6預應力混凝土構件

一、鋼筋混凝土構件的一些缺陷:

砼極限拉應變很小，約為(1.0-1.5)×10-4，此時鋼筋應力為21～31MPa左右。若使構件在使用荷載下不出現裂縫，則需很大截面；

§1概述(3)不能有效使用高強度材料(2)結構自重大,難以滿足大跨度、大空間結構的要求。當砼裂縫寬度限制在0.2~0.3mm，則鋼筋的應力僅為150~250N/mm2，因此，高強度鋼筋不能充分利用。(1)容易開裂二、預應力混凝土的基本概念

預應力混凝土管樁預應力混凝土空心樓板工程實例

預先在混凝土受拉區施加壓應力，使其減小或抵消荷載引起的拉應力。１、預應力構件基本原理

2.預應力混凝土的特點

提高剛度和抗裂度減輕結構自重

提高梁的抗扭和抗剪承載力，但不提高抗彎承載力

提高梁的抗疲勞承載力保護鋼筋免受大氣腐蝕受拉邊緣處于受壓狀態，不會出現開裂拉應力小于砼的抗拉強度，一般不會出現開裂產生裂縫，但砼開裂明顯推遲，裂縫寬度也顯著減小全預應力砼：在使用荷載下，截面受拉區砼中不出現拉應力。有限預應力砼：在使用荷載下，截面受拉區砼中允許出現拉應力，但拉應力不超過砼抗拉強度標準值ftk。部分預應力砼：在使用荷載下，截面上允許出現裂縫，但需限制最大裂縫寬度。3、預應力混凝土的分類（1）先張法先張拉鋼筋，后澆筑砼。主要工藝流程：→穿鋼筋→張拉鋼筋→澆筑砼并養護→切斷鋼筋4、施加預應力的方法

主要工藝過程：→澆筑砼并養護→穿預應力鋼筋→張拉鋼筋并用錨具錨固→往孔道內壓力灌漿（2）后張法先澆筑砼，后張拉鋼筋。張拉鋼筋并在臺座上固定澆注混凝土構件混凝土強度達設計強度的75%以上時剪斷鋼筋澆混凝土構件，并在構件中預留孔道在構件預留孔道中穿鋼筋并張拉錨固灌漿先張法和后張法

先張法與后張法的比較張拉順序

先張法--先張拉鋼筋，后澆注混凝土后張法--先澆注混凝土，后張拉鋼筋工藝流程

先張法—張拉鋼筋→澆混凝土→養護→斷鋼筋后張法--留孔道→澆混凝土→養護→張拉鋼筋→錨鋼筋→壓力灌漿預壓應力傳遞

先張法--主要靠鋼筋和混凝土間的粘結力傳遞后張法--主要通過錨具傳遞

缺點先張法—需要臺座，不適合現場施工；后張法—生產周期較長，需工作錨具，鋼材消耗多，成本較高；工序多，操作復雜，造價高于先張法。適用的構件先張法—適于工廠化生產，適宜長線法生產中、小型構件；后張法—大型預應力混凝土構件。優點先張法—工藝簡單，工序少，效率高，質量易保證，由于省去了錨具和預埋件，成本較低；后張法—預應力鋼筋直接在構件上張拉，無需臺座，可在預制廠生產，也可在施工現場生產。

先張法與后張法的比較5、錨具和夾具*夾具：主要依靠摩擦力來夾住鋼筋，它不留在構件上，剪斷預應力筋后夾具的作用即消失。*錨具：永久地留在構件上，如錨具失效構件中的預應力將全部消失。錨具（一）錨具（二）1）鋼筋強度高；與混凝土間有足夠的粘結力；良好的加工性能和一定的塑性要求處于侵蝕介質中的預應力混凝土構件，不宜采用熱處理鋼筋、碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線等作為預應力鋼筋鋼筋冷拉鋼筋、熱處理鋼筋、碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線、冷拔低碳鋼絲注意對直接承受動荷載的預應力混凝土構件，不得采用有焊接接頭的冷拉鋼筋6、預應力混凝土所用的材料2）混凝土C30一般預應力混凝土構件采用熱處理鋼筋、碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線的預應力混凝土構件C40

有粘結預應力混凝土先張法生產的預應力混凝土構件以及后張法張拉鋼筋后在孔道中灌漿所生產的預應力混凝土構件特點受力性能好，裂縫分布均勻，裂縫寬度較小7、有粘結和無粘結預應力混凝土無粘結預應力混凝土后張法張拉鋼筋后不在孔道中灌漿所生產的預應力混凝土構件特點造價低，便于以后再次張拉或更換預應力鋼筋無粘結預應力混凝土，是指配置無粘結預應力鋼筋的后張法預應力混凝土。無粘結預應力鋼筋是將預應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，而在張拉時可沿縱向發生相對滑移的后張預應力鋼筋。無粘結預應力束無粘結預應力混凝土無粘結預應力砼樓蓋的鋼筋布置一、張拉控制應力con的確定

1、con對結構的影響ApconApconApconApcon使構件出現脆性破壞con越大，混凝土中的預壓應力越大，但過大會產生如下問題預應力筋過早進入流幅，降低其塑性增加鋼筋的松弛損失§2張拉控制應力與預應力損失

2、con的取值ApconApconApconApcon預應力鋼筋屈服強度的0.5~0.9冷拉鋼筋預應力鋼筋極限抗拉強度的0.4~0.75預應力鋼筋極限抗拉強度的0.4~0.70碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線冷拔低碳鋼絲、熱處理鋼筋鋼筋種類張拉方法先張法后張法消除應力鋼絲、鋼絞線熱處理鋼筋——預應力鋼筋極限抗拉強度標準值張拉控制應力值均不應小于張拉控制應力限值1、預應力損失值ApconApconApconApcon前期損失或第一批損失如錨具變形、管道摩擦、臺座與鋼筋的溫差、鋼筋松弛損失等發生在預應力傳到混凝土之前后期損失或第二批損失如混凝土收縮徐變、局部擠壓損失等發生在預應力傳到混凝土之后二、預應力損失及其減小措施2、預應力損失的種類ApconApconApconApcon預應力損失值不宜籠統地估算，應予分項計算，然后相加確定總的損失值但各項預應力損失值又不是截然無關的。試圖求得各項預應力損失的“凈值”是很困難的。（5）混凝土收縮和徐變引起的預應力損失（1）錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失預應力損失共有以下六種：（2）預應力筋與孔道的摩擦引起的預應力損失（3）混凝土加熱養護時，預應力筋與臺座間溫差引起的預應力損失

（4）預應力鋼筋應力松馳引起的預應力損失（6）環形構件采用螺旋預應力筋時局部擠壓引起的預應力損失6ls5ls4ls3ls2ls1ls1、錨具變形和鋼筋回縮損失l1由于錨具、墊塊本身的變形，其間裂縫的壓緊及鋼筋在錨具中的滑移引起的損失*先張法構件，當臺座長度超過100m時，可忽略l1*后張法構件，l1只考慮張拉端，因錨固端錨具在張拉過程中已被壓緊2、管道摩擦損失l2張拉端P預應力筋錨固端后張法中，張拉鋼筋時，鋼筋在孔道中滑動，就會產生摩擦力★采用兩端張拉可以減少l2張拉端錨固端con張拉端con張拉端con★采用超張拉可以減少l2建議的張拉程序為01.1concon張拉端錨固端con持荷2分鐘3、溫差應力損失l3混凝土蒸汽養護時,預應力鋼筋與臺座之間溫差引起的損失*采用二次升溫法可減少l3:先在常溫下養護,當混凝土的強度達到7.5～10N/mm2時再逐漸升溫4、應力松弛損失l4鋼筋在高應力作用下，長度不變而應力隨時間逐漸降低的現象稱為應力松弛鋼筋張拉后1小時內約完成總松弛的50%，24小時內完成總松弛的80%，以后逐漸收斂采用超張拉可以減少l4建議的張拉程序為0(1.05~1.1)con持荷2~5分鐘0con在高應力下，本需1小時才能完成的損失，在2-5分鐘內就完成了大部分5、混凝土收縮和徐變損失l5收縮和徐變兩者相互有關，很難精確計算，為了簡化兩項損失可合并考慮6、鋼筋擠壓混凝土損失l6采用螺旋式預應力筋作為配筋的環形構件，由于預應力筋對混凝土的局部擠壓使構件直徑減小所引起的損失當d3m時l1+l3+l4+

l5

預應力總損失的下限值先張法構件：l100N/mm2后張法構件：l80N/mm2后張法構件l1+l2+l4+

l5+l6

預應力損失的組合先張法構件錨具變形和鋼筋內縮損失孔道的摩擦損失溫差預應力損失鋼筋應力松馳損失混凝土收縮和徐變損失鋼筋擠壓損失

§3預應力混凝土構件的構造要求

1、一般構造要求

曲線布置：多用于跨度和荷載較大的構件，如預應力梁。曲線布置一般用于后張法構件。直線布置：用于跨度荷載較小的情況，如預應力板，直線布置優點是施工簡單，用于先張法和后張法構件。（2）間距及孔道尺寸（1）預應力鋼筋的布置預應力鋼筋的凈距不應小于其公稱直徑或等效直徑的1.5倍，且符合下列規定：對熱處理鋼筋及鋼絲，不應小于25mm；對3股鋼絞線，不應小于20mm；對7股鋼絞線，不應小于25mm。無粘結預應力混凝土★錨具的可靠性★高強鋼絲的可靠度★一定要有非預應力筋（2）間距及孔道尺寸

后張法構件中，預應力鋼絲束、鋼絞線束的預留孔道間的