钢筋混凝土预应力构件

0绪论

1建筑结构计算基本原则

2建筑结构材料

3钢筋混凝土受弯构件

4钢筋混凝土纵向受力构件

5钢筋混凝土受扭构件

6预应力混凝土构件

7钢筋混凝土楼屋盖钢筋混凝土结构

ReinforcedConcreteStructure6.1预应力混凝土的基本概念

第六章钢筋混凝土预应力构件由于混凝土的抗拉性能很差，使得钢筋混凝土构件出现了两个问题：1、钢筋混凝土受拉、受弯等构件通常带裂缝工作；

2、为保证结构耐久性，必须限制裂缝宽度。解决问题的首先想到的方法：

1、加大截面尺寸——自重过大；

2、采用高强度钢筋——裂缝过宽，无法满足使用要求；

3、提高混凝土强度等级——抗裂性能提高不明显。

上述方法都不能很好地解决大跨度结构，以及承受动载结构

中裂缝宽度过大，变形严重的问题。对配置高强度钢筋的钢筋混凝土构件而言，承载力可能已不是控制条件，起控制作用的因素可能是裂缝宽度或构件的挠度。当钢筋应力达到500~1000N/mm2时，裂缝宽度将很大，无法满足使用要求。6.1预应力混凝土的基本概念

第六章钢筋混凝土预应力构件

混凝土抗拉强度及极限拉应变值都很低。其抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/18，极限拉应变仅为0.0001～0.00015，即每米只能拉长0.1~0.15mm，超过后就会出现裂缝。而钢筋达到屈服强度时的应变却要大得多，约为0.0005～0.0015，如HPB235级钢筋就达1×10-3。对使用上不允许开裂的构件，受拉钢筋的应力只能用到20~30N/mm2，不能充分利用其强度。对于允许开裂的构件，当受拉钢筋应力达到250N/mm2时，裂缝宽度已达0.2~0.3mm.。继续思考：

能否借助混凝土较高的抗压能力来弥补其抗拉能力的不足？6.1预应力混凝土的基本概念

第六章钢筋混凝土预应力构件１、预应力构件

基本原理：

预先在混凝土受拉区施加压应力，使其减小或抵消荷载引起的拉应力，将构件受到的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态，即可控制构件裂缝宽度，甚至可以使构件不产生裂缝。6.1预应力混凝土的基本概念

第六章钢筋混凝土预应力构件预应力与木桶鸡：

木桶在制作过程中，用铁箍把木板箍紧，目的是为了使木板间产生环向预压力，装水或装汤后，由水产生环向拉力，预压力抵消掉全部拉力，就不会漏水。2、预应力混凝土的分类分为全预应力混凝土

和部份预应力混凝土两类。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，称为全预应力混凝土，属严格要求不出现裂缝的构件；

允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过允许值的构件，则称为部分预应力混凝土，属允许出现裂缝的构件。6.1预应力混凝土的基本概念

第六章钢筋混凝土预应力构件2、预应力混凝土的分类按照粘结方式，预应力混凝土还可分为有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土。无粘结预应力混凝土，是指配置无粘结预应力钢筋的后张法预应力混凝土。无粘结预应力钢筋是将预应力钢筋的外表面涂以沥清、油脂或其他润滑防锈材料，以减小摩擦力并防锈蚀，并用塑料套管或以纸带、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，而在张拉时可沿纵向发生相对滑移的后张预应力钢筋。特点：不需要预留孔道，也不必灌浆，施工简便、快速，造价较低，易于推广应用。从90年代开始，无粘结束技术已在我国的某些桥梁工程中得到应用，目前最大跨度可达到20m。6.1预应力混凝土的基本概念

第六章钢筋混凝土预应力构件3、预应力混凝土的特点1、构件的抗裂性能较好2、构件的刚度较大3、构件的耐久性较好4、减小构件截面尺寸，节省材料，减轻自重5、工序较多，施工较复杂，且需张拉设备和锚具等。注意：预应力混凝土不能提高构件的承载能力。也就是说，当截面和材料相同时，预应力混凝土与普通钢筋混凝土受弯构件承载能力相同。6.1预应力混凝土的基本概念

第六章钢筋混凝土预应力构件4、施加预应力的方法（1）、先张法先张拉预应力钢筋，然后浇筑混凝土的施工方法，称为先张法。主要工艺过程：穿钢筋→张拉钢筋→浇筑混凝土并养护至75％→切断钢筋预压应力的传递主要靠钢筋和混凝土间的粘结力6.1预应力混凝土的基本概念

第六章钢筋混凝土预应力构件4、施加预应力的方法6.1预应力混凝土的基本概念

第六章钢筋混凝土预应力构件4、施加预应力的方法先张法主要优点：生产工艺简单，工序少，效率高，质量易于保证，同时由于省去了锚具和减少了预埋件，构件成本较低。适用范围：主要用于工厂化大量生产，尤其适宜用于长线法生产中、小型构件。6.1预应力混混凝土的的基本概概念第六章钢钢筋混混凝土预预应力构构件4、施加预预应力的的方法（2）、后张张法先浇筑混混凝土，，待混凝凝土硬化化后，在在构件上上直接张张拉预应应力钢筋筋，这种种施工方方法称为为后张法。。主要工艺过程程：浇筑混凝凝土构件件（在构构件中预预留孔道道）并进进行养护护至75％→穿预应应力钢筋筋→张拉钢钢筋并用用锚具锚锚固→往往孔道内内压力灌灌浆。预压应力力的传递递主要通通过工作作锚具传传递6.1预应力混混凝土的的基本概概念第六章钢钢筋混混凝土预预应力构构件4、施加预预应力的的方法锚具张拉设备备6.1预应力混混凝土的的基本概概念第六章钢钢筋混混凝土预预应力构构件4、施加预预应力的的方法后张法主主要优点点：预应力钢钢筋直接接在构件件上张拉拉，不需需要张拉拉台座，，所以后后张法构构件既可可以在预预制厂生生产，也也可在施施工现场场生产。。大型构构件在现现场生产产可以避避免长途途搬运，，故我国国大型预预应力混混凝土构构件主要要采用后后张法。。主要缺点点：生产产周期较较长；需需要利用用工作锚锚锚固钢钢筋，钢钢材消耗耗较多，，成本较较高；工工序多，，操作较较复杂，，造价一一般高于于先张法法。6.2张拉控制制应力与与预应力力损失第六章钢钢筋混混凝土预预应力构构件锚具与夹夹具①、锚固钢钢丝的套套筒式夹夹具②②、锚固固粗钢筋筋用的螺螺丝端杆杆锚具（（如下图图）③③、锚固固直径12mm或钢绞线线的夹片片式锚具具（如右右图）螺丝端杆杆锚具钢绞线夹夹片式锚锚具6.2张拉控制制应力与与预应力力损失第六章钢钢筋混混凝土预预应力构构件机具设备备1、张拉设设备（如千斤顶顶）2、制孔器器材（（如抽拔橡橡胶管、、螺旋金金属波纹纹管）3、灌孔水水泥浆和和压浆机机↑用镀锌或或不镀锌锌低碳钢钢带螺旋旋折叠咬咬口制成成的金属属管，用用于后张张法预应应力砼结结构或构构件的成成孔。↓夹片锚张张拉千斤斤顶在张拉预预应力钢钢筋时所所达到的的规定应应力，称为张拉拉控制应应力，用用表表示6.2张拉控制制应力与与预应力力损失第六章钢钢筋混混凝土预预应力构构件1、张拉控控制应力力张拉控制制应力适适当取高高些是有有利的，，但不是是越高越越好。控制应力力与预应应力钢筋筋的强度度设计值值越接近近时，构件的开开裂弯矩矩与极限限弯矩就就越接近近，构件件延性就就越差。。“超张拉”——为了减少少预应力力的损失失，张拉拉预应力力钢筋时时常采取取的一一种工艺艺操作方方法。6.2张拉控制制应力与与预应力力损失第六章钢钢筋混混凝土预预应力构构件1、张拉控控制应力力表6.2.1张拉控制制应力限限值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——预应力钢钢筋极限限抗拉强强度标准准值张拉控制制应力值值均不应应小于注：下列列情况，，表中数数值可提提高0.05fptk；①要求提提高构件件在施工工阶段的的抗裂性性能而在在使用阶阶段受压压区内设设置的预预应力筋筋；②要求求部分分抵消消由于于应力力松驰驰、摩摩擦、、钢筋筋分批批张拉拉以及及预应应力钢钢筋与与张拉拉台座之间间的温温差因因素产产生的的预应应力损损失。。6.2张拉控控制应应力与与预应应力损损失第六章章钢钢筋混混凝土土预应应力构构件（1）张拉拉端锚锚具变变形和和钢筋筋内缩缩引起起的预预应力力损失失产生原原因：由于于经过过张拉拉的预预应力力钢筋筋被锚锚固在在台座座或构构件上上以后后，锚锚具、、垫板板与构构件之之间的的缝隙隙被压压紧，，以及及预应应力钢钢筋在在锚具具中的的滑动动，造造成预预应力力钢筋筋回缩缩而产产生的的预应应力损损失。。产生范范围：先张张法构构件、、后张张法构构件。。减小措措施：（1）选择择变形形小或或预应应力筋筋滑动动小的的锚具具、夹夹具，，并尽尽量减减少垫垫板的的数量量；（（2）对于于先张张法张张拉工工艺，，选择择长的的台座座。台台座长长度超超过100m时，可可忽略略不计计。2、预应应力损损失及及其减减小措措施预应力力损失失共有有以下下六种种：由于张张拉工工艺和和材料料特性性等原原因，，从张张拉钢钢筋开开始直直到构构件使使用的的整个个过程程中，，经张张拉所所建立立起来来的钢钢筋预预应力力将逐逐渐降降低，，这种种现象象称为为预应应力损损失。。6.2张拉控控制应应力与与预应应力损损失第六章章钢钢筋混混凝土土预应应力构构件2、预应应力损损失及及其减减小措措施预应力力损失失共有有以下下六种种：（2）预应应力钢钢筋与与孔道道的摩摩擦引引起的的预应应力损损失产生原原因：后张张法构构件在在预留留孔道道中张张拉钢钢筋时时，因因钢筋筋与孔孔道壁壁之间间的接接触引引起摩摩擦阻阻力而而产生生的预预应力力损失失。产生范范围：后张张法构构件。。减少措措施：（1）采用用两端端张拉拉；（2）采用用“超张拉拉”工艺。。其工工艺程程序为为：停2min停2min6.2张拉控控制应应力与与预应应力损损失第六章章钢钢筋混混凝土土预应应力构构件2、预应应力损损失及及其减减小措措施预应力力损失失共有有以下下六种种：（3）混凝凝土加加热养养护时时，预预应力力钢筋筋与台台座间间温差差引起起的预预应力力损失失产生原原因：当先先张法法构件件进行行蒸汽汽养护护时，，随着着钢筋筋温度度升高高，其其长度度也增增加（（由于于新浇浇混凝凝土尚尚未结结硬，，不能能约束束钢筋筋增长长），，而台台座长长度固固定不不变，，因此此张拉拉后的的钢筋筋变松松，预预应力力钢筋筋的应应力降降低。。降温温时混混凝土土和钢钢筋已已粘结结成整整体，，二者者一起起回缩缩，钢钢筋的的应力力不能能恢复复到原原来的的张拉拉应力力值。。产生范范围：采用用蒸汽汽养护护的先先张法法构件件。减少措措施：(1)蒸汽养养护时时采用用两次次升温温养护护，即即第一一次升升温至至20℃℃，恒温温养护护至混混凝土土强度度达到到7~10N/mm2时，再再第二二次升升温至至规定定养护护温度度。(2)在钢模模上张张拉，，将构构件和和钢模模一起起养护护。此此时，，由于于预应应力钢钢筋和和台座座间不不存在在温差差，故故温差差损失失为0。6.2张拉控控制应应力与与预应应力损损失第六章章钢钢筋混混凝土土预应应力构构件2、预应应力损损失及及其减减小措措施预应力力损失失共有有以下下六种种：（4）预应应力钢钢筋应应力松松驰引引起的的预应应力损损失产生原原因：预应应力钢钢筋应应力松松驰引引起的的预应应力损损失实实际上上是钢钢筋的的应力力松驰驰和徐徐变引引起的的预应应力损损失的的统称称。产生范范围：先张张法构构件、、后张张法构构件。。减小措措施：(1)采用应应力松松驰损损失较较小的的钢筋筋作预预应力力钢筋筋；(2)采用“超张拉拉”工艺。。（5）混凝凝土收收缩和和徐变变引起起的预预应力力损失失产生原原因：由于于混凝凝土的的收缩缩和徐徐变使使构件件长度度缩短短，被被张紧紧的钢钢筋回回缩而而产生生的预预应力力损失失。此此项预预应力力损失失是各各项损损失中中最大大的一一项，，在直直线预预应力力配筋筋构件件中约约占总总损失失的50％，在在曲线线预应应力配配筋构构件中中约占占30％左右右。产生范范围：先张张法构构件、、后张张法构构件。。减少措措施：(1)设计时时尽量量使混混凝土土压应应力不不要过过高；；(2)采用高高强度度等级级水泥泥，以以减少少水泥泥用量量，同同时严严格控控制水水灰比比；(3)采用级级配良良好的的骨料料，增增加骨骨料用用量，，同时时加强强振捣捣，提提高混混凝土土密实实性；；(4)加强养养护，，使水水泥水水化作作用充充分，，减少少同的的收缩缩。有有条件件时宜宜采用用蒸汽汽养护护。6.2张拉控控制应应力与与预应应力损损失第六章章钢钢筋混混凝土土预应应力构构件2、预应应力损损失及及其减减小措措施预应力力损失失共有有以下下六种种：（6）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，使构件直径减小而产生的预应力损失。产生范围：直径d≤3m的后张法构件中。

6.3预应力力混凝凝土构构件的的构造造要求求第六章章钢钢筋混混凝土土预应应力构构件对混凝凝土的的要求求：预应力力混凝凝土构构件的的混凝凝土强强度等等级不应小小于C30；采采用碳碳素钢钢丝、、钢绞绞线、、热处处理钢钢筋作作为预预应力力钢筋筋时，，混凝凝土强强度等等级不宜低低于C40。无无粘结结预应应力混混凝土土结构构的混混凝土土强度度等级级，板板不低于于C30，梁及及其他他构件件不低于于C40。对钢筋筋的要要求：：预应力力钢筋筋宜采采用冷冷轧带带肋钢钢筋、、消除除应力力钢丝丝、钢钢绞线线和热热处理理钢筋筋，以以及冷冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋筋。钢绞线线与钢钢绞线线束的的横断断面图图6.3预应力力混凝凝土构构件的的构造造要求求第六章章钢钢筋混混凝土土预应应力构构件6.3.1预应力力混凝凝土构构件中中钢筋筋的布布置直线布布置和曲线布布置：曲线布布置多用于于跨度度和荷荷载较较大的的构件件，如如预应应力梁梁。曲线布布置一一般用于后后张法法构件件。直线布布置用于跨跨度荷荷载较较小的的情况况，如如预应应力板板，直线布布置优优点是是施工工简单单，用于先先张法法和后后张法法构件件。1.预应力力钢筋筋6.3预应力力混凝凝土构构件的的构造造要求求第六章钢钢筋混混凝土预预应力构构件6.3.1预应力混混凝土构构件中钢钢筋的布布置6.3预应力混混凝土构构件的构构造要求求第六章钢钢筋混混凝土预预应力构构件6.3.1预应力混混凝土构构件中钢钢筋的布布置无粘结预预应力砼砼楼盖的的钢筋布布置6.3预应力混混凝土构构件的构构造要求求第六章钢钢筋混混凝土预预应力构构件6.3.1预应力混混凝土构构件中钢钢筋的布布置6.3预应力混混凝土构构件的构构造要求求第六章钢钢筋混混凝土预预应力构构件6.3.1预应力混混凝土构构件中钢钢筋的布布置间距及孔孔道尺寸寸预应力钢钢筋的净净距不应应小于其其公称直直径或等等效直径径的1.5倍，且符符合下列列规定：：对热处处理钢筋筋及钢丝丝，不应小于于25mm；对3股钢绞线线，不应小于于20mm；对7股钢绞线线，不应小于于25mm。当先张法法预应力力钢丝按按单根方方式配筋筋有困难难时，可可采用相相同直径径钢丝并并筋的配配筋方式式。6.3预应力混混凝土构构件的构构造要求求第六章钢钢筋混混凝土预预应力构构件间距及孔孔道尺寸寸后张法构构件中，，预应力力钢丝束束、钢绞绞线束的的预留孔孔道间的的水平净净间距，，在预制制构件中中不宜小于于50mm，孔道至至构件边边缘的净净距不宜小于于30mm，且不宜宜小于孔孔道直径径的一半半。在构件两两端及跨跨中应设设灌浆孔孔或排气气孔，孔孔距不宜宜大于12m。孔道的内内径应比比预应力力钢丝束束或钢绞绞线束外外径及需需穿过孔孔道的连连接器外外径大10~15mm。3）混凝土土保护层层预应力钢钢筋的保保护层厚厚度同钢钢筋混凝凝土构件件。处于于一类环环境且由由工厂生生产的预预应力构构件，预预应力钢钢筋的保保护层厚厚度不应应小于预预应力钢钢筋直径径d，且板不不小于15mm，梁不小小于20mm。2、非预应应力钢筋筋1）纵向非非预应力力钢筋纵向非预预应力钢钢筋包括括受力钢钢筋和非非受力钢钢筋。非预应力力受力钢钢筋宜采采用HRB335、HRB400和CRB550级钢筋，，也可采采用RRB400级钢筋。。为了防止止受弯构构件制作作、运输输、堆放放和吊装装时，在在预拉区区出现裂裂缝或减减小裂缝缝宽度，，可在构构件预拉拉区配置置一定数数量的纵纵向非预预应力钢钢筋。后后张法预预应力混混凝土结结构构件件的预拉拉区和预预压区中中应设置置纵向非非预应力力构造钢钢筋。这这些非预预应力钢钢筋一般般布置在在预应力力钢筋的的外侧。。在无粘结结后张预预应力混混凝土受受弯构件件中，应应配置一一定数量量的纵向向非预应应力钢筋筋，以克克服纯无无粘结受受弯构件件只出现现一条或或少数几几条裂缝缝使混凝凝土压应应变集中中而引起起脆性破破坏的缺缺点，还还利于分分散裂缝缝，改善善受弯构构件的变变形性能能和提高高正截面面受弯承承载力。。（2）箍筋预应力混混凝土构构件的箍箍筋设置置的构造造要求与与普通钢钢筋混凝凝土构件件基本相相同。（3）附加钢钢筋网片片后张法预预应力混混凝土构构件在预预应力钢钢筋弯折折处，应应加密箍箍筋或沿沿弯折处处内侧设设置钢筋筋网片。。6.3预应力混混凝土