PPT混凝土结构原理10

第十一章预预应力混凝凝土结构的受受力性能混凝土结构基基本原理一、基本概念念1.预应力混凝土土的特点加载加载*提高刚度和和抗裂度*减轻结构自自重*提高梁的抗抗扭和抗剪承承载力，但不不提高抗弯承承载力*提高梁的抗抗疲劳承载力力保护钢筋免免受大气腐蚀蚀一、基本概念念2.先张法和后张张法张拉钢筋并在台座上固定浇注混凝土构件混凝土强度达设计强度的70%以上时剪断钢筋浇混凝土构件，并在构件中预留孔道在构件中预留孔道中穿钢筋并张拉锚固灌浆一、基本概念念3.有粘结和无粘粘结预应力混混凝土有粘结预应力混凝土先张法生产的的预应力混凝凝土构件以及及后张法张拉拉钢筋后在孔孔道中灌浆所所生产的预应应力混凝土构构件特点受力性能好，，裂缝分布均均匀，裂缝宽宽度较小一、基本概念念3.有粘结和无粘粘结预应力混混凝土无粘结预应力混凝土后张法张拉钢钢筋后不在孔孔道中灌浆所所生产的预应应力混凝土构构件特点造价低，便于于以后再次张张拉或更换预预应力钢筋一、基本概念念4.全预应力和部部分预应力使用荷载下不出现拉应力或裂缝全预应力混凝凝土构件使用荷载下允许混凝土受拉区产生宽度不大的裂缝部分预应力混混凝土构件二、施加预应应力的方法1.张拉预应力筋筋的方法*直接张拉法法：用千斤顶顶等机械工具具直接张拉预预应力钢筋*电热法：低低电压强电流流通过钢筋使使其发热伸长长，达设计要要求时断电*连续配筋法法：用旋转工工作台将预应应力筋缠绕于于混凝土块体体上或水池壁壁上*自张法：用用自应力水泥泥制成混凝土土，结硬时混混凝土膨胀带带动混凝土中中的钢筋一起起伸长，在混混凝土中产生生压力*直接加压法法：用千斤顶顶直接在构件件两端加力使使其获得预压压力二、施加预应应力的方法2.锚具和夹具*夹具：主要要依靠摩擦力力来夹住钢筋筋，它不留在在构件上，剪剪断预应力筋筋后夹具的作作用即消失*锚具：永久久地留在构件件上，如锚具具失效构件中中的预应力将将全部消失。。二、施加预应应力的方法2.锚具和夹具摩擦型锚具二、施加预应应力的方法2.锚具和夹具墩头锚具二、施加预应应力的方法2.锚具和夹具粘结型锚具：：利用构件端部部预留锥形自自锚孔的后浇浇混凝土锚固固预应力钢筋筋灌浆口（灌浆锚固）6~8螺旋筋8箍筋3铅丝线圈预应力筋二、施加预应应力的方法2.锚具和夹具承压型锚具：：利用螺帽、垫垫板等的承压压作用将预应应力钢筋锚固固在端部预应力筋垫板螺丝杆端螺母对焊接头三、预应力混混凝土所用的的材料1.钢筋强度高；与混混凝土间有足足够的粘结力力；良好的加加工性能和一一定的塑性要求处于侵蚀介质质中的预应力力混凝土构件件，不宜采用用热处理钢筋筋、碳素钢丝丝、刻痕钢丝丝、钢绞线等等作为预应力力钢筋钢筋冷拉钢筋、热热处理钢筋、、碳素钢丝、、刻痕钢丝、、钢绞线、冷冷拔低碳钢丝丝注意对直接承受动动荷载的预应应力混凝土构构件，不得采采用有焊接接接头的冷拉钢钢筋三、预应力混混凝土所用的的材料2.混凝土C30一般预应力混混凝土构件采用热处理钢钢筋、碳素钢钢丝、刻痕钢钢丝、钢绞线线的预应力混混凝土构件C40四、张拉控制制应力con的确定1.con对结构的影响响ApconApconApconApcon使构件出现脆脆性破坏con越大，混凝土土中的预压应应力越大，但但过大会产生生如下问题预应力筋过早早进入流幅，，降低其塑性性增加钢筋的松松弛损失四、张拉控制制应力con的确定2.con的取值ApconApconApconApcon预应力钢筋屈屈服强度的0.5~0.9冷拉钢筋预应力钢筋极极限抗拉强度度的0.4~0.75预应力钢筋极极限抗拉强度度的0.4~0.70碳素钢丝、刻刻痕钢丝、钢钢绞线冷拔低碳钢丝丝、热处理钢钢筋五、预应力损损失值1.预应力损失的的种类ApconApconApconApcon前期损失或第第一批损失如锚具变形、、管道摩擦、、台座与钢筋筋的温差、钢钢筋松弛损失失等发生在预应力传到混凝土之前后期损失或第第二批损失如混凝土收缩缩徐变、局部部挤压损失等等发生在预应力传到混凝土之后五、预应力损损失值1.预应力损失的的种类前期损失或第第一批损失ApconApconApconApcon后期损失或第第二批损失预应力损失值值不宜笼统地地估算，应予予分项计算，，然后相加确确定总的损失失值但各项预应力力损失值又不不是截然无关关的。试图求求得各项预应应力损失的““净值”是很很困难的。五、预应力损损失值2.管道摩擦损失失l2PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxddPxPx-dP1dP1dxrdP2dPxPx-dP2dxrP后张法中，张张拉钢筋时，，钢筋在孔道道中滑动，就就会产生摩擦擦力主要由两部分组成*孔道偏差等等因素引起的的*曲线型孔道道而引起的五、预应力损损失值2.管道摩擦损失失l2PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxddPxPx-dP1dP1dxr由孔道偏差引起的损失值与预应力和孔道长度成正比负号表示dP1和Px方向相反五、预应力损损失值2.管道摩擦损失失l2PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxddPxPx-dP1dP1dxrdP2dPxPx-dP2dxrPdPxPxddP2+dP1Px-dPx五、预应力损损失值2.管道摩擦损失失l2PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxddPxPx-dP1dP1dxrdP2dPxPx-dP2dxrPdPxPxddP2+dP1Px-dPx五、预应力损损失值2.管道摩擦损失失l2PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxddPxPx-dP1dP1dxrdP2dPxPx-dP2dxrPdPxPxddP2+dP1Px-dPx考虑孔道每米米长度局部偏偏差的摩擦系系数，教材表表10-2预应力钢筋与与孔道壁间的的摩擦系数，，教材表10-2五、预应力损损失值2.管道摩擦损失失l2PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxd采用超张拉可可以减少l2建议的张拉程序为01.1con停2分钟0.85con停2分钟con五、预应力损损失值3.锚具变形和钢钢筋回缩损失l1由于锚具、、垫块本身身的变形，，其间裂缝缝的压紧及及钢筋在锚锚具中的滑滑移引起的的损失张拉端至锚锚固端之间间的距离预应力钢筋筋的弹性模模量张拉端锚具具的变形和和钢筋的内内缩值，见见教材表10-3五、预应力力损失值3.锚具变形和和钢筋回缩缩损失l1应注意的几个个问题*由块体拼拼装的结构构，尚应考考虑填逢间间的预压变变形。当采采用混凝土土或砂浆为为填逢材料料时，每条条缝的预压压变形值为为1mm*先张法构件，当台台座长度超超过100m时，可忽略略l1*后张法构件，l1只考虑张拉端端，因锚固固端锚具在在张拉过程程中已被压压紧五、预应力力损失值3.锚具变形和和钢筋回缩缩损失l1应注意的几个个问题*此式不适用于曲线线配筋的后后张法构件件（具体算算法可参考考相关文件件）锚固前的应力图锚固后的应力图摩擦力l1l1/2lfcon（0）五、预应力力损失值4.温差应力损失l3温度为t0时的应力为con温度升到t1时由于混凝土未结硬此处的应力为con’温度回落到t0时由于混凝土已结硬和钢筋同时回缩，此处的应力为con’’<con混凝土蒸汽汽养护时,预应力钢筋筋与台座之之间温差引引起的损失失钢筋的线膨膨胀系数*采用二次升升温法可减减少l3:先在常温下下养护,当混凝土的的强度达到到7.5~10N/mm2时再逐渐升升温五、预应力力损失值5.应力松弛损失l4钢筋在高应应力作用下下，长度不不变而应力力随时间逐逐渐降低的的现象称为为应力松弛弛钢筋张拉后后1小时内约完完成总松弛弛的50%，24小时内完成成总松弛的的80%，以后逐渐渐收敛采用超张拉拉时为0.9，不采用时时为1.0常数参见规规范的相关关内容五、预应力力损失值5.应力松弛损失l4采用超张拉拉可以减少少l4建议的张拉程序为0(1.05~1.16)con停2~5分钟0con在高应力下下，本需1小时才能完完成的损失失，在2~5分钟内就完完成了大部部分五、预应力力损失值6.混凝土收缩缩徐变损失l5收缩和徐变变两者相互互有关，很很难精确计计算，为了了简化两项项损失可合合并考虑受拉区或受受压区各自自预应力钢钢筋和非预预应力钢筋筋的配筋率率受拉区或受受压区预应应力钢筋在在各自合力力作用点处处混凝土的的法向压应应力高湿环境中中可降低50%干燥环境中中应增加20~30%系数A、B、C、D参见教材中中的相关规规定五、预应力力损失值6.钢筋挤压混混凝土损失l6采用螺旋式式预应力筋筋作为配筋筋的环形构构件，由于于预应力筋筋对混凝土土的局部挤挤压使构件件直径减小小所引起的的损失当d3m时五、预应力力损失值7.预应力损失的组合合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预应力总损损失的下限限值先张法构件：l100N/mm2后张法构件：l80N/mm2六、、轴轴心心受受拉拉构构件件的的分分析析1.受力力特特征征PPP预应力混凝土构件（使用荷载下不带裂缝）普通混凝土构件（使用荷载下常带裂缝）预应力钢筋开裂裂前，，荷荷载载-位移移关关系系为为线线性性的的，，预预应应力力钢钢筋筋的的应应力力增增长长较较少少开裂裂后，，预预应应力力钢钢筋筋的的应应力力急急增增，，进进入入非非线线性性阶阶段段六、、轴轴心心受受拉拉构构件件的的分分析析1.先张张法法构构件件各各阶阶段段的的应应力力分分析析施工工阶阶段段----张拉拉钢钢筋筋六、、轴轴心心受受拉拉构构件件的的分分析析1.先张张法法构构件件各各阶阶段段的的应应力力分分析析施工工阶阶段段----完成成第第一一批批预预应应力力损损失失浇注混凝土但不受力六、、轴轴心心受受拉拉构构件件的的分分析析1.先张张法法构构件件各各阶阶段段的的应应力力分分析析施工工阶阶段段----放松松钢钢筋筋pcI六、、轴轴心心受受拉拉构构件件的的分分析析1.先张张法法构构件件各各阶阶段段的的应应力力分分析析施工工阶阶段段----完成成第第二二批批损损失失pcII混凝凝土土中中的的有有效效预预压压应应力力六、、轴轴心心受受拉拉构构件件的的分分析析1.先张张法法构构件件各各阶阶段段的的应应力力分分析析加载载阶阶段段----加载载至至混混凝凝土土中中的的应应力力为为0c=0Np0六、、轴轴心心受受拉拉构构件件的的分分析析1.先张张法法构构件件各各阶阶段段的的应应力力分分析析加载载阶阶段段----加载载至至混混凝凝土土开开裂裂ftNcr六、、轴轴心心受受拉拉构构件件的的分分析析1.先张张法法构构件件各各阶阶段段的的应应力力分分析析加载载阶阶段段----加载载到到破破坏坏Nu六、、轴轴心心受受拉拉构构件件的的分分析析2.后张张法法构构件件各各阶阶段段的的应应力力分分析析施工工阶阶段段----穿钢钢筋筋六、、轴轴心心受受拉拉构构件件的的分分析析2.后张张法法构构件件各各阶阶段段的的应应力力分分析析施工工阶阶段段----张拉拉钢钢筋筋完完成成第第一一批批