混凝土构件计算 由上图可列出内力平衡条件: (con l EpcII) Ap= pcIIAc+(EpcII+l5)As 预应力损失全部完成后，混凝土中建立 的有效预压应力。 2.运用阶段 1加载至截面上混凝土应力为零荷载Np0 ，混凝土的预压应力全部抵消时： pc= 0 pe= p0 = con l s= l5(压)pcII 0-conp5spcII()llAAA 25第十章 预应力混凝土构件计算 由上图可列出内力平衡条件： Np0=p0Ap sAs =(con l)Ap-l5As=pcIIA0 Np0 混凝土法向预应力等于零时预应力钢筋与非预应力钢筋的合力 26第十章 预

13、应力混凝土构件计算 2加载至构件截面即将开裂荷载为Ncr时，混凝土拉应力到达ftk 。 pc= ftk pe= con l + E ftk s= E ftk l5 由上图可列出内力平衡条件： Ncr=ftkAc + pe Ap + sAs= (pcII+ftk) A0 Ncr 预应力混凝土轴心受拉构件即将开裂时所能接受的轴向力，较普通砼显著增大。 27第十章 预应力混凝土构件计算 3加载至构件破坏荷载为Nu ，预应力筋和非预应力钢筋均到达屈服。 pc= 0 pe= fpy s= fy 可列出内力平衡条件： Nu = fpyAp + fyAs Nu 预应力混凝土轴心受拉构件破坏时的极限承截力。

14、28第十章 预应力混凝土构件计算二后张法构件 1.施工阶段 1第一批预应力损失产生后。 pc= pcI pe= peI= con lI s= sI= EpcI 内力平衡条件: peI Ap = pcI Ac + sI As An = A0 EAp = Ac+EAs -conIppcIn()lAA 29第十章 预应力混凝土构件计算 2完成第二批预应力损失后。 pc= pcII pe= con l s= EpcII + l5 内力平衡条件： pe Ap = pcAc + s As5conpspcIIn()llAAA 30第十章 预应力混凝土构件计算 2.运用阶段 1截面上混凝土应力为零时。 pc=

15、 0 pe= con l + EpcII s=l5 (压) 内力平衡条件： Np0 = peAp sAs = pcIIA0 2构件即将开裂。 pc= ftk pe= con l + EpcII + Eftk s= Eftk l5 内力平衡条件： Ncr = peAp + s As+ ftk Ac= (pcII + ftk)A0。 31第十章 预应力混凝土构件计算 3加载至构件破坏。 pc= 0 s= fy pe= fpy 内力平衡条件： Nu = fpyAp + fy As二、预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算一运用阶段1承载力计算 N Nu = fpy Ap + fyAs 32第十章 预应

16、力混凝土构件计算 2抗裂验算 ) 裂痕控制等级为一级。 ck pc 0 2裂痕控制等级为二级。 ck pc ftk 3裂痕控制等级为三级。 wmax wlim wlim最大裂痕宽度限值，同第五章。 对环境类别为二a类的预应力混凝土构件，在荷载准永久组合下，受拉边缘应力尚应符合以下规定： kck0NA 33第十章 预应力混凝土构件计算 scq -spcftk scq荷载准永久组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力； Nq按荷载准永久组合计算的轴向拉力。 预应力混凝土轴心受拉构件的最大裂痕宽度Wmax计算同受弯构件。 其中 0ANqcqkp0skps-=NNAA spteteAAA 34第十章 预应力

17、混凝土构件计算二施工阶段 1混凝土轴心受压承载力验算先、后 对先张法切断预应力筋时： 对后张法张拉终止时： 0.8ccckfconpccn= AAconIpccpcI0(-)= lAA 35第十章 预应力混凝土构件计算 2后张法构件端部锚固区锚具垫板下部分 受压承载力验算。 配方格网的体积配筋率： 配螺旋式的体积配筋率： ln0.92lclcVcoryvFffA 1s1 12s2 2vcorn A l + n A l =As4ss1vc o rA=ds 36第十章 预应力混凝土构件计算 37第十章 预应力混凝土构件计算 式中 Fl 部分受压面上作用的部分压力设计值，Fl = 1.2conAp；

18、 Al 部分受压面积，应思索从锚具边缘在垫板中按45角分散后传至混凝土的受压面积； Aln 部分受压净面积，应在部分受压面积中扣除孔道、凹槽部分面积； Ab 部分受压的计算底面积，按部分受压面积与计算底面积同心、对称原那么确定，如以下图。 38第十章 预应力混凝土构件计算 确定部分受压计算底面积Ab图 39 第十章 预应力混凝土构件计算 Acor间接钢筋内外表范围内的混凝土中心面积，其重心应与Al重合，按同心对称原那么确定。 l 砼部分受压时强度提高系数 ； cor 配置间接钢筋时部分受压强度提高系数; 为防止端部部分受压面积太小，在运用阶段出现裂痕，部分受压区的截面尺寸应符合下式要求： Fl 1.35c l fc Aln bll =A /Acorcor/l=AA 40第十章 预应力混凝土构件计算第七节 预应力混凝土的构造规定辅导自学 一、先张法构件 1预应力筋的净间距； 2构件端部采取的构造措施； 3预制肋形板横肋的设置要求。 4屋面梁、吊车梁