预应力混凝土结构的基本概念及其材料演示文稿

预应力混凝土结构的基本概念及其材料演示文稿当前第1页\共有70页\编于星期日\17点§12-1概述一、预应力混凝土的提出

当前第2页\共有70页\编于星期日\17点§12-1概述二、预应力混凝土的基本原理

在混凝土构件承受外荷载之前，对其受拉区预先施加压应力。这种预压应力可以部分或全部抵消外荷载产生的拉应力，因而可减少甚至避免裂缝的出现。由此达到改善普通砼缺点的目的。

基本原理：当前第3页\共有70页\编于星期日\17点§12-1概述图所示为一根由C30混凝土制做的纯混凝土梁计算跨径：L=4m截面尺寸：200×300mm截面抵抗矩W

=200×3002/6=3000000mm3

举例说明：

300mm

在q=15kN/m的均布荷载作用下跨中截面应力？

如果在受荷之前在梁端加一对偏心距e=50mm，

N=300kN的预加力，情况如何？当前第4页\共有70页\编于星期日\17点300mm

在q=15kN/m的均布荷载作用下跨中截面应力？跨中弯距：截面应力：当前第5页\共有70页\编于星期日\17点

在梁端加一对偏心距e=50mm，N=300kN的预加力，截面应力？

300mme=50mm截面应力：当前第6页\共有70页\编于星期日\17点300mme=50mm

在q=15kN/m、N=300kN共同作用下跨中截面应力？截面应力：当前第7页\共有70页\编于星期日\17点§12-1概述

在q=15kN/m的均布荷载作用下：跨中弯距：截面应力：

在预加力作用下：截面应力：在均布荷载和预加力共同作用下：截面应力：当前第8页\共有70页\编于星期日\17点后张法先张法后张法(曲线配筋）当前第9页\共有70页\编于星期日\17点§12-1概述当前第10页\共有70页\编于星期日\17点§12-1概述当前第11页\共有70页\编于星期日\17点§12-1概述三、预应力混凝土的优缺点

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，扩大了构件的应用范围。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预应力可作为结构构件连接的手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。缺点：①制作工艺复杂，制作技术和施工质量要求高。②需要有专门设备。③预应力反拱度不易控制。④施工周期较长，成本高。当前第12页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备一、预加应力的主要方法先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。1.先张法工艺放张支模、浇砼并养护锚固张拉钢筋当前第13页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第14页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备放置预应力钢筋当前第15页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备张拉预应力钢筋（固定端）当前第16页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备张拉预应力钢筋（张拉端）当前第17页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备张拉端锚固当前第18页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备绑扎普通钢筋、模板安装当前第19页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备绑扎普通钢筋、模板安装当前第20页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备浇筑底板混凝土当前第21页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备浇筑底板混凝土当前第22页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备放置芯模、顶板钢筋当前第23页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备放置钢筋后当前第24页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备浇筑顶板当前第25页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备放张当前第26页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备钢丝刷拉毛当前第27页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备成品当前第28页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备工作原理特点预应力钢筋：高强钢丝（刻痕）、钢铰线；工艺简单，不必耗费较多的锚具；初期投资费用较高；宜生产直线配筋的中、小型构件。借助与混凝土的粘结力，以获得较好的自锚性能。当前第29页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备2．后张法先浇筑构件混凝土，待混凝土结硬后，再张拉预应力钢筋并锚固的方法。工艺绑普筋、预留孔道立模、浇砼形成孔道穿预应力筋张拉锚固灌浆封锚当前第30页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第31页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第32页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第33页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第34页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第35页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第36页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第37页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第38页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第39页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备工作原理通过锚具来传递和保持预应力。特点适用性较大；工艺复杂；锚具耗用量较多。当前第40页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备二、锚具1.对锚具的要求①受力安全可靠；②构造简单、紧凑，制作方便，用钢量少;③张拉锚固方便迅速;④预应力损失要小。当前第41页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备2.锚具的分类①依靠摩阻力锚固的锚具锥形锚、夹片式群锚等②依靠承压锚固的锚具镦头锚、钢筋螺纹锚等③依靠粘结力锚固的锚具先张法的预应力钢筋锚固、后张法固定端的钢绞线压花锚具等当前第42页\共有70页\编于星期日\17点3.桥梁结构中常用的锚具

主要用于钢丝束的锚固。（1）锥形锚（又称为弗式锚）

由锚圈和锚塞（又称锥销）两部分组成。当前第43页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备

特点

锚固方便，锚具面积小，便于在梁体上分散布置；主要锚固钢丝束；锚固时钢丝的回缩量较大，应力损失较其他锚具大；不能重复张拉和接长。当前第44页\共有70页\编于星期日\17点

主要用于锚固钢丝束，也可锚固直径在14mm以下的预应力粗钢筋。图镦头锚锚具工作示意图（2）镦头锚

由锚杯和锚圈组成。

特点

受力明确，锚固可靠，不会滑丝；锚固时，预应力损失小；对钢丝的下料的长度要精确。当前第45页\共有70页\编于星期日\17点（3）钢筋螺纹锚具

主要用于锚固高强粗钢筋。

特点

受力明确，锚固可靠；构造简单，施工方便；能重复张拉和接长。当前第46页\共有70页\编于星期日\17点JM锚、群锚（4）夹片锚具JM锚由带单锥孔的锚环、夹片组成。

主要用于锚固钢绞线。当前第47页\共有70页\编于星期日\17点JM锚、群锚（4）夹片锚具

群锚由带锥孔的锚板、夹片及铸铁喇叭形锚垫板所组成。

主要用于锚固钢绞线。当前第48页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第49页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第50页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第51页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第52页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第53页\共有70页\编于星期日\17点（5）固定端锚具

挤压锚具图12-8压头机的工作原理

当前第54页\共有70页\编于星期日\17点

压花锚具图12-9压花锚具当前第55页\共有70页\编于星期日\17点（6）连接器图12-10连接器构造a）锚头连接器b）接长连接器

当前第56页\共有70页\编于星期日\17点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。与夹片锚具配套的张拉设备，是一种大直径的穿心单作用千斤顶（图12-11）。它常与夹片锚具配套研制。图12-11夹片锚张拉千斤顶安装示意图三、千斤顶当前第57页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备当前第58页\共有70页\编于星期日\17点§12-2预加应力的方法与设备四、预加应力的其他设备1.制孔器

抽拔橡胶管波纹管2.水泥浆

金属波纹管塑料波纹管当前第59页\共有70页\编于星期日\17点§12-3预应力混凝土结构的材料一、预应力钢材1.对预应力钢筋的要求（1）强度要高。（2）有较好的塑性。（3）要具有良好的与混凝土粘结性能。（4）应力松弛损失要低。

预应力钢材今后发展的总要求:高强度、粗直径、低松弛、耐腐蚀当前第60页\共有70页\编于星期日\17点§12-3预应力混凝土结构的材料图12-12几种常见的预应力钢绞线

a）三股钢绞线b）七股钢绞线

c）七股拔模钢绞线d）无粘结钢绞线2.预应力钢筋的种类（1）钢绞线当前第61页\共有70页\编于星期日\17点§12-3预应力混凝土结构的材料当前第62页\共有70页\编于星期日\17点§12-3预应力混凝土结构的材料当前第63页\共有70页\编于星期日\17点§12-3预应力混凝土结构的材料

图12-13几种常见的预应力高强钢丝

a）光面钢丝b）两面刻痕钢丝

c）三面刻痕钢丝d）无粘结钢丝束（2）高强度钢丝当前第64页\共有70页\编于星期日\17点§12-3预应力混凝土结构的材料应用范围：中、小型预应力混凝土构件箱梁的竖向、横向预应力钢筋。

（3）精轧螺纹钢筋当前第65页\共有70页\编于星期日\17点§12-3预应力混凝土结构的材料二、混凝土1.对混凝土要求

能快硬、早强，以便能及早施加预应力，加快施工进度，提高设备、模板等的利用率；

强度高，强度等级不应低于C40；

收缩和徐变小。当前第66页\共有70页\编于星期日\17点§12-3预应力混凝土结构的材料(1)收缩、徐变对预应力混凝土结构的影响2.收缩、徐变的影响及其计算《公路桥规》建议的徐变系数计算式为：(2)混凝土徐变变形

当前第67页\共有70页\编于星期日\17点§12-3预应力混凝土结构的材料

加载龄期（d）40%≤RH＜70%70%≤RH＜90%理论厚度h(mm)理论厚度h(mm)100200300≥600100200300≥60033.903.503.313.032.832.652.562.4473.333.002.822.592.412.262.192.08142.922.622.482.272.12