建筑力学与结构全套教程课件6预应力混凝土构件简介

16预应力混凝土构件简介16预应力混凝土构件简介26.1预应力混凝土的基本原理6预应力混凝土构件简介目录6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求26.1预应力混凝土的基本原理36预应力混凝土构件简介1.掌握预应力混凝土的基本概念及预加应力的方法；2.理解预应力混凝土的特点及构造要求；3.理解先张法和后张法的张拉程序、传力途径；4.了解预应力混凝土对材料性能的要求。36预应力混凝土构件简介1.掌握预应力混凝土的基本概念及46.1预应力混凝土的基本原理46.15一般情况下，普通混凝土构件受拉区裂缝宽度限制在0.2～0.3mm，此时钢筋的应力仅为150～250N/mm2，所以高强度钢筋不能充分利用。6.1.1基本概念及特点6.1预应力混凝土的基本原理56.1.1基本概念及特点6.1预应力混凝土的基本原理6所谓预应力混凝土构件就是在构件受荷之前（制作阶段），人为给使用阶段的受拉区混凝土施加预压应力，受荷之后（使用阶段）首先要抵消拉区混凝土的预压应力，若再加荷拉区混凝土开裂，直至破坏为止。预应力混凝土受弯构件的工作原理见表6.1。6.1预应力混凝土的基本原理6所谓预应力混凝土构件就是在构件受荷之前（制作阶段），人为给7表6.1预应力混凝土受弯构件工作原理6.1预应力混凝土的基本原理7表6.1预应力混凝土受弯构件工作原理6.1预应力混凝8给拉区混凝土施加预应力的方法，根据张拉钢筋与浇注混凝土的先后顺序分为先张法及后张法。6.1.2预加应力的方法6.1预应力混凝土的基本原理86.1.2预加应力的方法6.1预应力混凝土的基本原理9（1）先张法 即先张拉钢筋后浇注混凝土。 其主要张拉程序为：在台座上按设计要求将钢筋张拉到控制应力→用锚具临时固定→浇注混凝土→待混凝土达到设计强度75%以上切断放松钢筋。 其传力途径是依靠钢筋与混凝土的粘结力阻止钢筋的弹性回弹，使截面混凝土获得预压应力，见图6.1。

6.1预应力混凝土的基本原理9（1）先张法6.1预应力混凝土的基本原理10图6.1先张法工艺流程6.1预应力混凝土的基本原理10图6.1先张法工艺流程6.1预应力混凝土的基本原理11

先张法施工简单，靠粘结力自锚，不必耗费特制锚具，临时锚具可以重复使用（一般称工具式锚具或夹具），大批量生产时经济，质量稳定。适用于中小型构件工厂化生产。6.1预应力混凝土的基本原理11 先张法施工简单，靠粘结力自锚，不必耗费特制锚具，12（2）后张法①有粘结预应力混凝土 先浇混凝土，待混凝土达到设计强度75%以上，再张拉钢筋（钢筋束）。 其主要张拉程序为：埋管制孔→浇混凝土→抽管→养护穿筋张拉→锚固→灌浆（防止钢筋生锈）。 其传力途径是依靠锚具阻止钢筋的弹性回弹，使截面混凝土获得预压应力，如图6.2所示。这种做法使钢筋与混凝土结为整体，称为有粘结预应力混凝土。6.1预应力混凝土的基本原理12（2）后张法6.1预应力混凝土的基本原理13图6.2后张法主要工艺流程示意图(a)浇注构件混凝土，预留孔道，穿入钢筋束；(b)张拉钢筋并锚固；(c)往孔道内灌浆

6.1预应力混凝土的基本原理13图6.2后张法主要工艺流程示意图6.1预应力混凝土14有粘结预应力混凝土由于粘结力（阻力）的作用使得预应力钢筋拉应力降低，导致混凝土压应力降低，所以应设法减少这种粘结。这种方法设备简单，不需要张拉台座，生产灵活，适用于大型构件的现场施工。6.1预应力混凝土的基本原理14有粘结预应力混凝土由于粘结力（阻力）的作用使得预应力钢筋15②无粘结预应力混凝土 其主要张拉程序为预应力钢筋沿全长外表涂刷沥青等润滑防腐材料→包上塑料纸或套管（预应力钢筋与混凝土不建立粘结力）→浇混凝土养护→张拉钢筋→锚固。 施工时跟普通混凝土一样，将钢筋放入设计位置可以直接浇混凝土，不必预留孔洞、穿筋、灌浆，简化施工程序，由于无粘结预应力混凝土有效预压应力增大，降低造价，适用于跨度大的曲线配筋的梁体。6.1预应力混凝土的基本原理15②无粘结预应力混凝土6.1预应力混凝土的基本原理166.2预应力混凝土的材料及主要构造要求166.2176.2.1.1性能要求（1）强度高 预应力混凝土从制作到使用的各个阶段，预应力钢筋一直处于高拉应力状态，若钢筋强度低，将会导致混凝土预压效果不明显，或者在使用阶段钢筋突然脆断。6.2.1钢筋6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求176.2.1钢筋6.2预应力混凝土的材料及主要构造要18（2）较好的塑性、可焊性 高强度的钢筋塑性性能一般较低，为了保证结构在破坏之前有较大的变形，必须有足够的塑性性能。另外，钢筋常需要焊接或镦头，所以对化学成分有一定的要求。（3）良好的粘结性 先张法是通过粘结力传递预压应力，所以纵向受力钢筋宜选用直径较细的钢筋，高强度的钢丝表面要进行“刻痕”或“压波”处理。6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求18（2）较好的塑性、可焊性6.2预应力混凝土的材料及主19（4）低松弛 预应力钢筋在长度不变的前提下，其应力随着时间的延长而慢慢降低，这种现象称为应力松弛。不同的钢筋松弛不同，应选用松弛小的钢筋。6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求19（4）低松弛6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求206.2.1.2钢筋的种类（1）热处理钢筋 热处理钢筋（用HT表示）是将合金钢（40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr）经过调质热处理而成，达到提高抗拉强度（fPy=1040N/mm2），且塑性降低不多。这种钢筋具有强度高（节省钢材）、低松弛的特点，其直径6~10mm，以盘圆形式供给，省去焊接，有利施工。6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求206.2.1.2钢筋的种类6.2预应力混凝土的材料及21（2）消除应力钢丝 包括光面（P）、螺旋肋（H）、三面刻痕（I）消除应力钢丝，是用高碳镇静钢轧制成的盘圆，经过加温、淬火（铅浴）、酸洗、冷拔、回火矫直等处理工序来消除应力而成的，可提高抗拉强度（光面钢丝fPy=1250N/mm2，其余fPy≥1110N/mm2），直径4~9mm，强度高，低松弛。6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求21（2）消除应力钢丝6.2预应力混凝土的材料及主要构造22（3）钢绞线 以一根直径较粗的钢丝为芯，并用边丝围绕它进行螺旋状绞捻而成，有1×3捻或1×7捻，直径用S表示，外径8.6~15.2mm，fPy=1110~1320N/mm2，强度高，低松弛，伸直性好，比较柔软，盘弯方便，粘结性好。6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求22（3）钢绞线6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求23用于预应力混凝土结构的混凝土应符合下列要求：（1）高强度

《混凝土规范》规定：预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30（2）收缩小、徐变小 由于混凝土收缩徐变的结果，使得混凝土得到的有效预压力减少，即预应力损失，所以在结构设计中应采取措施减少混凝土收缩徐变。6.2.2混凝土6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求236.2.2混凝土6.2预应力混凝土的材料及主要构造246.2.3.1先张法构件（1）预应力钢筋的净距及保护层应满足表6.2的要求。6.2.3构造要求种类钢丝及热处理钢筋钢绞线1×31×7钢筋净距≥15mm≥15mm≥20mm≥25mm备注（1）钢筋保护层厚度同普通梁。（2）除满足上述净距要求外，预应力钢筋净距不应小于其公称直径d或等效直径deq的1.5倍，双并deq=1.4d、三并deq=1.7d。表6.2先张法构件预应力钢筋净距要求6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求246.2.3构造要求钢绞线1×31×7钢筋净距≥15mm25（2）端部加强措施（图6.3）

①对单根预应力钢筋，其端部宜设置长度≥150mm且不少于4圈螺旋筋，如图6.3（a）；当有可靠经验时，亦可利用支座垫板上的插筋代替螺旋筋但不少于4根，长度≥120mm，如图6.3（b）。

②对多根预应力钢筋，其端部10d范围内应设置3~5片与预应力钢筋垂直的钢筋网，如图63(c)。

③对钢丝配筋的薄板，在端部100mm范围内应适当加密横向钢筋，如图6.3(d)。6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求25（2）端部加强措施（图6.3）6.2预应力混凝土的材26图6.3构件端部配筋构造要求

6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求26图6.3构件端部配筋构造要求6.2预应力混凝土的276.2.3.2后张法（有粘结预应力混凝土）（1）孔道及排气孔要求见表6.3。孔道间水平净距孔道至构件边净距孔道内径—预应力钢丝束外径排气孔距或灌浆孔≥50mm≥30mm且≥孔径的一半10～15mm≤12m表6.3孔道及排气孔要求6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求276.2.3.2后张法（有粘结预应力混凝土）孔道间水平净28（2）端部加强措施 为了提高锚具下混凝土的局部抗压强度，防止局部混凝土压碎，应采取在端部预埋钢板（厚度≥10mm），并应在垫板下设置附加横向钢筋网片（图6.4（a））或螺旋式钢筋（图6.4（b））等措施。6.2预应力混凝土的材料及主要构造要求28（2）端部加强措施6.2预应力混凝土的材料及主要构造