第25讲-预应力砼结构设计与施工简介

四川工程职业技术学院课时授课教案/学年第期课程名称：授课班级：授课时间：课题：教学目的：重点、难点：教学方式与程序：运用教具：课后作业：课后记录：年月日第25讲预应力砼结构设计与施工简介§1.张拉限制应力和预应力损失1.张拉限制应力——在张拉预应力钢筋时所达到的规定应力，称为张拉限制应力，用表示。①限制应力越高，预压应力越大，抗裂性越好；②限制应力不宜太高，钢筋可能拉屈服，甚至拉断，且构件的开裂弯矩与极限弯矩就越接近，构件延性就越差；③限制应力不宜太低，预应力效果差，奢侈钢筋；④各种预应力钢筋的限制应力不一样，软钢比硬钢高；⑤先张法比后张法高；张拉限制应力限值钢筋种类张拉方法先张法后张法消退应力钢丝、钢绞线0.75fptk0.75fptk热处理钢筋0.70fptk0.65fptkfptk——预应力钢筋极限抗拉强度标准值张拉限制应力值均不应小于0.40fptk2.预应力损失——预应力砼构件，在施工和运用过程中，预应力钢筋的张拉限制应力，由于各种缘由渐渐降低的现象。预应力损失共有以下六种：（1）张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；（2）预应力钢筋与孔道的摩擦引起的预应力损失；（后张法）（3）砼加热养护时，预应力钢筋与台座间温差引起的预应力损失；（先张法）（4）预应力钢筋应力松驰引起的预应力损失；（5）混凝土收缩和徐变引起的预应力损失；（6）环形构件采纳螺旋预应力筋时局部挤压引起的预应力损失；分别记作：（1）张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失σl1表6-2锚具变形和钢筋内缩值a锚具类别a带螺帽的锚具（钢丝）螺帽缝隙1每块后加垫板的缝隙1钢丝束的墩头锚具1锥塞式锚具（钢丝束钢质锥形锚具等）5夹片锚具有顶压时5无顶压时6~8单根冷轧带肋钢筋和冷拔低碳钢丝的锥形夹具5削减l1损失的措施有：1）选择锚具变形小或使预应力钢筋内缩小的锚具、夹具，并尽量少用垫板，因每增加一块垫板，a值就增加1mm。2）增加台座长度。因l1值与台座长度成反比，采纳先张法生产的构件，当台座长度100m以上时，l1可忽视不计。（2）预应力钢筋和孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失σl2当kx+μθ≤0.2时，近似计算：影响系数与摩擦系数孔道成型方式Kμ预埋金属水纹管0.00150.25预埋钢管0.00100.30橡胶管或钢管抽芯成型0.00140.55削减l2损失的措施有：1）对于较长的构件可进行两端张拉，则计算中孔道长度可按构件的一半长度计算。但这个措施将引起l1的增加，应用时需加以留意。2）采纳超张拉，削减松弛损失与摩擦损失。超张拉工艺：停2min停2min（3）砼加热养护时，预应力钢筋与台座间温差引起的预应力损失σl3；（先张法）设混凝土加热养护时，受张拉的预应力钢筋与承受拉力的设备（台座）之间的温差为△t(℃钢筋的线膨胀系数为=0.00001/℃，则l3可按下列式计算：削减l3损失的措施有：1）用两次升温养护。先在常温下养护，待混凝土强度达到肯定强度等级，例如C7.5～C10时，再渐渐升温到规定的养护温度，这时可认为钢筋与混凝土已结成整体，能够一起胀缩而不引起应力损失。2）钢模上张预应力钢筋。由于预应力钢筋是锚固在钢模上的，升温时两者温度相同，可以不考虑此项损失。（4）预应力钢筋应力松弛引起的预应力损失l4钢筋在高应力作用下其塑性变形具有随时间而增长的性质，在钢筋长度保持不变的条件下则钢筋的应力会随时间的增长而渐渐降低，这种现象称为钢筋的应力松弛。另一方面在钢筋应力保持不变的条件下，其应变会随时间的增长而渐渐增大，这种现象称为钢筋的徐变。钢筋的松弛和徐变均将引起预应力的钢筋中的应力损失，这种损失统称为钢筋应力松弛损失l4。削减l4损失的措施为进行超张拉，这里所指的超张拉有两种形式：①从应力零开起先干脆张拉到1.03con；②从应力零开起先干脆张拉至1.05con，持荷两分钟之后，再卸载con。（5）混凝土收缩、徐变的预应力损失l5混凝土在一般温度条件下结硬时会发生体积收缩，而在预应力作用下，沿压力方向混凝土发生徐变。两者均使构件的长度缩短，预应力钢筋也随之内缩，造成预应力损失。削减l5的措施有：①采纳高标号水泥，削减水泥用量，降低水灰比，采纳干硬性混凝土；②采纳级配较好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性；③加强养护，以削减混凝土的收缩。（6）用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于砼的局部挤压引起的预应力损失l6l6的大小与环形构件的直径d成反比。直径越小，损失越大，故《混凝土规范》规定：当时，l6=30N/mm2当时，l6=0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。3.预应力损失的组合预应力混凝土构件从预加应力起先即须要进行计算，而预应力损失是分批发生的。因此，应依据计算须要，考虑相应阶段所产生的预应力损失。（1）混凝土预压前完成的损失lI；（2）混凝土预压后完成的损失lII。3.预应力损失的组合考虑到预应力损失计算的误差，在总损失计算值过小时，产生不利影响，《规范》规定当总损失值l=lI+lII小于下列数值时，按下列数值取用：先张法构件100MPa后张法构件80MPa§2.预应力砼设计因预应力混凝土结构构件在施工阶段和运用阶段处于完全不同的受力状态，故应分别进行施工阶段和运用阶段的设计计算或验算。1.设计计算内容（1）

承载力计算

对预应力混凝土轴心受拉构件只进行正截面承载力计算。对预应力混凝土受弯构件应同时进行正截面和斜截面承载力计算。

（2）裂缝限制验算

依据运用要求及耐久性要求，确定构件是不允许开裂还是允许开裂.不允许开裂的构件应进行抗裂验算，允许开裂的构件则应进行裂缝宽度验算。

（3）变形验算

对预应力混凝土受弯构件应进行挠度验算。2.预应力砼构件工作机理施工阶段—其次批损失后，建立有效预压应力；弹性阶段—运用加荷至“消压”；开裂阶段—砼的拉应力超过其抗拉强度，开裂；破坏阶段—受拉一般钢筋及预应力筋屈服至构件破坏；3.超静定结构曲线预应力筋预应力钢筋按构件弯矩图形态布置曲线预应力筋，可产生“等效荷载”（平衡荷载），从而产生预压应力，预应力效果好。一般，平衡荷载=恒载+活载/24.预应力度——施加预应力的大小程度。§3.预应力混凝土构件的构造要求1.截面形式及尺寸2.预应力钢筋的布置直线布置和曲线布置：直线布置用于跨度荷载较小的状况，如预应力板，直线布置优点是施工简洁，用于先张法和后张法构件。曲线布置多用于跨度和荷载较大的构件，如预应力梁。曲线布置一般用于后张法构件。3.间距及孔道尺寸预应力钢筋的净距不应小于其公称直径或等效直径的1.5倍，且符合下列规定：对热处理钢筋及钢丝，不应小于25mm；对3股钢绞线，不应小于20mm；对7股钢绞线，不应小于25mm。后张法构件中，预应力钢丝束、钢绞线束的预留孔道间的水平净间距，在预制构件中不宜小于50mm，孔道至构件边缘的净距不宜小于30mm，且不宜小于孔道直径的一半。孔道的内径应比预应力钢丝束或钢绞线束外径及需穿过孔道的连接器外径大10~15mm。在构件两端及跨中应设灌浆孔或排气孔，孔距不宜大于12m。4.爱护层厚度当采纳钢筋作预应力筋时，其爱护层厚度要求同钢筋混凝土构件；当预应力钢筋为光面钢丝时，其爱护层厚度不应小于15mm。5.非预应力钢筋纵向非预应力钢筋包括受力钢筋和非受力钢筋。非预应力受力钢筋宜采纳HRB335、HRB400和CRB550级钢筋，也可采纳RRB400级钢筋。非预应力钢筋的作用：改善受力性能，分散裂缝，提高延性，承受砼收缩及温度应力。6.端部加强措施为了提高锚具下砼的局部砼的抗压强度，端部附加钢筋网片或螺旋筋7.灌浆要求孔道灌浆要密实，采纳≥425#水泥纯浆或≥M20水泥砂浆，水灰比宜为0.4~0.45。8.构件起拱预应力筋与非预应力筋应同时起拱。9.锚具的封裹与维护永久性锚具必需封裹爱护，防止腐蚀和外力损伤，并应定期检查维护，确保锚具牢靠。10.施工平安切记