第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件

1、杭州城站火車站,6.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,由于混凝土的抗拉性能很差，使得鋼筋混凝土構(gòu)件出現(xiàn)了兩個(gè)問題：1、鋼筋混凝土受拉、受彎等構(gòu)件通常帶裂縫工作；2、為保證結(jié)構(gòu)耐久性，必須限制裂縫寬度。,解決問題的首先想到的方法：1、加大截面尺寸——自重過大；2、采用高強(qiáng)度鋼筋——裂縫過寬，無法滿足使用要求；3、提高混凝土強(qiáng)度等級——抗裂性能提高不明顯。 上述方法都不能很好地解決大跨度結(jié)構(gòu)，以及承受動(dòng)

2、載結(jié)構(gòu)中裂縫寬度過大，變形嚴(yán)重的問題。,繼續(xù)思考：能否借助混凝土較高的抗壓能力來彌補(bǔ)其抗拉能力的不足？,6.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,１、預(yù)應(yīng)力構(gòu)件基本原理 ： 　　　　　預(yù)先在混凝土受拉區(qū)施加壓應(yīng)力，使其減小或抵消荷載引起的拉應(yīng)力，將構(gòu)件受到的拉應(yīng)力控制在較小范圍，甚至處于受壓狀態(tài)，即可控制構(gòu)件裂縫寬度，甚至可以使構(gòu)件不產(chǎn)生裂縫。,6.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,

3、預(yù)應(yīng)力與木桶雞：　 木桶在制作過程中，用鐵箍把木板箍緊，目的是為了使木板間產(chǎn)生環(huán)向預(yù)壓力，裝水或裝湯后，由水產(chǎn)生環(huán)向拉力，預(yù)壓力抵消掉全部拉力，就不會漏水。,2、預(yù)應(yīng)力混凝土的分類,分為全預(yù)應(yīng)力混凝土和部份預(yù)應(yīng)力混凝土兩類。,在使用荷載作用下，不允許截面上混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件，稱為全預(yù)應(yīng)力混凝土，屬嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；　允許出現(xiàn)裂縫，但最大裂縫寬度不超過允許值的構(gòu)件，則稱為部分預(yù)應(yīng)力混凝土，屬允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。,

4、6.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,2、預(yù)應(yīng)力混凝土的分類,按照粘結(jié)方式，預(yù)應(yīng)力混凝土還可分為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土。,無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土，是指配置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土。,無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋是將預(yù)應(yīng)力鋼筋的外表面涂以瀝清、油脂或其他潤滑防銹材料，以減小摩擦力并防銹蝕，并用塑料套管或以紙帶、塑料帶包裹，以防止施工中碰壞涂層，并使之與周圍混凝土隔離，而在張拉時(shí)可沿縱向發(fā)生相對滑移的后張

5、預(yù)應(yīng)力鋼筋。,從90年代開始，無粘結(jié)束技術(shù)已在我國的某些橋梁工程中得到應(yīng)用，目前最大跨度可達(dá)到20m。,6.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,3、預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn),1、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗裂性和抗?jié)B性,2、改善結(jié)構(gòu)耐久性,3、提高結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的剛度，減少變形,4、提高結(jié)構(gòu)的抗疲勞能力,5、減輕構(gòu)件自重,7、合理利用高強(qiáng)材料,6、提高構(gòu)件的跨越能力,8、工序較多，施工較復(fù)雜，且需張拉設(shè)備和錨具等。,注意： 預(yù)應(yīng)力混凝土不能

6、提高構(gòu)件的承載能力。也就是說，當(dāng)截面和材料相同時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土與普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件承載能力相同。,6.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,4、施加預(yù)應(yīng)力的方法,（1）、先張法,先張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，然后澆筑混凝土的施工方法，稱為先張法 。,主要工藝過程：　穿鋼筋→張拉鋼筋→澆筑混凝土并養(yǎng)護(hù)→切斷鋼筋,6.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,4、施加預(yù)應(yīng)力的方法,（2）、后張法,先澆筑混

7、凝土，待混凝土硬化后，在構(gòu)件上直接張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，這種施工方法稱為后張法 。,主要工藝過程：澆筑混凝土構(gòu)件（在構(gòu)件中預(yù)留孔道）并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)→穿預(yù)應(yīng)力鋼筋→張拉鋼筋并用錨具錨固→往孔道內(nèi)壓力灌漿。,6.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,先張法與后張法的比較,（１）、張拉順序　先張法——先張拉鋼筋，后澆注混凝土　后張法——先澆注混凝土，后張拉鋼筋,（２）、工藝過程　先張法——穿鋼筋→拉鋼筋→澆混凝土→養(yǎng)護(hù)至

8、75％→斷鋼筋　后張法——留孔道→澆混凝土→養(yǎng)護(hù)至75％ →穿鋼筋→拉鋼筋　　　　　→錨鋼筋→壓力灌漿。,（３）、預(yù)壓應(yīng)力的傳遞　先張法——傳遞主要靠鋼筋和混凝土間的粘結(jié)力，　　　　　因此，必須待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75％以上，方可切斷鋼筋；　后張法——主要通過工作錨具傳遞，　　　　　因此，張拉鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75％以上。,6.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,（５）、缺點(diǎn)　先張法—

9、—需要臺座，不適合現(xiàn)場施工；　后張法——生產(chǎn)周期較長，需工作錨具，鋼材消耗多，成本較高；　　　　　　工序多，操作復(fù)雜，造價(jià)高于先張法。,（６）、適用的構(gòu)件　先張法——適于工廠化生產(chǎn)，適宜長線法生產(chǎn)中、小型構(gòu)件； 　后張法——大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件 。,（４）、優(yōu)點(diǎn)　先張法——工藝簡單，工序少，效率高，質(zhì)量易保證，　　　　　　由于省去了錨具和預(yù)埋件，成本較低； 　后張法——預(yù)應(yīng)力鋼筋直接在構(gòu)件上張拉，無需臺座，　　　　　　可

10、在預(yù)制廠生產(chǎn)，也可在施工現(xiàn)場生產(chǎn)。,先張法與后張法的比較,在張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)所達(dá)到的規(guī)定應(yīng)力，稱為張拉控制應(yīng)力，用 表示,6.2 張拉控制應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力損失,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,1、張拉控制應(yīng)力,張拉控制應(yīng)力適當(dāng)取高些是有利的，但不是越高越好?？刂茟?yīng)力與預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值越接近時(shí)，構(gòu)件的開裂彎矩與極限彎矩就越接近，構(gòu)件延性就越差。,“超張拉”—— 為了減少預(yù)應(yīng)力的損失，張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)常采取 的一種工藝操

11、作方法。,減少摩擦損失的措施有：（1）采用兩端張拉；（2）采用“超張拉”工藝，其工藝程序?yàn)椋?停2min 　 　　　　　 停2min,6.2 張拉控制應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力損失,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,1、張拉控制應(yīng)力,表6.2.1 張拉控制應(yīng)力限值,——預(yù)應(yīng)力鋼筋極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,張拉控制應(yīng)力值均不應(yīng)小于,6.2 張拉控制應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力損失,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,3、錨具與夾具,①、錨固鋼絲的套筒式夾具②、錨

12、固粗鋼筋用的螺絲端桿錨具（如下圖）③、錨固直徑12mm或鋼絞線的夾片式錨具（如右圖）,螺絲端桿錨具,鋼絞線夾片式錨具,6.2 張拉控制應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力損失,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,4、機(jī)具設(shè)備,1、張拉設(shè)備（如千斤頂）2、制孔器材 （如抽拔橡膠管、螺旋金屬波紋管）3、灌孔水泥漿和壓漿機(jī),↑用鍍鋅或不鍍鋅低碳鋼帶螺旋折疊咬口制成的金屬管，用于后張法預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的成孔。,↓夾片錨張拉千斤頂,（5）混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)

13、力損失,6.2 張拉控制應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力損失,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,（1）張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失,2、預(yù)應(yīng)力損失及其減小措施,預(yù)應(yīng)力損失共有以下六種：,（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失,（3）混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺座間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失,（4）預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松馳引起的預(yù)應(yīng)力損失,（6）環(huán)形構(gòu)件采用螺旋預(yù)應(yīng)力筋時(shí)局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失,6.3 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)

14、應(yīng)力構(gòu)件,對混凝土的要求：預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)小于C30；采用碳素鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋作為預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C40。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級，板不低于C30，梁及其他構(gòu)件不低于C40。,對鋼筋的要求：預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用冷軋帶肋鋼筋、消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋，以及冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級鋼筋。,鋼絞線與鋼絞線束的橫斷面圖,6.3 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力

15、構(gòu)件,1、一般構(gòu)造要求,直線布置和曲線布置：,曲線布置多用于跨度和荷載較大的構(gòu)件，如預(yù)應(yīng)力梁。曲線布置一般用于后張法構(gòu)件。,直線布置用于跨度荷載較小的情況，如預(yù)應(yīng)力板，直線布置優(yōu)點(diǎn)是施工簡單，用于先張法和后張法構(gòu)件。,（2）間距及孔道尺寸,（1）預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置,預(yù)應(yīng)力鋼筋的凈距不應(yīng)小于其公稱直徑或等效直徑的1.5倍，且符合下列規(guī)定：對熱處理鋼筋及鋼絲，不應(yīng)小于25mm；對3股鋼絞線，不應(yīng)小于20mm；對7股鋼絞線，不應(yīng)小于25mm

16、。,6.3 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求,第六節(jié) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,（2）間距及孔道尺寸,后張法構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力鋼絲束、鋼絞線束的預(yù)留孔道間的水平凈間距，在預(yù)制構(gòu)件中不宜小于50mm，孔道至構(gòu)件邊緣的凈距不宜小于30mm，且不宜小于孔道直徑的一半 。,在構(gòu)件兩端及跨中應(yīng)設(shè)灌漿孔或排氣孔，孔距不宜大于12m。,孔道的內(nèi)徑應(yīng)比預(yù)應(yīng)力鋼絲束或鋼絞線束外徑及需穿過孔道的連接器外徑大10~15mm。,6.3 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求,第六節(jié)