受拉构件和预应力混凝土构件模板

受拉构件和预应力混凝土构件模板第1页/共43页本章的内容1.了解受拉构件的特点和分类。2.熟悉轴心受拉构件、偏心受拉构件正截面承载力计算，了解偏拉构件斜截面承载力计算。3.了解预应力混凝土概念，了解预加应力的方法－先张法和后张法，张拉控制应力的概念，了解预应力混凝土的材料及预应力损失及其组合的概念。4.了解预应力混凝土构件的计算内容及的构造要求内容。第2页/共43页受拉构件简介轴心受拉构件——

钢筋混凝土屋架下弦杆高压圆形水管圆形水池等正截面承载力偏心受拉构件(大、小)——

钢筋混凝土矩形水池、工业厂房中双肢柱的肢杆浅仓的墙壁正截面承载力斜截面承载力抗裂度裂缝宽度不做计算要求需要计算的内容第3页/共43页轴心受拉构件承载力计算混凝土开裂前，混凝土与钢筋共同承受拉力，而开裂后，混凝土退出受拉工作，全部拉力由钢筋承担。当钢筋受拉屈服时，构件即将破坏。计算公式：式中符号含义同前，注意As为全部纵向钢筋截面面积N≤fyAsNN第4页/共43页偏心受拉构件正截面承载力计算小偏心受拉构件当纵向拉力N作用在钢筋As和As‘合力点之间时，为小偏心受拉。

构件破坏时，全截面受拉，钢筋As和As‘的拉应力均达到屈服。计算公式：hho-as‘fyAsfy‘As‘Neoe’ehoho’asas’AsAs‘Ne’=fyAs(ho’-as)Ne=fyAs’(ho-as’)不对称配筋As’As其中第5页/共43页大偏心受拉构件当纵向拉力N作用在钢筋As合力点与As‘合力点范围之外时，为大偏心受拉。截面部分开裂，但仍有受压区。当采用不对称配筋时，破坏时As和As‘均达到屈服。受压区混凝土也达到弯曲时抗压强度设计值。计算简图参见教材偏心受拉构件正截面承载力第6页/共43页根据平衡条件可得基本计算公式如下式中公式的适用条件为：为了使As、As’的总用量最小，与偏心受压构件一样，取则注：当采用对称配筋时，求得的x为负值，取x=2as’,并对As’合力点取矩，计算As。第7页/共43页偏心受拉构件斜截面承载力

偏心受拉构件同时承受较大剪力作用时，需验算斜截面受剪承载力。纵向拉力N的存在，使得裂缝提前出现，甚至形成贯通全截面的斜裂缝，使截面受剪承载力降低。计算公式式中：各符号含义及取值，参见教材第8页/共43页预应力混凝土

主要内容及重点预应力混凝土的受力特点施加预应力的方法预应力损失第9页/共43页预应力混凝土一.预应力混凝土的概念1.概念：在混凝土构件使用（承受使用荷载）以前预先施加作用使之产生的应力（如压应力）与使用荷载产生的应力（如拉应力）方向相反，从而抵消部分或全部荷载产生的应力（如拉应力）；2.意义：（1）提高混凝土构件的抗裂性能和刚度；（2）充分利用高强材料、降低构件自重。3.使用范围：裂缝控制等级要求高、大跨度、挠度控制要求高第10页/共43页问题提出

普通的钢筋混凝土构件，由于混凝土的抗拉强度低，很早就出现裂缝，并导致刚度降低，采用高强度钢筋毫无意义。解决问题思路：能否充分利用混凝土的抗压强度来推迟混凝土开裂？第11页/共43页预应力混凝土基本概念预先张拉钢筋，利用钢筋和砼的粘结性，在混凝土中建立起预压力。外荷载产生的拉应力被预压力部分或全部抵消。利用拉区混凝土的原有抗压强度，用以抵消或减少外荷载产生的拉力，达到推迟开裂，提高构件的刚度的目的木桶盛水－－预应力第12页/共43页第13页/共43页epNpspcsc

全预应力砼

有限预应力砼

部分预应力砼预应力混凝土的基本原理参见教材P136第14页/共43页预应力混凝土的分类1.我国规范对预应力混凝土分类的原则：根据裂缝控制程度划分；2.我国规范对预应力混凝土的具体分类（1）裂缝控制等级为一级：严格要求不出现裂缝的构件，即在使用荷载下，构件受拉区不允许出现拉应力；（2）裂缝控制等级为二级：一般要求不出现裂缝的构件，即在使用荷载下，构件受拉区允许出现小于混凝土抗拉强度的拉应力；（3）裂缝控制等级为三级：允许出现裂缝的构件，即在使用荷载下，构件受拉区允许出现小于规定的混凝土最大裂缝宽度的的裂缝。3.其他分类方法（仅供参考）第15页/共43页预应力混凝土的分类全预应力混凝土－使用荷载下，截面受拉边缘砼不出现拉应力有限预应力混凝土－在使用荷载下，截面受拉边缘砼出现拉应力，但不超过砼抗拉强度标准值部分预应力混凝土－受拉区允许出现裂缝，但不超过允许最大裂缝宽度第16页/共43页施加预应力方法张拉钢筋和浇注混凝土的顺序不同，分为先张法和后张法先张法－先张拉钢筋，后浇注混凝土，需要台座或钢模，切断预应力钢筋后，利用自相平衡的道理通过粘结力产生预压力第17页/共43页施加预应力方法后张法－先浇注砼，预留孔洞，后张拉钢筋，利用锚具将钢筋锚固在构件上，产生预压力－－一般是现场施工其他－电热法、自张法－（略）第18页/共43页两种方法的比较先张法工艺简单需要台座，锚具可以多次使用可以一次生产大量构件，效率高钢筋只能是直线型适用于预制构件厂施工中小型构件后张法工序多，复杂，不需要台座需要永久性锚固，成本高可以采用曲线型钢筋适用与现场浇注就地张拉的大型构件第19页/共43页夹具和锚具1.夹具和锚具的作用：固定预应力钢筋；2.夹具：能重复使用，一般用于先张法构件；3.锚具：不能重复使用，一般用于后张法构件；4.对锚具的要求：5.常用锚具：第20页/共43页部分预应力器具的图片第21页/共43页DM型镦头锚具2第22页/共43页第23页/共43页几种锚具示例固定端锚具固定端锚具精轧螺纹钢锚具预应力系列锚具预应力系列锚具第24页/共43页第25页/共43页几种预应力设备示例顶推式千斤顶高压油泵前卡式千斤顶灰浆泵灰浆泵制管机第26页/共43页预应力混凝土构件对材料的要求混凝土：一般不应低于C30；当采用碳素钢丝、热处理钢筋时不应低于C40无粘结预应力混凝土结构的混凝土强度等级：对于板不低于C30，对于梁及其他构件不低于C40钢材：宜采用冷轧带肋钢筋、消除应力钢丝、钢绞线和热处理钢筋，以及冷拉430级、500级和700级钢筋要求采用等级较高的混凝土和钢筋第27页/共43页预应力技术的应用第28页/共43页广泛用于造桥技术中第29页/共43页在建筑工程上的应用双T型板第30页/共43页张拉控制应力定义

张拉预应力是指张拉钢筋时，张拉设备（如千斤顶）上的测力计所指示的总拉力除以预应力钢筋面积的应力值，用σcon表示确定的原则控制应力越大，建立的预应力值越大，抗裂性越好。控制应力过大，预应力钢筋处于过高的应力状态，破坏前没有预兆，甚至会出现某些钢筋接近或达到屈服阶段。控制应力过低，预应力值小，达不到效果张拉控制应力允许值——见表7－1第31页/共43页预应力损失

按照某一控制应力值张拉的预应力钢筋，其初始的张拉应力会由于各种原因而降低，这种预应力降低的现象称为预应力损失，用σl表示

预应力损失会降低预应力效果，降低构件的抗裂度和刚度，故在设计和施工中应设法降低预应力损失预应力损失分类：六类预应力损失组合：第一批和第二批预应力损失先张法和后张法的预应力损失不同预应力损失第32页/共43页张拉锚具变形引起的预应力损失σl1－锚具各部件之间和锚具与构件之间的缝隙被压缩，使得预应力钢筋回缩，引起的预应力损失a---张拉端锚具变形和钢筋内缩值L---张拉端至锚固端之间的距离（mm）长度大于100m的先张法中可以不考虑这一项损失存在与先张法和后张法中预应力损失第33页/共43页预应力钢筋与孔道壁的摩擦引起的σl2－由于摩擦力的存在，预应力钢筋的实际预拉应力将逐渐减少仅存在与后张法中预应力损失参见教材第34页/共43页温度引起的预应力损失σl3－采用升温养护时，钢筋伸长，此时钢筋和混凝土没有粘结，造成钢筋放松，拉应力减小，降温时，钢筋和砼称为整体，一起回缩，产生的预应力损失不能恢复

σl3＝2∆t可采用两次升温养护，达到减少预应力损失的目的仅存在先张法中预应力损失第35页/共43页钢筋应力松弛引起的预应力损失σl4－钢筋在高应力下，随时间增产而产生塑性变形的性能，即在长度保持不变的情况下，应力随时间增加而降低，由此引起的钢筋应力损失与张拉控制应力有关先张法、后张法都存在此项损失预应力损失第36页/共43页混凝土收缩徐变引起的损失σl5－混凝土的体积收缩和压应力作用下的徐变使得构件缩短，从而产生预应力损失此项预应力损失在所有损失中所占比例最大同时存在与先张法和后张法中预应力损失第37页/共43页螺旋式钢筋挤压砼引起的损失σl6－在采用环形预应力钢筋的构件中，砼在预应力钢筋的挤压下，沿径向产生挤压变形，直径减少，造成预应力损失只存在与后张法施工的环形预应力筋构件预应力损失第38页/共43页预应力损失值的组合按照预应力产生的时间不同，分为二类混凝土预压结束之前产生的预应力损失称为第一批预应力损失σlⅠ

，反之，称为第二批预应力损失σlП

最小预应力损失值：

先张法：100N/mm2

后张法：80N/mm2预应力损失第39页/共43页预应力损失组合表

预应力损失组合

先张法

后张法第一批（砼预压之前）σl1＋σl3

＋σl4σl1＋σl2第二批（砼预压后）σl5σl4＋σ