第6章（课件）- 《建筑结构》同步教学（大连理工版）

【学习目标】 通过本章的学习，掌握预应力混凝土的基本概念以及预应力的施加方法；掌握预应力材料的选择；熟悉张拉控制应力及预应力损失产生的原因；掌握预应力损失值的组合；掌握预应力混凝土构件的构造要求。 【学习重点】 预应力材料；张拉控制应力及预应力损失；预应力混凝土构件的构造要求。 第6章 预应力混凝土构件 6.1 预应力混凝土的基本概念 6.1.1 预应力混凝土的基本概念和基本原理 在构件正常受荷前预先对混凝土受拉区施加一定的压应力以改善其在使用荷载作用下混凝土抗拉性能的结构称为预应力混凝土结构。 在普通钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋是不能充分发挥其作用；另外，在普通钢筋混凝土结构中，提高混凝土强度等级对增加其极限拉应变的作用是极其有限的，即采用高强度混凝土也是不合理的。 以简支梁为例，说明预应力混凝土的基本原理。 梁在受荷之前，在构件受拉侧距截面形心轴偏心距为ep的位置处预先施加大小相等、方向相反的一对压力Np，则梁底部预先产生的压应力为 然后再施加荷载，荷载q产生的弯矩M在梁底引起的拉应力为 预加偏心压力Np和弯矩M叠加后，梁底部的应力为（以拉为正） 根据预加偏心压力Np和偏心距ep的大小，叠加结果可能产生以下三种情况： （1）σc-σpc≤0，即由于预加应力σpc较大，施加荷载后梁底边缘仍没有产生拉应力，故在梁使用阶段不会出现开裂； （2）0＜σc-σpc＜ftk，施加荷载后梁底边缘虽然产生一定的拉应力，但其值小于混凝土的抗拉强度ftk，故一般不会出现开裂； （3）σc-σpc＞ftk，施加荷载后梁底边缘的拉应力超过混凝土的抗拉强度ftk，虽然会产生裂缝，但与未施加预压力的钢筋混凝土构件（Np=0）相比，其开裂会明显推迟，裂缝宽度也将明显减小。 预应力的原理在日常生活中的应用 6.1.2 预应力混凝土的分类 （1）根据张拉钢筋与浇筑混凝土的先后次序可分为先张法和后张法预应力混凝土。 （2）根据预应力大小的程度可分为如下三种类型：①全预应力混凝土，相当于裂缝控制等级为一级的构件；②有限预应力混凝土，相当于裂缝控制等级为二级的构件；③部分预应力混凝土，相当于裂缝控制等级为三级的构件。 （3）根据钢筋与混凝土之间是否有粘结力，可分为有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土。 1.预应力混凝土构件的优点 （1）改善结构的使用性能。 （2）节约材料，减轻自重。 （3）提高构件的受剪承载力 （4）提高构件的疲劳承载力。 （5）卸载后的结构变形或裂缝得到恢复。 6.1.3 预应力混凝土的特点 2.预应力混凝土构件的缺点 （1）工艺较复杂，对施工设备及施工质量要求较高。 （2）预应力混凝土构件的设计计算较复杂。 根据张拉钢筋与浇筑混凝土的先后次序，可分为先张法与后张法两大类。 6.2 施加预应力的方法 6.2.1 先张法 先张法是指首先在台座上或者钢模内张拉钢筋，并加以临时锚固，然后浇筑混凝土的一种施工方法。 先张法的过程和工序： 后张法是指先浇筑混凝土构件，待混凝土达到规定强度后直接在构件上张拉预应力筋的一种施工方法。 6.2.2 后张法 后张法无粘结预应力混凝土的施工工序：①在单根或多根高强度钢丝、钢绞线外表沿全长涂以专用防腐油脂或其他防腐材料，外套套管或缠绕防水塑料纸袋，使之与周围混凝土不建立粘结力（这种钢筋称为无粘结预应力筋）；②将无粘结预应力筋像普通钢筋一样按设计位置敷设在钢筋骨架内，并与普通钢筋一起绑扎形成骨架，然后浇筑混凝土；③待混凝土达到预定的强度后，利用构件自身作为加力台座对无粘结预应力筋进行张拉和锚固，张拉时无粘结预应力筋可沿纵向相对滑动，使混凝土建立预压应力。 后张法无粘结预应力混凝土 比较：先张法生产工序少，工艺简单，质量容易保证，但需要台座（或钢模）设施；适合于在预制构件厂成批生产的、方便运输的中小型构件。后张法工序较复杂，需要对构件安装永久性的工具锚，耗钢量较大，但不需要台座；适合于在现场成型的大型构件，在现场分阶段张拉的特大型构件，以至整个结构。 先张法与后张法的本质差别在于对混凝土构件施加预应力的途径，先张法是通过预应力筋与混凝土间的黏结作用来施加预应力；后张法则通过锚具直接施加预应力。 6.3.1 预应力混凝土材料 1.混凝土 （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，