4.1 预应力混凝土结构概述（课件）-《建筑结构》同步教学（上海交通大学出版社）

模块4 预应力混凝土结构构件 预应力混凝土结构概述 4.1 施加预应力的方法和锚（夹）具 4.2 张拉控制应力和预应力损失 4.3 预应力混凝土轴心受拉构件计算 4.4 预应力混凝土构件的构造要求 4.5 知识目标 （1）了解预应力混凝土结构的基本概念、种类及对材料的要求。 （2）熟悉施加预应力的方法和锚具。 （3）掌握张拉控制应力和预应力损失的确定方法。 （4）掌握预应力混凝土轴心受拉构件的计算方法。 （5）熟悉预应力混凝土构件的构造要求。 模块4 预应力混凝土结构构件 4.1 预应力混凝土结构概述 4.1.1 预应力混凝土结构的概念 在结构构件受外荷载作用之前，通过张拉钢筋，利用钢筋的回弹，人为地对受拉区的混凝土施加压力，用由此产生的预压应力来减少或抵消由外荷载作用所产生的混凝土拉应力，使结构构件的拉应力减小，甚至处于受压状态，从而延缓混凝土开裂或使构件不开裂的结构称为预应力混凝土结构。 实际上，预应力混凝土结构借助于其较高的抗压强度来弥补其抗拉强度的不足，通过调整预压应力的大小，从而达到构件不开裂或推迟混凝土开裂及减小裂缝宽度的目的。 4.1 预应力混凝土结构概述 4.1.2 预应力混凝土结构的种类 预应力混凝土结构可按制作方法、构件中预加应力的大小、施工方式来划分。 4.1 预应力混凝土结构概述 按制作方法划分 1. 预应力混凝土结构按制作方法可分为先张法预应力混凝土结构和后张法预应力混凝土结构。 (1)先张法预应力混凝土结构。在台座上张拉预应力筋后浇筑混凝土，并通过放张预应力筋由黏结传递而建立预应力的混凝土结构，称为先张法预应力混凝土结构。 (2)后张法预应力混凝土结构。浇筑混凝土并达到规定强度后，通过张拉预应力筋并在结构上锚固而建立预应力的混凝土结构，称为后张法预应力混凝土结构。 预应力混凝土结构按构件中预加应力的大小可分为全预应力混凝土结构和部分预应力混凝土结构。 （1）全预应力混凝土结构。全预应力混凝土结构在预应力及使用荷载的作用下，构件截面混凝土不出现拉应力，即为全截面受压。 4.1 预应力混凝土结构概述 按构件中预加应力的大小划分 2. 4.1 预应力混凝土结构概述 （2）部分预应力混凝土结构。部分预应力混凝土结构构件截面混凝土允许出现拉应力或开裂，即只有部分截面受压，可分为A类和B类。A类为在使用荷载作用下，构件预压区混凝土正截面的拉应力不超过规定的允许值。B类为在使用荷载作用下，构件预压区混凝土正截面的拉应力允许超过规定的限值，但当裂缝出现时，其宽度不超过容许值。 4.1 预应力混凝土结构概述 （2）无黏结预应力混凝土结构。无黏结预应力混凝土结构为预应力筋伸缩、滑动自由，不与周围混凝土黏结的预应力混凝土结构。无黏结预应力混凝土结构的预应力筋表面涂有防锈材料，外套防老化的塑料管，以防止与混凝土黏结。无黏结预应力混凝土结构通常与后张法预应力工艺相结合。 4.1 预应力混凝土结构概述 4.1.3 预应力混凝土构件对材料的要求 预应力混凝土构件对材料的要求具体如下： （1）预应力混凝土结构中的钢筋包括预应力筋和非预应力筋。非预应力筋宜采用HRB335级和HRB400级钢筋，也可采用RRB400级钢筋。预应力筋必须具有很高的强度。《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）规定，预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。此外，预应力筋还应具有一定的塑性、良好的可焊性及足够的黏结力（用于先张法预应力混凝土结构时）。 4.1 预应力混凝土结构概述 （2）预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作为预应力筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。当采用山砂混凝土及高炉矿渣混凝土时，尚应符合专门标准的规定。 4.1 预应力混凝土结构概述 （3）无黏结预应力筋的主要规格和性能如表4-1所示。 4.1 预应力混凝土结构概述 4.2 施加预应力的方法和锚（夹）具 4.2.1 施加预应力的方法 混凝土的预应力是通过张拉构件内的钢筋来实现的。根据钢筋张拉与混凝土浇筑先后次序的不同，对预应力筋施加预应力的方法可分为先张法和后张法。 4.2 施加预应力的方法和锚（夹）具 先张法 1. 首先，在台座(或钢模)上用张拉机具张拉预应力筋至控制应力，并用夹具临时固定，如图4-1（a）所示。 然后，支模并浇灌混凝土，养护(一般为蒸汽养护)至混凝土强度不低于设计值的75%时，切断预应力筋，如图4-1（b）所示。 图4-1先张法 4.2 施加预应力的方法和锚（夹）具 后张法 2. 首先，浇灌混凝土，制作构件，并预留孔道，如图4-2（a）所示。 然后，在孔道中穿筋，并在构件上用张拉机具张拉预应力筋至控制应力，在张拉端用锚具锚住预应力筋［见图4-2（b）］。 最后，