预应力砼构件简介

建筑力学与结构,泰州职业技术学院建筑工程学院,6预应力砼构件简介,6预应力砼构件简介,本章主要学习,预应力砼的概念,施加预应力的方法,预应力砼的构造要求,先张法,后张法,普通钢筋砼的缺点,混凝土抗裂性能差。砼开裂，使构件的刚度降低，变形增大。在使用荷载作用下，构件通常是带裂缝工作。裂缝的存在使构件不适用于高湿度及侵蚀性环境。,当砼裂缝宽度限制在0.20.3mm，则钢筋的应力仅为150250N/mm2，因此，高强度钢筋不能充分利用。,结构自重大。,对使用上不允许开裂的构件、大跨度构件、承受动力荷载的结构构件、承受重荷载的结构构件，普通钢筋砼不适用。,6预应力砼构件简介,6.1预应力砼的基本原理,6.1.1预应力砼的概念,6预应力砼构件简介,普通钢筋砼的缺点,由于混凝土的抗拉性能很差，使得钢筋砼构件出现了两个问题：1、钢筋砼受拉、受弯等构件通常带裂缝工作；2、为保证结构耐久性，必须限制裂缝宽度。,解决问题，首先想到的方法：1、加大截面尺寸自重过大；2、采用高强度钢筋裂缝过宽，无法满足使用要求；3、提高砼强度等级抗裂性能提高不明显。,继续思考：能否借助砼较高的抗压能力来弥补其抗拉能力的不足？改善砼抗裂性能的有效途径-预应力混凝土,6预应力砼构件简介,预应力砼的概念,截面下部受压，上受拉。,截面下部受拉，上受压。,砼受拉区的应力已大为减小，或受压。,6预应力砼构件简介,预应力砼的概念,预先在砼受拉区施加压应力，使其减小或抵消荷载引起的拉应力，将构件受到的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态，从而控制裂缝宽度，甚至可以使构件不产生裂缝。,预应力砼结构：在构件受荷之前，预先对砼受拉区施加压应力的结构。,6预应力砼构件简介,生活中使用预应力的实例,6预应力砼构件简介,受拉边缘处于受压状态，不会出现开裂,拉应力小于砼的抗拉强度，一般不会出现开裂,产生裂缝，但砼开裂明显推迟，裂缝宽度也显著减小,6预应力砼构件简介,预应力砼的分类,全预应力砼：在使用荷载下，截面受拉区砼中不出现拉应力。,有限预应力砼：在使用荷载下，截面受拉区砼中允许出现拉应力，但拉应力不超过砼抗拉强度标准值ftk。,部分预应力砼：在使用荷载下，截面上允许出现裂缝，但需限制最大裂缝宽度。,6预应力砼构件简介,预应力砼的特点,延缓砼构件的开裂，提高构件的抗裂性和抗渗性，改善结构的耐久性；,提高构件刚度大，减小变形；,充分利用高强度材料，节约材料，减轻自重；,应用广泛，如大跨度构件、承受动力荷载的结构构件、承受重荷载的结构构件。,缺点：构造、施工和计算均较钢筋砼构件复杂，且延性较差。,注意：预应力砼不能提高构件的承载能力。即：当截面和材料相同时，预应力砼与普通钢筋砼构件的承载能力相同。,6预应力砼构件简介,6.1.2施加预应力的方法,1.先张法,先张拉预应力钢筋，然后浇筑砼的施工方法。,张拉钢筋至控制应力,用锚具临时固定预应力钢筋,浇筑砼，养护至设计强度75%以上,切断放松钢筋,预应力钢筋回弹，依靠钢筋与砼之间的粘结力建立砼预压应力,6预应力砼构件简介,1.先张法,先张拉预应力钢筋，然后浇筑砼的施工方法。,主要工艺：穿钢筋张拉钢筋浇筑砼，养护至75切断钢筋。,优点：工艺简单，工序少，工厂化生产，质量易保证，省去永久性锚具，成本较低。,缺点：需要台座，一次性投资较大，不适合现场施工。,6预应力砼构件简介,1.先张法,先张拉预应力钢筋，然后浇筑砼的施工方法。,台座,6预应力砼构件简介,1.先张法,先张拉预应力钢筋，然后浇筑砼的施工方法。,锚具,6预应力砼构件简介,线杆连接器,6预应力砼构件简介,张拉设备,6预应力砼构件简介,先浇筑砼，后张拉预应力钢筋的施工方法。,6.1.2施加预应力的方法,2.后张法,浇筑砼，预留孔道，养护至设计强度的75%,穿预应力钢筋,压力灌浆,依靠两端工作锚具建立砼预压应力,张拉钢筋，用锚具固定,6预应力砼构件简介,优点：预应力钢筋直接在构件上张拉，无需台座，可在施工现场生产，直线配筋或曲线配筋。,缺点：工序多，工艺复杂，工期较长，需工作锚具，耗钢多，成本较高。,先浇筑砼，后张拉预应力钢筋的施工方法。,2.后张法,主要工艺：留孔道，浇筑砼，养护至75穿钢筋张拉钢筋，锚固灌浆。,6预应力砼构件简介,后张法,6预应力砼构件简介,3.先张法与后张法比较,（）张拉顺序先张法先张拉钢筋，后浇筑砼后张法先浇筑砼，后张拉钢筋,（）工艺过程先张法穿钢筋张拉钢筋浇筑砼，养护至75切断钢筋后张法留孔道，浇筑砼，养护至75穿钢筋张拉钢筋，锚固压力灌浆,（）预压应力的建立先张法依靠钢筋与砼之间的粘结力，砼达到设计强度75以上，方可切断钢筋后张法依靠两端工作锚具建立砼预压应力，砼达到设计强度75以上，方可张拉钢筋时,6预应力砼构件简介,3.先张法与后张法比较,（）优点先张法工艺简单，工序少，工厂化生产，质量易保证，省去永久性锚具，成本较低。后张法预应力钢筋直接在构件上张拉，无需台座，可在施工现场生产，直线配筋或曲线配筋。,（）缺点先张法需要台座，一次性投资较大，不适合现场施工。后张法工序多，工艺复杂，工期较长，需工作锚具，耗钢多，成本较高。,（）适用范围先张法适用于工厂化生产，适宜生产中、小型构件。后张法适用于大型预应力砼构件。,6预应力砼构件简介,6.1.3张拉控制应力、预应力损失,张拉控制应力：在张拉预应力钢筋时所达到的规定应力，用con表示。,预应力损失是预应力砼结构设计和施工中的一个关键问题。引起预应力损失的原因很多，如，锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失；砼加热养护时，预应力钢筋与台座间温差引起的预应力损失；预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失；混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失；螺旋式预应力钢筋局部挤压混凝土引起的预应力损失。必须采取措施减小预应力损失。,预应力损失：预应力砼构件在制作和使用过程中，预应力钢筋的张拉应力值不断降低的现象。,张拉控制应力不宜过低或过高，与材料及施工方法有关。,6预应力砼构件简介,6.2.1钢筋,6.2预应力砼的材料及构造要求,宜采用热处理钢筋、消除应力钢丝、钢绞线。,强度高；良好的塑性、可焊性；良好的的粘结性；低松弛。,钢绞线,6预应力砼构件简介,预应力钢绞线,6预应力砼构件简介,6.2预应力砼的材料及构造要求,6.2.2砼,不低于C30，当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，不宜低于C40。,强度高；快硬、早强；收缩、徐变小。,6.2.3锚具和夹具,夹具：能够重复使用的工具（工具式，先张法）,锚具：永久固定在构件上的工具（工作式，后张法）。常见的有：螺丝端杆锚具，JM型锚具，弗式锚具，镦头锚具等。,6预应力砼构件简介,JM型