预应力混凝土结构基本概念与其材料旧

预应力混凝土结构基本概念与其材料旧第一页，共57页。第十二章预应力混凝土结构

的基本概念及其材料

内容：

●预应力混凝土结构的基本概念；

●预应力建立的方法及施工设备；

●预应力混凝土对材料的要求。第二页，共57页。地锚加固斜坡第三页，共57页。国道318线二郎山隧道出口-2004/3/20预应力锚索框格梁加固边坡第四页，共57页。预应力空心板（先张法）第五页，共57页。预应力I形组合梁（后张法，桥面现浇）第六页，共57页。预应力连续刚构桥第七页，共57页。预应力连续刚构桥施工第八页，共57页。预应力连续刚构桥施工（挂篮节段浇筑施工）第九页，共57页。§12.1概述钢筋混凝土结构在使用中存在的问题：

（1）需要带裂缝工作使构件刚度下降，不能应用于不允许开裂的场合。（2）无法充分利用高强材料将裂缝宽度限制在（0.2~0.25）mm以内时，钢筋拉应力只能达到（150~250）MPa；

一、预应力混凝土结构的基本原理对混凝土或钢筋混凝土梁的受拉区预先施加压应力，这种应力的大小和分布规律，能有利于抵消使用荷载作用下产生的拉应力，因而使混凝土构件在使用荷载作用下不致开裂，或推迟开裂，或者使裂缝宽度减小。第十页，共57页。图12-1预应力混凝土结构基本原理图

第十一页，共57页。第十二页，共57页。第十三页，共57页。二、配筋混凝土结构的分类

其中：

式中：M0——消压弯矩；Ms——作用短期效应组合计算的弯矩第十四页，共57页。三、预应力混凝土结构的优缺点优点：①提高了构件的抗裂度和刚度②可以节省材料，减少自重③可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力④结构质量安全可靠⑤促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展⑥提高结构的耐疲劳性能缺点：①工艺较复杂②需要有专门设备③预应力反拱度不易控制④对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高第十五页，共57页。§12.2预加应力的方法与设备一、预加应力的主要方法

1、先张法：先在张拉台座上张拉预应力钢筋，并进行临时锚固，再浇筑构件混凝土，待混凝土达到要求强度后，缓慢放松张拉力，通过预应力钢筋与混凝土间的粘结作用使混凝土获得预压应力。优点：(1)工序简单(2)不必耗费锚具(3)质量较稳定缺点：(1)仅适于中、小跨度结构(2)需台座和预制场地

第十六页，共57页。第十七页，共57页。2、后张法：先浇筑构件混凝土，并在其中预留孔道（或设套管），待混凝土达到要求强度后，张拉预应力钢筋，并用特制的锚具将预应力钢筋锚固于混凝土构件上，使混凝土获得并保持其预压应力。优点：(1)无需台座(2)适宜大跨度和曲线配筋缺点：(1)工艺复杂(2)锚具用量大第十八页，共57页。制作构件，预留孔道

穿入预应力钢筋，安装千斤顶并张拉钢筋锚固钢筋，拆除千斤顶、孔道压力灌浆

第十九页，共57页。12.2.2锚具1、对锚具的要求①受力安全可靠②预应力损失小③构造简单、紧凑，制作方便④用钢量少⑤张拉锚固方便迅速，设备简单2、锚具的分类按传力锚固的受力原理来分①摩阻型锚具——依靠摩阻力实现锚固如楔形锚、锥形锚和夹片式群锚等②承压型锚具——依靠局部承压实现锚固如镦头锚、钢筋螺纹锚等③粘结型锚具——依靠粘结力实现锚固如先张法的预应力钢筋锚固，以及后张法固定端的钢绞线压花锚具等。第二十页，共57页。

第十二章预应力混凝土构件组成及组装1、单孔夹片锚第二十一页，共57页。单孔夹片锚及相应锚垫板第二十二页，共57页。组成2、多孔夹片锚第二十三页，共57页。多孔夹片锚、锚垫板及螺旋筋第二十四页，共57页。组成3、扁锚第二十五页，共57页。扁锚第二十六页，共57页。扁锚施工现场第二十七页，共57页。第十二章预应力混凝土构件挤压锚具锚杯及异形钢丝环4、挤压锚第二十八页，共57页。第十二章预应力混凝土构件挤压机第二十九页，共57页。镦头锚及镦头器5、镦头锚第三十页，共57页。镦头锚具—高强钢丝组装件第三十一页，共57页。压花锚及压花机6、压花锚

压花机是制作固定端锚具的专用挤压设备，主要用于把预应力钢绞线的固定端压成梨形散花状。第三十二页，共57页。拉索锚具及其结构组成7、拉索锚具第三十三页，共57页。拉索锚具应用第三十四页，共57页。钢筋长度不足时，可通过连接器来接长。普通钢筋的连接：8、连接器第三十五页，共57页。单孔连接器预应力筋的连接器：第三十六页，共57页。多孔连接器扁型锚具连接器第三十七页，共57页。多孔连接器及配套护筒第三十八页，共57页。12.2.3千斤顶

各种锚具都必须配置相应的张拉设备，才能顺利地进行张拉、锚固。第三十九页，共57页。12.2.4预加应力的其他设备1、制孔器

后张法构件的预留孔道是由制孔器来形成的。

(1)抽拔橡胶管：成本低，但摩阻系数大。

(2)螺旋金属波纹管：重量轻，纵向弯曲性能好，径向刚度较大，连接方便，与混凝土粘结良好，摩阻系数也小。（3）塑料波纹管：具有较高的粘结力，耐腐蚀性能好、孔道摩擦损失小，有利于提高结构抗疲劳性能，但成本高。

2、穿索机

对于大跨桥梁，有的预应力钢筋很长，人工穿束十分吃力，故采用穿索（束）机。

(1)液压式

(2)电动式第四十页，共57页。第四十一页，共57页。3、灌孔水泥浆及压浆机

1）水泥浆作用：避免力筋锈蚀和锚具松动，并使力筋与梁体混凝土结合为整体配合比：水灰比0.40～0.45；适量的减水剂强度等级：不低于构件砼等级的80%；≥30MPa2）压浆机

它主要由灰浆搅拌桶、贮浆桶和压送灰浆的灰浆泵以及供水系统组成。第四十二页，共57页。4、张拉台座采用先张法生产预应力混凝土构件时，需设置用作张拉和临时锚固预应力钢筋的张拉台座。设计时应保证它具有足够的强度、刚度、稳定性。第四十三页，共57页。§12.3预应力混凝土结构的材料一、混凝土1、对混凝土的要求

(1)强度高。可以提高钢筋与混凝土之间的粘结应力；对采用后张法的构件，可提高锚固端的局部承压承载力，还可减小构件截面尺寸。

(2)收缩、徐变小。以减小收缩、徐变引起的预应力损失。

(3)快硬、早强。可尽早施加预应力，加快施工进度。

《公路桥规》规定：预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C40。而且，钢材强度越高，混凝土强度级别也相应要求提高。

第四十四页，共57页。2、收缩、徐变的影响及其计算

为了减小由于收缩和徐变对预应力混凝土结构产生的不利影响，应尽量设法减少混凝土的收缩和徐变，并能准确计算。第四十五页，共57页。第四十六页，共57页。3、混凝土的配制要求与措施第四十七页，共57页。二、预应力钢筋1、对预应力钢筋的要求2、预应力钢筋的种类

（1）钢绞线由2、3或7根高强钢丝扭结而成并经消除内应力后的盘卷状钢丝束。其抗拉强度标准值为（1470~1860）MPa，并依松弛性能不同分成普通钢绞线和低松弛钢绞线两种。第四十八页，共57页。（2）高强度钢丝

用优质碳素钢（含碳量为0.7%～1.4%）轧制成盘圆经温铅浴淬火处理后，再冷拉加工而成的钢丝。

《公路桥规》中采用的消除应力高强钢丝有光面钢丝、螺旋肋钢丝和刻痕钢丝。第四十九页，共57页。（3）精轧螺纹钢筋在轧制时沿钢筋纵向全部轧有规律性的螺纹肋条，可用螺丝套筒连接和螺帽锚固，因此不需要再加工螺丝，也不需要焊接。仅用于中、小型预应力混凝土构件或作为箱梁的竖向、横向预应力钢筋。近年来，非金属材料制成的预应力筋已开始在处于某些特殊环境和条件下的桥梁中使用。工程结构中常用的FRP主材主要有碳纤维(CFRP)、玻璃纤维(GFRP)、及芳纶纤维(AFRP),其材料形式主要有片材(纤维布和板)、棒材(筋材和索材)及型材(格栅型、工字型、蜂窝型等)。这些材料的特点是：强度高、重量轻、抗腐蚀、抗磁性、耐疲劳、热膨胀系数与混凝土接近、弹性模量低、抗剪强度低等。第五十页，共57页。第五十一页，共57页。第五十二页，共57页。frp复合材料彩色人行过街天桥第五十三页，共57页。§12.4预应力混凝土结构的三种概念

按照预应力钢筋与混凝土之间的粘结情况，分为有粘结预应力混凝土结构和无粘结预应力混凝土结构。按照预应力钢筋是否布置在混凝土截面内，分为体内预应力混凝土结构和体外预应力混凝土结构。第五十四页，共57页。有粘结预应力混凝土的基本概念：

1）预加应力