预应力混凝土构件设计教学课件PPT

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1、1城市建设学院城市建设学院 罗罗2工程实例工程实例3第十一章第十一章预应力混凝土构件设计预应力混凝土构件设计41.1.熟悉预应力混凝土的基本知识，分类方法、预应熟悉预应力混凝土的基本知识，分类方法、预应力损失及计算方法；力损失及计算方法；2.2.掌握建筑工程中轴心受拉构件各阶段受力分析及掌握建筑工程中轴心受拉构件各阶段受力分析及计算方法；计算方法；3.3.熟悉预应力混凝土构件的施工工艺及构造要求。熟悉预应力混凝土构件的施工工艺及构造要求。难点：难点：预应力轴心受拉构件的计算预应力轴心受拉构件的计算重重 难难 点点51 1、在使用荷载作用下，一般是带裂缝工作：、在使用荷载作用下，一般是带裂缝工作

2、：tu=0.10.1510-3（即即每每m m只能拉长只能拉长0.10.15mm）对使用上不允许开裂的构件，钢筋的拉应力仅为对使用上不允许开裂的构件，钢筋的拉应力仅为2030N/mm2对允许开裂的构件，当对允许开裂的构件，当s=250N/mm2时，裂缝已达时，裂缝已达0.20.3mm，不宜用在处于高湿度或侵蚀性环境中的构，不宜用在处于高湿度或侵蚀性环境中的构件。件。2.2.难以采用高强钢筋：难以采用高强钢筋：一、钢筋混凝土的缺点一、钢筋混凝土的缺点11.1 预应力混凝土的基本知识预应力混凝土的基本知识61 1、预应力砼、预应力砼：是指在构件受荷之前预先对砼受：是指在构件受荷之前预先对砼受拉区施

3、加压力的结构。拉区施加压力的结构。预应力混凝土受弯构件预应力混凝土受弯构件 pkNpebxhNp二、预应力砼的基本原理：二、预应力砼的基本原理：72、预应力混凝土的基本原理、预应力混凝土的基本原理0btkbf0tkbfpccb0b83、预应力砼构件的基本特点：、预应力砼构件的基本特点：（1 1）施加预应力可提高构件的抗裂度。）施加预应力可提高构件的抗裂度。（2 2）预加力的大小以及作用点位置可根据需要进行）预加力的大小以及作用点位置可根据需要进行调整；调整；（3 3）预应力对构件正截面承载力无明显影响；）预应力对构件正截面承载力无明显影响；（4 4）预应力可提高构件的刚度，减小变形。）预应力可

4、提高构件的刚度，减小变形。ppfpcrcon=0.7fptkpcrcon=0.5fptkpcrcon=0pfo9对下列结构应优先采用预应力砼结构：对下列结构应优先采用预应力砼结构：1 1）为满足裂缝控制的要求）为满足裂缝控制的要求（即裂缝控制等级较高的结构；（即裂缝控制等级较高的结构；2 2）为满足轻质高强的要求）为满足轻质高强的要求（以减小截面，减轻自重；（以减小截面，减轻自重；3 3）为满足刚度和变形控制的要求。）为满足刚度和变形控制的要求。对下列结构应优先采用预应力砼结构：对下列结构应优先采用预应力砼结构：10全全预应力：预应力：是在使用荷载作用下，构件截面混凝土不出现拉是在使用荷载作用

5、下，构件截面混凝土不出现拉应力，即全截面受压。应力，即全截面受压。部分预应力：部分预应力：是在使用荷载作用下，构件截面混凝土允许出是在使用荷载作用下，构件截面混凝土允许出现拉应力，即部分截面受压。现拉应力，即部分截面受压。4、预应力混凝土的分类、预应力混凝土的分类分类分类裂缝控制等级裂缝控制等级构件受拉边缘砼应力构件受拉边缘砼应力全预应力砼构件全预应力砼构件一级：严格要求不一级：严格要求不出现裂缝的构件出现裂缝的构件按荷载效应的标准组合计算时，不按荷载效应的标准组合计算时，不出现拉应力，即出现拉应力，即ck-pc00部部分分预预应应力力砼砼构构件件A A类：有限预应力类：有限预应力砼构件砼构件

6、二级：一般要求不二级：一般要求不出出 现裂缝的构件现裂缝的构件按荷载效应的准永久组合时，不出按荷载效应的准永久组合时，不出现拉应力，即现拉应力，即cq-pc00按荷载效应的标准组合计算时，控按荷载效应的标准组合计算时，控制拉应力在一定范围内，即制拉应力在一定范围内，即cq-pcftkB B类：部分预应力类：部分预应力砼构件（狭义）砼构件（狭义）三级：允许出现裂三级：允许出现裂缝的构件缝的构件最大裂缝宽度按荷载效应标准组合最大裂缝宽度按荷载效应标准组合并考虑长期作用的影响进行计算，并考虑长期作用的影响进行计算，并不大于允许值，即并不大于允许值，即max lim预应力砼的分类预应力砼的分类11 1

7、、先张法、先张法（pretensioning method）：三、施加预应力的方法：三、施加预应力的方法：2、后张法、后张法（ post-tensioning method ）：123、两种张拉方法的比较、两种张拉方法的比较先张法先张法后张法后张法生产工艺简单，质量易保证生产工艺简单，质量易保证工序较复杂性；工序较复杂性；不需永久性的工作锚具不需永久性的工作锚具需永久性的工作锚具；需永久性的工作锚具；生产成本低，台座越长，一生产成本低，台座越长，一次生产构件的数量越多次生产构件的数量越多构件需单个进行张拉，耗钢量构件需单个进行张拉，耗钢量大，成本较高；大，成本较高；需要台座（或钢模）设备，需要

8、台座（或钢模）设备，第一次投资费用较大，且只能第一次投资费用较大，且只能固定在一处，不能移动。固定在一处，不能移动。不需要台座，较灵活，可在现不需要台座，较灵活，可在现场施工，也可在工厂预制；场施工，也可在工厂预制；预应力钢筋是直线分布。预应力钢筋是直线分布。预应力筋可按设计需要做成曲预应力筋可按设计需要做成曲线或折线；线或折线；适用于：工厂成批生产中小适用于：工厂成批生产中小型预应力构件。型预应力构件。适用于：运输不便，现场成型适用于：运输不便，现场成型的大型预应力砼构件。的大型预应力砼构件。13四、预应力混凝土的材料：四、预应力混凝土的材料：1 1、混凝土：、混凝土：预应力混凝土构件对混凝

9、土的基本要求是：预应力混凝土构件对混凝土的基本要求是： (1) (1) 强度高；强度高； (2)(2)收缩、徐变小；收缩、徐变小； (3)(3)快硬、早强。快硬、早强。选择砼等级时，应综合考虑施工方法（先、后张法）、选择砼等级时，应综合考虑施工方法（先、后张法）、构件跨度、使用情况（如有无振动荷载）以及钢筋种构件跨度、使用情况（如有无振动荷载）以及钢筋种类等。一般先张法预应力损失较后张法大类等。一般先张法预应力损失较后张法大 。 规范规范规定：砼强度等级不宜低于规定：砼强度等级不宜低于C30C30；当用高强；当用高强钢丝或钢绞线作预应力钢筋的结构，特别是大跨度结钢丝或钢绞线作预应力钢筋的结构，

10、特别是大跨度结构，混凝土强度等级不宜低于构，混凝土强度等级不宜低于C40C40。14预应力砼结构中的钢筋预应力砼结构中的钢筋预应力钢筋预应力钢筋非预应力钢筋非预应力钢筋2、钢材、钢材 ：对钢筋有较高的质量要求：对钢筋有较高的质量要求：(1)(1)高强度。高强度。(2)(2)具有一定的塑性：为了避免构件发生脆性破坏，要具有一定的塑性：为了避免构件发生脆性破坏，要求预应力筋在拉断时具有一定的延伸率；一般要求极求预应力筋在拉断时具有一定的延伸率；一般要求极限伸长率限伸长率6%(6%(级级) )、8%8%（级级）和和10%10%（级级），），碳碳素钢丝和钢绞线素钢丝和钢绞线4%4%。(3)(3)良好的

11、加工性能。要求有良好的可焊性，同时钢筋良好的加工性能。要求有良好的可焊性，同时钢筋“镦粗镦粗”后并不影响原来的物理力学性能等。后并不影响原来的物理力学性能等。(4)(4)与砼间有足够的粘结强度：特别是靠粘结力完成的与砼间有足够的粘结强度：特别是靠粘结力完成的先张法构件。当采用光面高强钢丝时，表面应经先张法构件。当采用光面高强钢丝时，表面应经“刻刻痕痕”或或“压波压波”等措施处理后方能使用。等措施处理后方能使用。1511.2 预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定一、构件截面计算的内容：一、构件截面计算的内容：一般包括以下两个内容：一般包括以下两个内容：1 1、使用阶段计算

12、：包括承载力计算、裂缝控制验算和、使用阶段计算：包括承载力计算、裂缝控制验算和变形验算。变形验算。2 2、施工阶段计算：包括张拉（或放松）钢筋时构件承、施工阶段计算：包括张拉（或放松）钢筋时构件承载力验算；吊装验算和构件张拉端（锚固区）局部承载力验算；吊装验算和构件张拉端（锚固区）局部承压的验算。压的验算。 161 1、概念：、概念：con在张拉预应力筋对构件施加预应力时，在张拉预应力筋对构件施加预应力时，张拉设备（千斤顶油压表）所控制的总张拉力张拉设备（千斤顶油压表）所控制的总张拉力Np,con除以预应力筋面积除以预应力筋面积Ap得到的应力称为张拉控制应力得到的应力称为张拉控制应力 con。

13、con是预应力筋在构件受荷以前所经受的最大应力。是预应力筋在构件受荷以前所经受的最大应力。pconpconAN, 二、张拉控制应力二、张拉控制应力con171）con宜尽可能定得高一些：宜尽可能定得高一些：但如果con过大过大时，可能出现下列问题下列问题: :（1 1）个别钢筋可能被拉断。）个别钢筋可能被拉断。（2 2）施工阶段可能会引起构件某些部位受到拉力）施工阶段可能会引起构件某些部位受到拉力, ,甚至破坏甚至破坏, ,还可能使后张法构件端部混凝土产生局还可能使后张法构件端部混凝土产生局部受压破坏。部受压破坏。（3 3）使开裂荷载与破坏荷载相近）使开裂荷载与破坏荷载相近, , 一旦裂缝，将

14、一旦裂缝，将很快破坏，即可产生无预兆的脆性破坏。很快破坏，即可产生无预兆的脆性破坏。2 2）con与预应力钢筋的钢种有关：与预应力钢筋的钢种有关： 冷拉热轧钢筋：塑性好，冷拉热轧钢筋：塑性好，con可高些；可高些； 高强钢丝和热处理钢筋，故高强钢丝和热处理钢筋，故con应低些应低些。3） con与施加预应力的方法有关：与施加预应力的方法有关： 对同种钢筋，先张法取值高于后张法。对同种钢筋，先张法取值高于后张法。2、张拉控制应力、张拉控制应力con的确定的确定18con上限上限: :不宜超过上表规定的不宜超过上表规定的con；con下限下限: :不应小于不应小于0.40.4fptk。热处理钢筋热

15、处理钢筋 消除应力钢丝钢绞线消除应力钢丝钢绞线 后张法后张法 先张法先张法 张拉方法张拉方法钢筋种类钢筋种类 ptk75. 0fptk75. 0fptk70. 0fptk65. 0f表中表中 为预应力钢筋强度标准值。为预应力钢筋强度标准值。ptkf允许张拉控制应力值允许张拉控制应力值 con 19当符合下列情况之一时当符合下列情况之一时, ,上表所列数值可根据具体情上表所列数值可根据具体情况和施工经验作适当调整，可将其限值提高况和施工经验作适当调整，可将其限值提高5%。(1)(1)为了提高构件制作、运输及吊装阶段的抗裂性，为了提高构件制作、运输及吊装阶段的抗裂性，而设置在使用阶段受压区的预应力

16、钢筋。而设置在使用阶段受压区的预应力钢筋。(2)(2)为了部分抵消由于应力松弛、摩擦、分批张拉以为了部分抵消由于应力松弛、摩擦、分批张拉以及预应力钢筋与张拉台座间的温差因素产生的预应力及预应力钢筋与张拉台座间的温差因素产生的预应力损失，对预应力钢筋进行超张拉。损失，对预应力钢筋进行超张拉。张拉控制应力张拉控制应力con的调整的调整20其值可按下式计算：其值可按下式计算： sssl1ElaE 式中式中: :a锚具变形及钢筋回缩值锚具变形及钢筋回缩值, ,见下表；见下表；1 1锚具变形和钢筋内缩损失锚具变形和钢筋内缩损失l1定义：指预应力钢筋张拉到定义：指预应力钢筋张拉到concon后，构件从制作

17、到后，构件从制作到使用过程中，由于张拉工艺和材料特性等原因而不使用过程中，由于张拉工艺和材料特性等原因而不断降低的现象。断降低的现象。 三、预应力损失三、预应力损失:21锚锚 具具 类类 别别 a 支承式锚具（钢丝束支承式锚具（钢丝束墩头锚具等）墩头锚具等）螺帽缝隙螺帽缝隙1每块后加垫板的缝隙每块后加垫板的缝隙 1锥塞式锚具（钢丝束的钢质锥形锚具等）锥塞式锚具（钢丝束的钢质锥形锚具等） 5夹片式锚具夹片式锚具 有顶压时有顶压时 5无顶压时无顶压时 68注：注：1 1、表中的锚具变形和钢筋内缩值也可根据实测数据确定；、表中的锚具变形和钢筋内缩值也可根据实测数据确定； 2 2、其它类型的锚具变形和

18、钢筋内缩值应根据实测数据确定、其它类型的锚具变形和钢筋内缩值应根据实测数据确定. .锚具变形及钢筋回缩值锚具变形及钢筋回缩值a22预应力损失如图，宜按下式计算预应力损失如图，宜按下式计算: :1 )(conl2kxe摩擦损失计算简图)(con2xl2 . 0)(x若若当采用电热后张法时当采用电热后张法时, ,不不考虑这项损失。考虑这项损失。2. 孔壁摩擦损失孔壁摩擦损失l22324对于通常采用的抛物线形预应力钢筋可以近似按圆弧对于通常采用的抛物线形预应力钢筋可以近似按圆弧形预应力钢筋考虑，当圆心角形预应力钢筋考虑，当圆心角 3030时，则锚具变时，则锚具变形损失形损失l1l1按下面近似公式计算

19、按下面近似公式计算: :)1)(2fcfconl1lxkl )(1000cconsfkEl 式中：式中：预应力筋与孔道壁摩擦系数，见表预应力筋与孔道壁摩擦系数，见表8383c圆弧曲线预应力筋曲率半径（圆弧曲线预应力筋曲率半径（mm）；）；考虑每米孔道局部偏差对摩查影响的系数，见表考虑每米孔道局部偏差对摩查影响的系数，见表8383；张拉端到计算截面的距离（张拉端到计算截面的距离（mm），这里），这里0l 圆弧形预应力筋因锚具变形和钢筋内宿缩引起的损失值圆弧形预应力筋因锚具变形和钢筋内宿缩引起的损失值张拉端张拉端conl1l l fxcco(con-l2)Apl2扣除扣除l2后实际预拉应力后实际预

20、拉应力端端部部损损失失最最大大25孔道成形方式孔道成形方式 k /m-1 预埋金属波纹管预埋金属波纹管 0.0015 0.25 预埋钢管预埋钢管 0.0010 0.30 橡胶管或钢管抽芯成型橡胶管或钢管抽芯成型 0.00140.55注：注： 1.1.表中系数也根据实测数据确定；表中系数也根据实测数据确定； 2.2.当采用钢丝束的钢质锥形锚具及类似形式的锚具时，尚当采用钢丝束的钢质锥形锚具及类似形式的锚具时，尚应考虑锚环口处的附加摩擦损失，其值可根据实测数据确定；应考虑锚环口处的附加摩擦损失，其值可根据实测数据确定；偏差系数偏差系数K和摩擦系数和摩擦系数值值26一端张拉一端张拉两端张拉两端张拉超

21、张拉超张拉减少摩擦损失减少摩擦损失l2的措施的措施273.温差损失温差损失l3设养护升温后，预应力筋与台座的温差为设养护升温后，预应力筋与台座的温差为D D t ，取钢筋的温取钢筋的温度膨胀系数为度膨胀系数为110-5/，则有则有: 10153tEslDttDD210210155计算时计算时, ,取取D D t =2025.当在钢模上生产预应力构件时当在钢模上生产预应力构件时, ,钢模和预应力钢钢模和预应力钢筋同时被加热筋同时被加热, ,无温差无温差, ,则该项损失为零则该项损失为零. .28根据应力松弛的长期试验结果，根据应力松弛的长期试验结果，规范规范取取普通预应力钢丝和钢绞线普通预应力钢

22、丝和钢绞线：conptkconlf )5 . 0(4 . 04 为超张拉系数，一次张拉时，取为超张拉系数，一次张拉时，取=1； 超张拉时，取超张拉时，取=0.9。4.4.钢筋应力松弛损失钢筋应力松弛损失l4l4295.砼收缩徐变损失砼收缩徐变损失l5一般情况下一般情况下,对先张法构件的预应力损失，按下列公对先张法构件的预应力损失，按下列公式计算：式计算： 151280455 cupclf 151280455cupclf先张法先张法0AAAsp 0AAAsp A0=Ac+ pAp+ sAs30计算公式为：计算公式为：s1s1ssl6EdddEdddE 规范规范规定：规定：时，时，时，时，0 l6

23、 md3 2/30mmNl6 md3 . 环形挤压损失环形挤压损失l631各阶段预应力损失值组合各阶段预应力损失值组合混凝土预压后（第二批）损失混凝土预压后（第二批）损失 混凝土预压前（第一批）损失混凝土预压前（第一批）损失 后张法构件后张法构件 先张法构件先张法构件 预应力损失值组合预应力损失值组合 l4l3l2l1 l2l1 l5 l6l5l4 规范规范规定当总损失值规定当总损失值 l = lI + lII小于下列数值时小于下列数值时：先张法构件先张法构件 100MPa后张法构件后张法构件 80MPa四、预应力损失值的分阶段组合四、预应力损失值的分阶段组合32先张法预应力损失的组合先张法预

24、应力损失的组合锚固变形损失锚固变形损失l1温差损失温差损失l3 3钢筋松驰损失钢筋松驰损失l4 4第一批损失第一批损失l l砼收缩徐变损失砼收缩徐变损失l5 5第二批损失第二批损失l全部损失全部损失L施工阶段施工阶段使用阶段使用阶段33后张法预应力损失的组合后张法预应力损失的组合锚固变形损失锚固变形损失l1摩擦损失摩擦损失l2 2第一批损失第一批损失l l钢筋松驰损失钢筋松驰损失l4 4第二批损失第二批损失l全部损失全部损失L施工阶段施工阶段使用阶段使用阶段砼收缩徐变损失砼收缩徐变损失l5 5环形挤压损失环形挤压损失l6 634例例1:1:24m预应力砼屋架下弦杆的截面尺寸预应力砼屋架下弦杆的

25、截面尺寸bh=250140mm，采用后张法制作，在一端张拉，采用后张法制作，在一端张拉并采用超张拉并采用超张拉5% 5% 。孔道。孔道250250为充压橡皮管充压为充压橡皮管充压抽芯成型抽芯成型, , 直径为直径为55mm55mm。砼强度等级为。砼强度等级为C40C40，达到，达到设计规定的强度后张拉预应力钢筋。预应力钢筋设计规定的强度后张拉预应力钢筋。预应力钢筋采用钢绞线（采用钢绞线（fptk=1720N/mm2），配置热处理筋），配置热处理筋2 2束束1010HTHT6 6（Ap=565mm2)Ap=565mm2)。非预应力钢筋为。非预应力钢筋为4 4根三级根三级12mm(As=452mm

26、2)12mm(As=452mm2)的钢筋的钢筋. .张拉控制应力张拉控制应力con=0.75fptk=0.751470=955N/mm2. .试计算预应力试计算预应力损失值。损失值。已知下弦杆内力已知下弦杆内力: :N=670KN, ,Nk=480KN , , Nq=365KN, ,裂缝控制等级为一级。对结构进行抗裂裂缝控制等级为一级。对结构进行抗裂度验算和承载力验算。度验算和承载力验算。35习题习题: :18m18m预应力砼屋架下弦杆的截面尺寸预应力砼屋架下弦杆的截面尺寸b bh=200h=200150mm150mm，采用后张法制作，在一端张，采用后张法制作，在一端张拉并采用超张拉。孔道为预

27、埋金属波纹管，直拉并采用超张拉。孔道为预埋金属波纹管，直径为径为55mm55mm。砼强度等级为。砼强度等级为C40C40，达到设计规定的，达到设计规定的强度后张拉预应力钢筋。预应力钢筋采用钢绞强度后张拉预应力钢筋。预应力钢筋采用钢绞线（线（fptk=1720N/mm2），配置钢绞线），配置钢绞线1 1束束5510.810.8（Ap=297mm2)Ap=297mm2)。非预应力钢筋为。非预应力钢筋为4 4根三级根三级10mm10mm的钢筋的钢筋. .张拉控制应力张拉控制应力con=0.75fptk=1290N/mm2。试计算预应力损失值。试计算预应力损失值。36先张法先张法: :预应力传递长度预

28、应力传递长度ltrtr 及锚固长度及锚固长度la a ）有效预应力沿构件长度的分布）有效预应力沿构件长度的分布37规范预应力传递长度应按下式计算：dfltkpetr 放张时预应力钢筋的有效预应力值；放张时预应力钢筋的有效预应力值；预应力钢筋的外形系数，按下表采用；预应力钢筋的外形系数，按下表采用；与放张时混凝土立方抗压强度相应的抗拉强度标准值。与放张时混凝土立方抗压强度相应的抗拉强度标准值。petk f注：注： 1 1、当采用骤然放松预应力钢筋的施工工艺时，、当采用骤然放松预应力钢筋的施工工艺时，ltrtr的起点应从距构件的起点应从距构件0.250.25ltrtr末端处开始计算。末端处开始计算

29、。2 2、对热处理钢筋，可不考虑预应力传递长度、对热处理钢筋，可不考虑预应力传递长度ltrtr 。钢筋的外形系数钢筋的外形系数钢筋类钢筋类型型光面钢光面钢筋筋带肋钢带肋钢筋筋刻痕钢刻痕钢筋筋螺旋肋螺旋肋钢丝钢丝三股钢三股钢绞线绞线七股钢七股钢绞线绞线0.160.140.190.130.160.1738预应力钢筋的锚固长度应按下式计算：预应力钢筋的锚固长度应按下式计算：dffltpya 式中：式中：预应力钢筋抗拉强度设计值；预应力区混凝土的抗拉强度设计值；预应力钢筋的直径;钢筋的外形系数alpyfd39pcp锚具下混凝土局部承压问题锚具下混凝土局部承压问题40一般是指在预应力钢筋外面涂防腐油脂外

30、包塑料套管防止钢筋与混凝土粘结，按后张法制作的预应力混凝土结构。一定要有非预应力筋一定要有非预应力筋锚具的可靠性锚具的可靠性高强钢丝的可靠度高强钢丝的可靠度）无粘性预应力混凝土结构）无粘性预应力混凝土结构41优点：优点：. .结构自重轻。结构自重轻。. .施工简便，速度快。施工简便，速度快。. .抗腐蚀能力强。抗腐蚀能力强。. .使用性能良好。使用性能良好。. .防火性能好。防火性能好。. .抗震性能好。抗震性能好。. .应用广泛。应用广泛。42放张后放张后pcIElconpeI IpcIc cpcIssppeIAAA 平衡条件平衡条件一、先张法轴心受拉构件一、先张法轴心受拉构件、施工阶段、施

31、工阶段（）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）解：解：0II)()(AAAAAAPlconPEsEscPlconpcI 11.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析pcIEs 先先cpe4305)(ANAAAAAPppsEcslplconpcII （）完成第二批损失（）完成第二批损失pcIIc slpcIIEscpcIIppcIIElconAAA)()(5 由平衡条件由平衡条件IIIIpcElconpe 5lpcEs 先先cpe44、使用阶段、使用阶段（）消压状态（）消压状态0N0N00500

32、)(AAAAANpcIIslplconssppe 由平衡条件得：由平衡条件得： LconpcEpcELconpcEpepe 0 55LELpcEspc 先先N0pe045（2 2）开裂轴力：）开裂轴力：平衡条件：tkcf tkELcontkEpecrpeff 0,tkElcrsf 5, 00055,)(AfAfAAAAfAAAfAfAfAAfANtkpctkpcpPsEctkslpLconsltkEctkptkELconscrsctkpcrpecr 先先NcrNcrftk46（）加荷至构件破坏（）加荷至构件破坏NuNu平衡条件：平衡条件：syppyuAfAfN 上式可作为使用阶段对构件进行承载

33、力计算的依据。上式可作为使用阶段对构件进行承载力计算的依据。ptkpef 先先47平衡条件平衡条件、施工阶段、施工阶段（）在结构上张拉预应力钢筋至（）在结构上张拉预应力钢筋至con，同时压缩混凝土，同时压缩混凝土二、后张法轴心受拉构件二、后张法轴心受拉构件2Lconpe pcEs pcpc cpcssppeAAA nconpsEcconppcAAAAA1212 后后48（）完成第一批损失（）完成第一批损失平衡条件平衡条件lconpe pcEspc spcssppeAAA nlconpsEclconppcAAAAA11 后后49（）完成第二批损失（）完成第二批损失 Lconlpepe 5lpcE

34、s pc sscpcppcAAA npsEcslpLconpcANAAAA 5由平衡条件：由平衡条件：后后50（）消压状态（）消压状态0N0N0由平衡条件：0 c pcIIElconpe 05ls 、使用阶段、使用阶段后后 055000AAAAAAAAAAAANpcpEnpcppcEnpcppcEslpLconslppcELconsspp 51（2）开裂轴力：）开裂轴力：平衡条件：tkcf )(,pcIItkElconcrpef tkElcrsf 5,NcrNcrftk后后 0000055,AfAfAAfAAAfAAAAAfAAAAfAfAfAAANtkpctkpctkpEnpctkppcEn

35、pcpEsEctkppcEslpLconctkstkElptkEpcELconccscrspcrpecr 52（）加荷至构件破坏（）加荷至构件破坏NuNu平衡条件：平衡条件：syppyuAfAfN注意：后张法中注意：后张法中sEscnAAA pEnAAA 0scAAAA 孔孔后后53先张法先张法0)(plconpcAA 后张法后张法nplconpcAA)( 00ANpc 2 2、使用阶段：表达式相同、使用阶段：表达式相同先、后张法计算公式比较先、后张法计算公式比较1 1、施工阶段、施工阶段 tkpccrfAN 0syppyuAfAfN54一、轴心受压构件的计算内容：一、轴心受压构件的计算内容：

36、施工阶段：施工阶段：包括张拉或放张钢筋对构件的承载力验算；包括张拉或放张钢筋对构件的承载力验算；吊装验算；吊装验算；构件张拉端或锚固区局部承压的验算；构件张拉端或锚固区局部承压的验算；对于受弯构件还要验算变形。对于受弯构件还要验算变形。使用阶段：包括承载力验算和抗裂度验算。使用阶段：包括承载力验算和抗裂度验算。11.4 预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算（工（工05级无）级无）55yspyPufAfANN 0 式中：式中：轴向拉力设计值轴向拉力设计值；结构截面所能承受的轴向拉力设计值；结构截面所能承受的轴向拉力设计值；预应力钢筋抗拉强度设计值；预应力钢筋抗

37、拉强度设计值；非预应力钢筋非预应力钢筋抗拉强度设计值抗拉强度设计值。NuNpyfyf二、使用阶段正截面承载力计算计算公式：二、使用阶段正截面承载力计算计算公式：561 1、一级、一级 严格要求不出现裂缝的构件，在荷严格要求不出现裂缝的构件，在荷载效应标准组合下应符合下列要求：载效应标准组合下应符合下列要求：0 pcck 2 2、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、在荷载效应标准组合下应符合下列要求：、在荷载效应标准组合下应符合下列要求：tkpcckf 三、使用阶段裂缝控制验算三、使用阶段裂缝控制验算在荷载效应的准永久组合下应符合下列要求：在荷载效应的准永久组合下应符合

38、下列要求：0 pccq 式中：式中：荷载效应标准组合、准永久组合下抗裂验算边荷载效应标准组合、准永久组合下抗裂验算边缘混凝土法向应力：缘混凝土法向应力：cqck,0ANkck 0ANqcq 57. .三级允许开裂的轴心受拉构件三级允许开裂的轴心受拉构件 要求最大裂缝宽度，应符合下列规定：要求最大裂缝宽度，应符合下列规定： )08. 09 . 1(maxteeqsskcrdcE limmax 最大裂缝宽度的计算公式：最大裂缝宽度的计算公式：sktetkf /65. 01 . 1 iiiiieqdndnd 2tepsteAAA 58混凝土法向应力等于零时，全部纵向预应力混凝土法向应力等于零时，全部

39、纵向预应力和非预应力钢筋的合力；和非预应力钢筋的合力；poNslppopoAAN5lconpo后张法后张法其中：先张法其中：先张法pcIIElconpospp0kssAANN 按荷载短期效应组合计算的预应力按荷载短期效应组合计算的预应力构件纵向受拉钢筋的等效应力。构件纵向受拉钢筋的等效应力。59钢筋的相对黏结特性系数钢筋的相对黏结特性系数i注：对环氧树脂涂层带肋钢筋，其相对粘结系数应按表中注：对环氧树脂涂层带肋钢筋，其相对粘结系数应按表中的的0.80.8倍取用。倍取用。钢筋钢筋类型类型非预应力钢筋非预应力钢筋先张法预应力钢筋先张法预应力钢筋后张法预应力钢筋后张法预应力钢筋光面光面钢筋钢筋带肋带

40、肋钢筋钢筋带肋带肋钢筋钢筋螺纹螺纹钢筋钢筋螺纹螺纹钢筋钢筋带肋带肋钢筋钢筋螺纹螺纹钢筋钢筋螺纹螺纹钢筋钢筋i0.71.01.00.80.60.80.50.460混凝土法向应力应符合下列规定：混凝土法向应力应符合下列规定：8 . 0ckccf 对先张法对先张法 0)(AAplconpcICC 对后张法对后张法 npconccAA 四、施工阶段的承载力验算四、施工阶段的承载力验算61. . 构件截面尺寸验算构件截面尺寸验算截面尺寸应符合下列要求：截面尺寸应符合下列要求：ln35. 1AfFclcllblAA Fl局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设计值；在后局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设

41、计值；在后张法中的锚头局压区的压力设计值，应取张法中的锚头局压区的压力设计值，应取1.21.2倍倍con；Al混凝土的局部受压面积；混凝土的局部受压面积；l混凝土局部受压时的强度提高系数；混凝土局部受压时的强度提高系数；Aln混凝土局部受压净面积；对后张法构件，应在混凝土局混凝土局部受压净面积；对后张法构件，应在混凝土局部受压面积中扣除孔道，凹槽部分的面积；部受压面积中扣除孔道，凹槽部分的面积；Ab局部受压时的计算底面积，可由局部受压面积与计算底局部受压时的计算底面积，可由局部受压面积与计算底面积按同心，对称原则确定。面积按同心，对称原则确定。五、施工阶段后张法构件局部受压承载力验算五、施工阶

42、段后张法构件局部受压承载力验算62局部受压的计算底面积局部受压的计算底面积Ab63当配置方格网式或螺旋式间接钢筋且其核心面积当配置方格网式或螺旋式间接钢筋且其核心面积AconAl时，局部受压承载力应按下列公式计算：时，局部受压承载力应按下列公式计算： ln)2(9 . 0AffFycorvclcl lcorcorAA 2、局部受压承载力验算、局部受压承载力验算64当为方格网配筋时，其体积配筋率应按下式计算：当为方格网配筋时，其体积配筋率应按下式计算：SAlAnlAncors2s1v2211 此时，在钢筋网两个方向的单位长度内，其钢筋此时，在钢筋网两个方向的单位长度内，其钢筋截面面积相差不大于截

43、面面积相差不大于1.51.5倍。倍。当为螺旋钢筋时，其体积配筋率应按下式计算：当为螺旋钢筋时，其体积配筋率应按下式计算：SdAcorSS1v4 65式中：式中：cor配置间接钢筋局部受压承载力提高系数；配置间接钢筋局部受压承载力提高系数；Acor配置方格网或螺栓式间接钢筋内表面范围内的配置方格网或螺栓式间接钢筋内表面范围内的砼核芯面积，但不应大于，且其重心应与重心重合，砼核芯面积，但不应大于，且其重心应与重心重合，计算中仍按同心，对称原则取值；计算中仍按同心，对称原则取值；v间接钢筋体积配筋率（核心面积范围内单位砼体间接钢筋体积配筋率（核心面积范围内单位砼体积所含间接钢筋体积）；积所含间接钢筋

44、体积）；66间接钢筋配置在下图规定的间接钢筋配置在下图规定的h h范围内。范围内。对柱接头，对柱接头，h h尚不应小于尚不应小于1515倍纵向钢筋直径。配置方格倍纵向钢筋直径。配置方格网钢筋不应少于网钢筋不应少于4 4片，配置螺旋式钢筋不应少于片，配置螺旋式钢筋不应少于4 4圈。圈。钢筋及螺旋钢筋的配置钢筋及螺旋钢筋的配置671 1）先张法构件）先张法构件预应力钢筋（丝）的净间距预应力钢筋（丝）的净间距 预应力钢筋、钢丝的净间距应根据便于浇灌混凝土、预应力钢筋、钢丝的净间距应根据便于浇灌混凝土、保证钢筋（丝）与混凝土的粘结锚固、以及施加预应保证钢筋（丝）与混凝土的粘结锚固、以及施加预应力（夹具

45、及张拉设备的尺寸）等要求来确定。力（夹具及张拉设备的尺寸）等要求来确定。 当预应力钢筋为钢筋时，其净距不应小于钢筋直径当预应力钢筋为钢筋时，其净距不应小于钢筋直径及及25mm25mm； 当预应力钢筋为钢丝时，其净距不宜小于当预应力钢筋为钢丝时，其净距不宜小于15mm15mm。六、预应力混凝土构件的构造要求六、预应力混凝土构件的构造要求68混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度为保证钢筋与混凝土的粘结强度，防止放松预应力为保证钢筋与混凝土的粘结强度，防止放松预应力钢筋时出现纵向劈裂裂缝，必须有一定的混凝土保钢筋时出现纵向劈裂裂缝，必须有一定的混凝土保护层厚度。护层厚度。当采用钢筋作预应力筋时，其保护层

46、厚度要求同钢当采用钢筋作预应力筋时，其保护层厚度要求同钢筋混凝土构件；筋混凝土构件； 当预应力钢筋为光面钢丝时，其保护层厚度不当预应力钢筋为光面钢丝时，其保护层厚度不应小于应小于15mm15mm。 钢筋、钢丝的锚固钢筋、钢丝的锚固先张法预应力混凝土构件应保证钢筋（丝）与混凝先张法预应力混凝土构件应保证钢筋（丝）与混凝土之间有可靠的粘结力，宜采用变形钢筋、刻痕钢土之间有可靠的粘结力，宜采用变形钢筋、刻痕钢丝、螺旋肋钢丝、钢绞线等。丝、螺旋肋钢丝、钢绞线等。69端部附加钢筋端部附加钢筋为防止放松预应力钢筋时构件端部出现纵向裂缝，为防止放松预应力钢筋时构件端部出现纵向裂缝，对预应力钢筋端部周围的混凝

47、土应设置附加钢筋：对预应力钢筋端部周围的混凝土应设置附加钢筋：当采用单根预应力钢筋，其端部宜设置长度不小当采用单根预应力钢筋，其端部宜设置长度不小于于150mm螺旋筋。当钢筋直径螺旋筋。当钢筋直径d16mm时，也可利时，也可利用支座垫板上的插筋，但插筋根数不应少于用支座垫板上的插筋，但插筋根数不应少于4 4根，其根，其长度不宜小于长度不宜小于120mm。当采用多根预应力钢筋时，在构件端部当采用多根预应力钢筋时，在构件端部10倍预应倍预应力钢筋直径范围内，应设置力钢筋直径范围内，应设置35片与预应力钢筋垂直片与预应力钢筋垂直的钢筋网。的钢筋网。采用钢丝配筋的预应力薄板，在端部采用钢丝配筋的预应力

48、薄板，在端部100mm范围范围内，应适当加密横向钢筋。内，应适当加密横向钢筋。702) 2) 后张法后张法 预留孔道的构造要求预留孔道的构造要求 预留孔道的布置应考虑到张拉设备的尺寸、锚具尺寸及预留孔道的布置应考虑到张拉设备的尺寸、锚具尺寸及构件端部砼局部受压承载力的要求等因素。构件端部砼局部受压承载力的要求等因素。孔道直径应比预应力钢筋束外径、钢筋对焊接头处外径孔道直径应比预应力钢筋束外径、钢筋对焊接头处外径及锥形螺杆锚具的套筒等外径大及锥形螺杆锚具的套筒等外径大1015mm，以便于穿入预，以便于穿入预应力钢筋，并保证孔道灌浆质量。应力钢筋，并保证孔道灌浆质量。孔道间的净距不应小于孔道间的净

49、距不应小于25mm；孔道至构件边缘的净距；孔道至构件边缘的净距不应小于不应小于25mm，且不宜小于孔道的半径。，且不宜小于孔道的半径。构件两端及跨中应设置灌浆孔或排气孔，孔距不宜大于构件两端及跨中应设置灌浆孔或排气孔，孔距不宜大于12m。孔道灌浆所用的水泥砂浆强度等级不应低于。孔道灌浆所用的水泥砂浆强度等级不应低于M20，水，水灰比宜为灰比宜为0.40.45，为减少收缩，宜掺入，为减少收缩，宜掺入0.01%水泥用量的水泥用量的铝粉。铝粉。凡需要起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。凡需要起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。71曲线预应力钢筋的曲率半径曲线预应力钢筋的曲率半径 钢丝束、钢绞线束

50、以及钢筋直径钢丝束、钢绞线束以及钢筋直径d12mm的钢的钢筋束，不宜小于筋束，不宜小于4m。 1225mm的钢筋，不宜小于的钢筋，不宜小于15mm。72 端部构造端部构造 为防止施加预应力时，构件端部产生沿截面中部的纵向为防止施加预应力时，构件端部产生沿截面中部的纵向水平裂缝，宜将一部分预应力钢筋在靠近支座区段弯起，并使水平裂缝，宜将一部分预应力钢筋在靠近支座区段弯起，并使预应力钢筋尽可能沿构件端部均匀布置。预应力钢筋尽可能沿构件端部均匀布置。 如预应力钢筋在构件端部不能均匀布置而需集中布置在如预应力钢筋在构件端部不能均匀布置而需集中布置在端部截面下部时，应在构件端部端部截面下部时，应在构件端

51、部0.20.2倍截面高度范围内设置竖倍截面高度范围内设置竖向附加焊接钢筋网等构造钢筋。向附加焊接钢筋网等构造钢筋。 预应力钢筋锚具及张拉设备的支承处，应采用预埋钢垫预应力钢筋锚具及张拉设备的支承处，应采用预埋钢垫板，并设置上述附加钢筋网和附加钢筋。当构件端部有局部凹板，并设置上述附加钢筋网和附加钢筋。当构件端部有局部凹进时，为防止端部转折处产生裂缝，应增设折线构造钢筋。进时，为防止端部转折处产生裂缝，应增设折线构造钢筋。731.1.何为预应力混凝土？与普通钢筋混凝土构件相比，何为预应力混凝土？与普通钢筋混凝土构件相比，预应力混凝土结构有何优缺点？预应力混凝土结构有何优缺点？2.2.为什么预应力

52、混凝土构件必须采用高强钢材，且为什么预应力混凝土构件必须采用高强钢材，且应尽可能采用高强度等级的混凝土？应尽可能采用高强度等级的混凝土？3.3.预应力混凝土分为哪几类？各有何特点？预应力混凝土分为哪几类？各有何特点？4.4.施加预应力的方法有哪几种？先张法和后张法的施加预应力的方法有哪几种？先张法和后张法的区别何在？试简述它们的优缺点及应用范围。区别何在？试简述它们的优缺点及应用范围。思考题思考题745.5.什么是张拉控制应力？为什么张拉控制应力取值不什么是张拉控制应力？为什么张拉控制应力取值不能高也不能低？能高也不能低？6.6.预应力损失有哪几种？各种损失产生的原因是什么？预应力损失有哪几种

53、？各种损失产生的原因是什么？计算方法及减小措施如何？先张法、后张法各有哪几计算方法及减小措施如何？先张法、后张法各有哪几种损失？哪些属于第一批，哪些属于第二批？种损失？哪些属于第一批，哪些属于第二批？7.7.什么是预应力钢筋的松弛？为什么短时间的超张拉什么是预应力钢筋的松弛？为什么短时间的超张拉可以减小松弛损失？可以减小松弛损失？8.8.施加预应力对轴心受拉构件的承载力有何影响？为施加预应力对轴心受拉构件的承载力有何影响？为什么？什么？759.9.在计算施工阶段混凝土的预应力时，为什么先张法在计算施工阶段混凝土的预应力时，为什么先张法用构件的用构件的换算截面换算截面A A0 0，而后张法却用构

54、件的，而后张法却用构件的净截面净截面AnAn？在使用阶段为何二者都用在使用阶段为何二者都用A A0 0？10.10.预应力混凝土结构各阶段应力状态如何？先、后预应力混凝土结构各阶段应力状态如何？先、后张法构件的应力计算公式有何异同之处？研究各特定张法构件的应力计算公式有何异同之处？研究各特定时刻的应力状态有何意义？比较先、后张法应力状态时刻的应力状态有何意义？比较先、后张法应力状态的异同？的异同？7611.11.什么是预应力钢筋预应力传递长度？传递长度内什么是预应力钢筋预应力传递长度？传递长度内的抗裂能力与其它部位有何不同？何时考虑其影响？的抗裂能力与其它部位有何不同？何时考虑其影响？ 12.

55、12.施加预应力对轴心受拉构件的承载力有何影响？施加预应力对轴心受拉构件的承载力有何影响？为什么？为什么？13.13.什么要对后张法构件端部进行局部承受压承载力什么要对后张法构件端部进行局部承受压承载力验算？应进行哪些方面的计算？不满足条件时采取什验算？应进行哪些方面的计算？不满足条件时采取什么措施？么措施？77谢谢 谢谢（本章完（本章完）7879806 6）预应力混凝土的特点：）预应力混凝土的特点：1.提高了结构的抗裂能力2.增加了构件刚度。3.充分利用高强度材料4.扩大了结构的应用范围优点：缺点：1.施工工序多2.对施工技术要求高3.需要张拉设备、锚固夹具及劳动费用高c. 预应力反拱度不易控制。814 4）锚具：）锚具：（1 1） 对锚、夹具的要求：对锚、夹具的要求：A. 安全可靠，其本身具有足够的强度和刚度。B. 应使预应力钢筋在锚具内尽可能不产生滑移，以减少预应力损失。C. 构造简单，便于机械加工制作。D. 使用方便，省材料、价格低。82(2). 锚具的形式：锚具的型式繁多，按其构造形式及锚固原理，可分为三种基本类型：1.1.锚块锚塞型：锚块锚塞型：由锚块和锚塞两部分组成图9-4 锚块锚塞型锚具832.2.螺杆螺帽型：螺杆螺帽型：由螺杆、螺帽和垫板三部分组成。图9-5 螺杆螺帽型锚具843.3.镦头型锚具：镦头型锚具：有张拉端和固定端两部分组成。图9-5 螺杆螺帽型锚具