预应力混凝土构件.pptx

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1、1预应力混凝土的预应力混凝土的 概念概念 预应力混凝土预应力混凝土（prestressed concrete）是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。第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 9.1 9.1 概述概述预应力混凝土受弯构件预应力混凝土受弯构件 9.1 概述第1页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件通过人为控制预压力Np的大小，可使梁截面受拉边缘混凝土产生压应力、零应力或很小的拉应力，以满足不同的裂缝控制要求，从而改变了普通钢筋混凝土构件原有的裂缝状态，成为

2、预应力混凝土受弯构件。美国混凝土协会（ACI）对预应力混凝土预应力混凝土下的定义是：“预应力混凝土是根据需要人为地引入某一数值与分布的内应力，用以全部或部分抵消外荷载应力的一种加筋混凝土”。9.1 9.1 概述概述第2页/共63页 优点：提高构件的抗裂度，改善了构件的受力性能。因此适用于对裂缝要求严格的结构；由于采用了高强度混凝土和钢筋，从而节省材料和减轻结构自重，因此适用于跨度大或承受重型荷载的构件；提高了构件的刚度，减少构件的变形，因此适用于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件；提高了结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能力。第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 9.1 9.1

3、概述概述2 2预应力混凝土的优缺点 缺点 需要增设施加预应力的设备，制作技术要求较高，施工周期较长，构造，施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂，且延性也较差第3页/共63页 全预应力混凝土全预应力混凝土 全全预预应应力力混混全全凝凝土土是是指指在在各各种种荷荷载载组组合合下下构构件件截截面面上上均均不不允允许许出出现现拉拉应应力力的的预预应应力力混混凝凝土土构构件件。大大致致相相当当于于裂裂缝缝控控制制等等级级为为一级的构件。一级的构件。有限预应力混凝土 有限预应力混凝土是按在短期荷载作用下，容许混凝土承受某一规定拉应力值，但在长期荷载作用下，混凝土不得受拉的要求设计。相当于裂缝控制等级为二级的构

4、件。第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 9.1 9.1 概述概述3 3预应力混凝土的分类 部分预应力混凝土 部分预应力混凝土是按在使用荷载作用下，容许出现裂缝，但最大裂宽不超过允许值的要求设计。相当于裂缝控制等级为三级的构件。第4页/共63页 通常通过机械张拉钢筋给混凝土施加预应力。按照施工工艺的不同，可分为先张法和后张法两种。先张法先张法 在浇灌混凝土之前张拉预应力钢筋，故称为先张法（pretensioning type）。可采用台座长线张拉或钢模短线张拉。先张法构件是通过预应力钢筋与混凝土之间的粘结力传递预应力的。此方法适用于在预制厂大批制作中、小型构件，如预应力混凝土楼板、

5、屋面板、梁等。第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 9.1 9.1 概述概述3 3张拉预应力钢筋的方法第5页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件先张法构件制作先张法构件制作 9.1 9.1 概述概述第6页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件后张法后张法 在浇灌混凝土并结硬之后张拉预应力钢筋，故称为后张法（post-tensioning type）。后张法构件是依靠其两端的锚具锚住预应力钢筋并传递预应力的。因此，这样的锚具是构件的一部分，是永久性的，不能重复使用。此方法适用于在施工现场制作大型构件，如预应力屋架、吊车梁、大跨度桥梁等。9.1

6、 9.1 概述概述第7页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件后张法构件制作后张法构件制作 9.1 9.1 概述概述第8页/共63页*夹具：主要依靠摩擦力来夹住钢筋，夹具：主要依靠摩擦力来夹住钢筋，它不留在构件上，剪断预应力筋后它不留在构件上，剪断预应力筋后夹具的作用即消失夹具的作用即消失*锚具：永久地留在构件上，如锚具锚具：永久地留在构件上，如锚具失效构件中的预应力将全部消失。失效构件中的预应力将全部消失。第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 9.1 9.1 概述概述4 4、夹具和锚具第9页/共63页 预应力混凝土结构对钢筋的要求 高强度 预应力混凝土构件在制

7、作和使用过程中，由于种种原因，会出现各种预应力损失，为了在扣除预应力损失后，仍然能使混凝土建立起较高的预应力值，需采用较高的张拉应力，因此预应力钢筋必须采用高强钢筋（丝）；具有一定的塑性 为防止发生脆性破坏，要求预应方钢筋在拉断时，具有一定的伸长率；良好的加工性能 即要求钢筋有良好的可焊性，以及钢筋“镦粗”后并不影响原来的物理性能；与混凝土之间有较好的黏结强度 先张法构件的预应力传递是靠钢筋和混凝土之间的黏结力完成的，因此需要有足够的黏结强度。5 5、预应力混凝土材料第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 9.1 9.1 概述概述第10页/共63页 强度高 预应力混凝土只有采用较高强

8、度的混凝土，才能建立起较高的预压应力，并可减少构件截面尺寸，减轻结构自重。对先张法构件，采用较高强度的混凝土可以提高黏结强度，对后张法构件，则可承受构件端部强大的预压力；收缩、徐变小 这样可以减少由于收缩、徐变引起的预应力损失；快硬、早强 这样可以尽早施加预应力，加快台座、锚具、夹具的周转率，以利加快施工进度，降低间接费用。第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 9.1 9.1 概述概述 预应力混凝土结构对混凝土的要求 规范规定，预应力混凝土结构（prestressed concrete prestressed concrete structurestructure）的混凝土强度等级

9、不应不应低于C30C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜不宜低于C40C40。第11页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 张拉控制应力（controlling stress）是指张拉预应力钢筋时所控制的最大应力值，其值为张拉设备所控制的总的张拉力除以预应力钢筋面积得到的应力值。con是施工时张拉预应力钢筋的依据，其取值应适当。若过大，则会产生如下问题：con越高，构件的开裂荷载与极限荷载越接近，使构件在破坏前无明显预兆，构件的延性较差。在施工阶段会使构件的某些部位受到拉力甚至开裂，对后张法构件有可能造成端部混凝土局部受压破坏。有时为了减

10、少预应力损失，需对钢筋进行超张拉，由于钢材材质的不均匀，可能使个别钢筋的应力超过它的实际屈服强度，而使钢筋产生较大塑性变形或脆断，使施加的预应力达不到预期效果。使预应力损失增大。9.1 9.1 概述概述6 6、张拉控制应力conconconcon第12页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件钢筋种类钢筋种类张拉方法张拉方法先张法先张法后张法后张法消除应力钢丝、钢绞线消除应力钢丝、钢绞线0.75 0.75热处理钢筋热处理钢筋0.70.65 混凝土规范规定预应力钢筋的张拉控制应力值不宜不宜超过下表规定的张拉控制应力限值，且不应不应小于0.4 fptk。张拉控制应力限值张拉控制应

11、力限值 同时，为了保证构件中建立必要的有效预应力，张拉控制应力取值也不能过小，即也应有下限值。9.1 9.1 概述概述第13页/共63页 先张法构件的con值适当高于后张法构件，原因在于先张法的张拉力是由台座承受，预应力钢筋受到实足的张拉力，当放松钢筋时，混凝土受到压缩，钢筋随之缩短，从而使预应力钢筋中的应力有所降低，而后张法的张拉力是由构件承受，构件受压后立即缩短，所以张拉设备所指示的控制应力是已扣除混凝土弹性压缩后的钢筋应力，为了使两种方法所得预应力保持在相同水平，故后张法的con应适当低于先张法。冷拉热轧钢筋塑性较好，有明显的流幅，以屈服强度作为标准值，故con定得高，冷拔低碳钢丝、钢绞

12、线、热处理钢筋属于无明显流幅的钢筋，塑性差，且以极限抗拉强度作为标准值，故con定得低。张拉控制应力大小的确定与预应力钢筋的品种和施加预应力的方法有关。第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 9.1 9.1 概述概述 影响张拉控制应力大小的因素第14页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件预应力损失预应力损失 将预应力钢筋张拉到控制应力后，由于种种原因，其拉应力值将逐渐下降到一定程度，即存在预应力损失预应力损失（loss of prestress）。经损失后预应力钢筋的应力才会在混凝土中建立相应的有效预应力有效预应力（effective prestress）。下面

13、分项讨论引起预应力损失的原因、损失值的计算以及减少预应力损失的措施。7 7预应力损失 9.1 9.1 概述概述第15页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失 无论先张法临时固定预应力钢筋还是后张法张拉完毕锚固预应力钢无论先张法临时固定预应力钢筋还是后张法张拉完毕锚固预应力钢筋时，在张拉端由于锚具的压缩变形，锚具与垫板之间、垫板与垫板之筋时，在张拉端由于锚具的压缩变形，锚具与垫板之间、垫板与垫板之间、垫板与构件之间的

14、所有缝隙被挤紧，或由于钢筋、钢丝、钢绞线在间、垫板与构件之间的所有缝隙被挤紧，或由于钢筋、钢丝、钢绞线在锚具内的滑移，使得被拉紧的预应力钢筋松动缩短从而引起预应力损失。锚具内的滑移，使得被拉紧的预应力钢筋松动缩短从而引起预应力损失。预应力直线钢筋锚具变形损失应按下列公式计算：预应力直线钢筋锚具变形损失应按下列公式计算：减少此项损失的措施有 选择变形小或预应力钢筋内缩小的锚具，尽量减少垫板数；对先张法构件，选择长台座。先张法采用长线台座张拉时损失较小；而后张法中构件长度越大则损失越小。9.1 9.1 概述概述第16页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件预应力钢筋与孔道壁之间

15、的摩擦引起的预应力损失预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失 摩擦损失计算简图摩擦损失计算简图 9.1 9.1 概述概述第17页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 后张法由于孔道的制作偏差、孔道壁粗糙以及钢筋与孔壁的挤压等原因，张拉预应力筋时，钢筋将与孔壁发生摩擦（friction）。距离张拉端越远，摩擦阻力的累积值越大，从而使构件每一截面上预应力钢筋的拉应力值逐渐减小，这种预应力值差额称为摩擦损失摩擦损失。预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失的计算公式如下：9.1 9.1 概述概述 减少此项损失的措施有 对较长的构件可在两端进行张拉；采用超张拉，张拉程序

16、可采用：第18页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失的温差引起的预应力损失 制作先张法构件时，为了缩短生产周期，常采用蒸汽养护，促使混凝土快硬。由于预应力钢筋与台座间形成温差，产生的预应力损失，按下式计算：9.1 9.1 概述概述 减少此项损失的措施有 采用二次升温养护。先在常温下（2025 ）养护至混凝土强度等级达到C7.5C7.5C10C10，再逐渐升温至规定的养护温度，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预应力损失;在钢模上张拉

17、预应力钢筋。由于钢模和构件一起加热养护，升温时两者温度相同，可不考虑此项损失。l3=2t （N/mm2）第19页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失 应力松弛应力松弛（stress relaxation）是指钢筋受力后，在长度不变的条件下，钢筋应力随时间的增长而降低的现象。预应力钢丝、钢绞线：普通松弛 低松弛 热处理钢筋：9.1 9.1 概述概述第20页/共63页 钢筋应力松弛有以下钢筋应力松弛有以下特点特点：应力松弛与时间有关，开始快，以后慢；应力松弛与时间有关，开始快，以后慢；应力松弛与钢材品种有

18、关。冷拉钢筋、热处理钢筋的应应力松弛与钢材品种有关。冷拉钢筋、热处理钢筋的应力松弛损失比碳素钢丝、冷拔低碳钢丝、钢绞线要小；力松弛损失比碳素钢丝、冷拔低碳钢丝、钢绞线要小；张拉控制应力张拉控制应力concon高，应力松弛大。高，应力松弛大。第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 9.1 9.1 概述概述 减少此项损失的措施有 采用超张拉可使应力松弛损失有所降低。超张拉程序为:因为在较高应力下持荷两分钟所产生的松弛损失与在较低应力下经过较长时间才能完成的松弛损失大体相当，所以经过超张拉后再张拉至concon时，一部分松弛损失已完成。第21页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应

19、力混凝土构件混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失 混凝土在空气中结硬时体积收缩（shrinkage），而在预压力作用下，混凝土沿压力方向又发生徐变（creep）。收缩、徐变都导致预应力混凝土构件的长度缩短，预应力钢筋也随之回缩，产生预应力损失。混凝土收缩、徐变引起受拉区和受压区纵向预应力钢筋的预应力损失值 、（N/mm2）可按下列方法确定：先张法：后张法：9.1 9.1 概述概述第22页/共63页 后后张张法法构构件件收收缩缩徐徐变变损损失失比比先先张张法法构构件件小小，原原因因是是后后张张法法构构件件在在施施加加预预应应力力时时，混混凝凝土土的的收收缩缩已已完

20、完成成一一部部分分。以以上上公公式式适适用用于于一一般般相相对对湿湿度度环环境境，高高湿湿度度环环境境下下，l l5 5，l l5 5应降低，反之则增加。应降低，反之则增加。减少此项损失的措施有：采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比；采用级配良好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性；加强养护，以减少混凝土的收缩，控制混凝土应力pcpc，要求 ,以防止发生非线性徐变。第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 9.1 9.1 概述概述第23页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于混凝土用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于

21、混凝土的局部挤压引起的预应力损失的局部挤压引起的预应力损失 对水管、蓄水池等圆形结构物，可采用后张法施加预应力。把钢筋张拉完毕锚固后，由于张紧的预应力钢筋挤压混凝土，钢筋处构件的直径减小,一圈内钢筋的周长减小，预拉应力下降，即产生了预应力损失。规范规定：当构件直径d3m时，N/mm2；当构件直径d3m时，。9.1 9.1 概述概述第24页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 预应力损失的分阶段组合预应力损失的分阶段组合 不同的施加预应力方法，产生的预应力损失也不相同。一般地，先张法构件的预应力损失有 ；而后张法构件有 （当为环形构件时还有 ）。在实际计算中，以“预压”为界

22、，把预应力损失分成两批。各阶段预应力损失值的组合各阶段预应力损失值的组合预应力损失值的组合预应力损失值的组合先张法构件先张法构件后张法构件后张法构件混凝土预压前混凝土预压前(第一批第一批)的损失的损失混凝土预压后混凝土预压后(第二批第二批)的损失的损失 9.1 9.1 概述概述第25页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 考虑到预应力损失计算值与实际值的差异，并为了保证预应力混凝土构件具有足够的抗裂度，应对预应力总损失值做最低限值的规定。规范规定，当计算求得的预应力总损失值小于下列数值时，应按下列数值取用：先张法构件 100N/mm2；后张法构件 80N/mm2。9.1

23、9.1 概述概述第26页/共63页1、轴心受拉构件各阶段的应力分析 预应力混凝土轴心受拉构件从张拉钢筋开始直至构件破坏，截面中钢筋和混凝土应力的变化分为两个阶段：施工阶段和使用阶段。每个阶段又包括了若干特征受力过程。在施工阶段，构件截面没有开裂，可以把预应力混凝土视作弹性材料，因而可以用材料力学的分析方法对构件截面的应力进行计算，在使用阶段构件开裂前，材料力学的方法仍然适用。此时预应力混凝土构件可看做承受两个力系，一个是由外荷载所产生，另一个是把全部预应力钢筋的合力看作反向作用在构件上的外力所产生。抓住施工、使用阶段中的特征受力状态，搞清各个状态已经发生的预应力损失，以及与该状态相应的混凝土强

24、度。9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件第27页/共63页施工阶段的两个典型受力状态是：先张法构件放松预应力钢筋时，后张法构件完成第一先张法构件放松预应力钢筋时，后张法构件完成第一批损失后；批损失后；使用阶段的典型受力状态是：消压状态，即加荷至混凝土受到的预压应力为零（pc pc ）；开裂状态，即外加荷载增至N Ncrcr使混凝土即将开裂；破坏状态，即预应力钢筋和非预应力钢筋应力达到屈服时的状态 先、后张法构件完

25、成第二批预应力损失后。9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件第28页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 构件内存在两个力系两个力系：内部预应力（施工制作时施加的）和外荷载（使用阶段施加的）。用Ap和As表示预应力钢筋和非预应力钢筋的截面面积，Ac为混凝土截面面积；以 、及 表示预应力钢筋、非预应力钢筋及混凝土的应力。规定：以受拉为正，及 以受压为正。9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第29页/共63页第第9

26、9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件2先张法轴心受拉构件先张法轴心受拉构件 施工阶段施工阶段施工阶段施工阶段 施工制作阶段，应力图形如图所示。此阶段构件任一施工制作阶段，应力图形如图所示。此阶段构件任一截面各部分应力均为自平衡体系。截面各部分应力均为自平衡体系。先张法构件截面预应力先张法构件截面预应力 平衡方程为9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第30页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 放松预应力钢筋，压缩混凝土（完成第一批预应力损失）放松预应力钢筋，压缩混凝土（完成第一批预应力损失）代入平衡方程可得 此

27、时的应力状态，可作为施工阶段对构件进行承载能力计算的依据。另外，还用于计算 。9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第31页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 完成第二批预应力损失完成第二批预应力损失 代入平衡方程解得 上式给出了先张法构件中最终建立的混凝土有效预压应力。9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第32页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件使用阶段使用阶段 加荷至混凝土预压应力被抵消时加荷至混凝土预压应力被抵消时 消压状态消压

28、状态 9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第33页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件平衡条件为 代入可得此时，构件截面上混凝土的应力为零，相当于普通钢筋混凝土构件还没有受到外荷载的作用，但预应力混凝土构件已能承担外荷载产生的轴向拉力，故称为“消压拉力”。9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第34页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 继续加荷至混凝土即将开裂继续加荷至混凝土即将开裂 截面即将开裂截面即将开裂9.2 9.2 9.2 9.

29、2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第35页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件平衡条件为 代入可得上式可作为使用阶段对构件进行抗裂验算的依据。9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第36页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件加荷直至构件破坏加荷直至构件破坏 贯通裂缝截面相应的轴向拉力极限值（即极限承载力），如图所示。极限状态极限状态 由平衡条件可得上式可作为使用阶段对构件进行承载能力极限状态计算的依据。9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算

30、预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第37页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件3 后张法轴心受拉构件后张法轴心受拉构件 施工阶段施工阶段应力图形如图所示，构件任一截面各部分应力亦为自平衡体系。后张法构件截面预应力后张法构件截面预应力平衡方程为 9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第38页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 在构件上张拉预应力钢筋至在构件上张拉预应力钢筋至 ，同时压缩混凝土，同时压缩混凝土 代入平衡方程可解得 当 （张拉端）时，达最大值，即 上式可作为施工阶段对构件进行承载力验算

31、的依据。9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第39页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 完成第一批预应力损失完成第一批预应力损失 代入平衡方程解得 这里的 用于计算 。9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第40页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 完成第二批预应力损失完成第二批预应力损失 代入平衡方程，可解得 即为后张法构件中最终建立的混凝土有效预压应力。9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心

32、受拉构件的计算 第41页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 使用阶段使用阶段 相应时刻的应力图形与先张法构件的相同，外荷载产生的轴向拉力符号也相同。相应计算公式如下：注意：后张法中 9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第42页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件4 先、后张法计算公式的比较先、后张法计算公式的比较 钢筋预应力钢筋预应力 无论先、后张法，非预应力钢筋任何相应时刻的应力公式形式均相同；预应力钢筋应力公式中，后张法比先张法的相应时刻应力多 。混凝土预应力混凝土预应力 施工阶段，两种

33、张拉方法的 、公式形式相似，差别在于：先张法公式中用构件的换算截面面积 ，而后张法用构件的净截面面积 。9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第43页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件轴向拉力轴向拉力 使用阶段，构件在各特定时刻的轴向拉力 ，及 的公式形式均相同。无论先、后张法，均采用构件的换算截面面积 计算。由 可知，预应力混凝土构件比同条件的普通钢筋混凝土构件的开裂荷载提高了 。9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第44页/共63页5.预应力混凝土构件与

34、钢筋混凝土构件相比较预应力混凝土构件与钢筋混凝土构件相比较 预应力混凝土构件与普通钢筋混凝土构件在施工阶段，二者钢筋和混凝土两种材料所处的应力状态不同，普通钢筋混凝土构件中，钢筋和混凝土均处于零应力状态，而预应力混凝土构件中，钢筋和混凝土均有初应力，其中钢筋处于拉应力状态，混凝土处于受压状态，一旦预压应力被抵消，预应力混凝土和普通钢筋混凝土之间没有本质的不同。预应力混凝土构件出现裂缝比普通钢筋混凝土构件迟得多，但裂缝出现的荷载与破坏荷载比较接近。预应力混凝土构件与条件相同的未加预应力的钢筋混凝土构件承载能力相同，故预加应力能推迟裂缝出现，但不能提高承载能力。9.2 9.2 9.2 9.2 预应

35、力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件第45页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 为了保证预应力混凝土轴心受拉构件（uniaxial tensile member of prestressed concrete）的可靠性（reliability），除要进行构件使用阶段的承载力（load-carrying capacity）计算和裂缝控制（crack control）验算外，还应进行施工阶段（制作、运输、安装）的承载力验算，以及后张法构件端部混凝土的局部受压验算。使用阶段正截面承载力计算使用阶段正截面承载

36、力计算 目的是保证构件在使用阶段具有足够的安全性。因属于承载能力极限状态的计算，故荷载效应及材料强度均采用设计值。计算公式如下 9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 6 6轴心受拉构件使用阶段的计算第46页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 抗裂度验算及裂缝宽度验算 预应力混凝土轴心受拉构件，应按所处环境类别和结构类别选用相应的裂缝控制等级，并按下列规定进行混凝土拉应力或正截面裂缝宽度验算。由于属正常使用极限状态的验算，因而须采用荷载效应的标准组合或准永久组合，且材料强度采用标准值。一级一级严格要求不出现裂缝的构件

37、严格要求不出现裂缝的构件 在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第47页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 二级二级一般要求不出现裂缝的构件一般要求不出现裂缝的构件应同时满足如下两个条件：在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：在荷载效应的准永久组合下宜符合下列规定：9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第48页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 三级三级允许出现裂缝的构件允许出现裂缝的构件 按荷载效

38、应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，应符合下列规定：9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第49页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件7 7施工阶段混凝土压应力验算 为了保证预应力混凝土轴心受拉构件在施工阶段（主要是制作时）的安全性，应限制施加预应力过程中的混凝土法向压应力值，以免混凝土被压坏。混凝土法向压应力应符合下列规定：对先张法构件 对后张法构件 9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第50页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混

39、凝土构件8 8 施工阶段后张法构件端部局部受压承载力计算 后张法构件端部锚固区的应力状态后张法构件端部锚固区的应力状态 构件端部截面尺寸验算构件端部截面尺寸验算 9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第51页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 构件端部局部受压承载力验算构件端部局部受压承载力验算 当配置方格网式或螺旋式间接钢筋且其核心（core）面积 时，局部受压承载力应按下列公式计算：当为方格网式配筋时，其体积配筋率应按下列公式计算：当为螺旋式配筋时，其体积配筋率应按下列公式计算：9.2 9.2 9.2 9.2

40、预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第52页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 局部受压区的间接钢筋局部受压区的间接钢筋(a)方格网式配筋 (b)螺旋式配筋 9.2 9.2 9.2 9.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 第53页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件1先张法构件先张法构件 多根相同直径钢丝并筋配筋：多根相同直径钢丝并筋配筋：并筋的等效直径，对双并筋应取为单筋直径的1.4倍，对三并筋应取为单筋直径的1.7倍。并筋的保护层厚度、锚固长度、预应力传递长度及正常使用极限状态验算均应按等

41、效直径考虑。当预应力钢绞线、热处理钢筋采用并筋方式时，应有可靠的构造措施。先张法预应力钢筋之间的净间距先张法预应力钢筋之间的净间距 ：不应小于其公称直径或等效直径的1.5倍，且应符合下列规定：对热处理钢筋及钢丝，不应小于15mm；对三股钢绞线，不应小于20mm；对七股钢绞线，不应小于25mm。9.4 9.4 9.4 9.4 预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求 9.4 9.4 9.4 9.4 预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求 第54页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件对先张法预应力钢

42、筋端部周围的混凝土应采取加强措施，以对先张法预应力钢筋端部周围的混凝土应采取加强措施，以防止放松预应力钢筋时，端部产生劈裂缝。防止放松预应力钢筋时，端部产生劈裂缝。（1）对单根配置的预应力钢筋，其端部宜设置长度不小于150mm且不少于4圈的螺旋筋；当有可靠经验时，亦可利用支座垫板上的插筋代替螺旋筋，但插筋数量不应少于4根，其长度不宜小于120mm；（2）对分散布置的多根预应力钢筋，在构件端部10（为预应力钢筋的公称直径）范围内应设置35片与预应力钢筋垂直的钢筋网；（3）对采用预应力钢丝配筋的薄板，在板端100mm范围内应适当加密横向钢筋。9.4 9.4 9.4 9.4 预应力混凝土构件的构造要

43、求预应力混凝土构件的构造要求 第55页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件槽形板类构件槽形板类构件，应在构件端部100mm范围内沿构件板面设置附加横向钢筋，其数量不应少于2根。预制肋形板预制肋形板，宜设置加强其整体性和横向刚度的横肋。端横肋的受力钢筋应弯入纵肋内。当采用先张长线法生产有端横肋的预应力混凝土肋形板时，应在设计和制作上采取防止放张预应力时端横肋产生裂缝的有效措施。直线配筋的先张法构件直线配筋的先张法构件,当构件端部与下部支承结构焊接时,应考虑混凝土收缩、徐变及温度变化所产生的不利影响，宜在构件端部可能产生裂缝的部位设置足够的非预应力纵向构造钢筋。9.4 9.4

44、 9.4 9.4 预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求 第56页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件2 2后张法构件后张法构件 后张法预应力钢丝束、钢绞线束的预留孔道后张法预应力钢丝束、钢绞线束的预留孔道应符合下列规定：对预制构件，孔道之间的水平净间距不宜小于50mm50mm；孔道至构件边缘的净间距不宜小于30mm30mm，且不宜小于孔道直径的一半。在框架梁中，预留孔道在竖直方向的净间距不应小于孔道外径,水平方向的净间距不应小于1.51.5倍孔道外径；从孔壁算起的混凝土保护层厚度，梁底不宜小于50mm50mm，梁侧不宜小于40mm40mm。预留孔道的内径应

45、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101015mm15mm。在构件两端及跨中应设置灌浆孔或排气孔，其孔距不宜大于12m12m。凡制作时需要预先起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。9.4 9.4 9.4 9.4 预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求 第57页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件后张法预应力混凝土构件的端部锚固区应配置间接钢筋后张法预应力混凝土构件的端部锚固区应配置间接钢筋，除进行局部受压承载力计算外，其体积配筋率不应小于0.5%。为了防止沿孔道产生劈裂，在局部受压间接钢筋配置区以外，在构件端部长度不小于3但不大于1.2、

46、高度为2的附加配筋区范围内，应均匀配置附加箍筋或网片，其体积配筋率不应小于0.5%（下图）。防止沿孔道劈裂的配筋范围防止沿孔道劈裂的配筋范围1局部受压间接钢筋配置区；2附加配筋区；3构件端面9.4 9.4 9.4 9.4 预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求 第58页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件后张法预应力混凝土构件端部钢筋布置后张法预应力混凝土构件端部钢筋布置规定：（1）宜将一部分预应力钢筋在靠近支座处弯起，弯起的预应力钢筋宜沿构件端部均匀布置；（2）当构件端部预应力钢筋需集中布置在截面下部或集中布置在上部和下部时，应在构件端部0.2范围内设置附

47、加竖向焊接钢筋网、封闭式箍筋或其它形式的构造钢筋；（3）附加竖向钢筋宜采用带肋钢筋。当端部截面上部和下部均有预应力钢筋时，附加竖向钢筋的总截面面积应按上部和下部的预应力合力分别计算的数值叠加后采用。构件端部尺寸应考虑锚具的布置、张拉设备的尺寸和局部受压的要求，必要时应适当加大。9.4 9.4 9.4 9.4 预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求 第59页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件当构件在端部有局部凹进时，应增设折线构造钢筋折线构造钢筋或其它有效的构造钢筋。端部凹进处构造配筋端部凹进处构造配筋1折线构造钢筋；2竖向构造钢筋9.4 9.4 9.4 9

48、.4 预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求 第60页/共63页第第9 9章章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件后张法预应力混凝土构件中，曲线预应力钢丝束、曲线预应力钢丝束、钢绞线束的曲率半径钢绞线束的曲率半径不宜小于4m；对折线配筋的构件，在预应力钢筋弯折处的曲率半径可适当减小。在后张法预应力混凝土构件的预拉区和预压区中，应设置纵向非预应力构造钢筋纵向非预应力构造钢筋；在预应力钢筋弯折处，应加密箍筋或沿弯折处内侧设置钢筋网片。对外露金属锚具，应采取可靠的防锈措施。9.4 9.4 9.4 9.4 预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求 第61页/共63页PgSkVn

49、Yq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3

50、F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQ