第十一章预应力混凝土结构的原理及计算规定课件.ppt

1、第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定11.3 预应力混凝土的基本受力分析11.3 预应力混凝土的基本受力分析一、截面应力计算一、截面应力计算yIeNANppppcyIMc pccyIM)(yIeNANppp二、截面受力特点二、截面受力特点受荷以前受荷以后MaCaNpCMNMap第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定11.3 预应力混凝土的基本受力分析预应力混凝土受弯构件是预应力混凝土受弯构件是依靠内力臂的变化依靠内力臂的变化来抵抗外来抵抗外弯矩的作用，在受力过程中预应力筋承受的拉力弯矩的作用，在受力过程中预应力筋承受的拉力Np和和截面混凝土承受压力截面混凝土承受压力C与初始值相比变化

2、不大。与初始值相比变化不大。钢筋混凝土受弯构件开裂后，钢筋混凝土受弯构件开裂后，内力臂基本保持不变内力臂基本保持不变，而钢筋拉力而钢筋拉力T和压区混凝土的压力和压区混凝土的压力C随弯矩增长而不断随弯矩增长而不断增大。增大。预应力混凝土的这种受力特点（钢筋、混凝土始终处预应力混凝土的这种受力特点（钢筋、混凝土始终处于高应力状态），充分利用了钢筋抗拉强度和混凝土于高应力状态），充分利用了钢筋抗拉强度和混凝土抗压强度高的特性，可以使得高强度材料强度高的性抗压强度高的特性，可以使得高强度材料强度高的性能得以发挥。能得以发挥。第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定11.3 预应力混凝土的基本受力分析

3、三、平衡荷载概念三、平衡荷载概念)(212xlxgMkg220)(4lxlxeeppkNlge2081取 ppeN )(yIeNANyIMpppg第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定11.3 预应力混凝土的基本受力分析222)(814lxlxNlgpkANpgM)(212xlxgk三、平衡荷载概念三、平衡荷载概念)(212xlxgMkg220)(4lxlxeeppkNlge2081取 ppeN )(yIeNANyIMpppg第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定11.3 预应力混凝土的基本受力分析222)(814lxlxNlgpkANpgM)(212xlxgkdNdxwpppNdxd

4、NwdxdNpNpwdd/2d/2dx第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定11.3 预应力混凝土的基本受力分析202102202124,0,4,2/0,0,0)(4)2(leclceelxelxexlxlxecxcxepppp22dxedpdNdxwpppNdxdNwdxdNpNpwdd/2d/2dx208leNNwpp当当w=gk时时，曲线预应力筋对混，曲线预应力筋对混凝土产生横向分布压力凝土产生横向分布压力恰好抵恰好抵消消梁均布恒荷载梁均布恒荷载gk。按这种方法设计的预应力混凝按这种方法设计的预应力混凝土结构称为平衡荷载法。土结构称为平衡荷载法。第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算

5、规定11.3 预应力混凝土的基本受力分析220)(4lxlxeep22dxedp第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定11.3 预应力混凝土的基本受力分析曲线形预应力钢筋的等效荷载是通过材料力学中构件在横向曲线形预应力钢筋的等效荷载是通过材料力学中构件在横向分布荷载作用下分布荷载作用下M、V、q(x)的相互关系求得。其表达式为：的相互关系求得。其表达式为：)1()(22xqdxdVdxMdc.g.sNPc.g.ceNP 1.eNP 2P 2Nc.g.sec.g.c预应力筋的预拉力对截面重心产生的力矩称为主弯矩，常用预应力筋的预拉力对截面重心产生的力矩称为主弯矩，常用 M主主表示，即表示，即

6、M主主=Np.e(x)，其中，其中e(x)为预应力筋对截面重心的偏为预应力筋对截面重心的偏心距。若设心距。若设Np沿沿c.g.s(预应力钢筋重心线预应力钢筋重心线)不变，则不变，则M主主只与线形只与线形有关。因此（有关。因此（1）式又可表示为）式又可表示为：)2()()(222222dxxedNdxxeNddxMdqpp等效荷载的方向与曲线预应力筋的等效荷载的方向与曲线预应力筋的开口方向相同。开口方向相同。NNN.tg(a)PPPPN121NPN.tgP2c.g.cc.g.sc.g.cPP预应力钢筋等效荷载(b)第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定11.3 预应力混凝土的基本受力分析第十

7、一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定11.3 预应力混凝土的基本受力分析c.g.cc.g.s123c.g.s1c.g.cc.g.s1c.g.cc.g.sc.g.c132PPPP.N.eP1NP.e2.ePN1.ePN2.ePNP=.l/(a.b).ePN1.ePN1.ePN2PN2.eP=.l/(a.b).eNP/l.e8NPq=28N=q/l.eP2(a)预 应 力 构 件(b)预 应 力 筋 线 形(c)简 支 梁 弯 矩 图(d)图(c)对 应 荷 载(e)等 效 荷 载eeeee1ee32eeeee32ee32N eN eN eN e.N e.P1N e.PN e.2PN e.P3a

8、bl11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具一、预应力钢筋一、预应力钢筋 P.249 预应力钢筋的强度越高越好预应力钢筋的强度越高越好。而且在预应力混凝土制作和使用过程中，由于种种原因，预应力筋而且在预应力混凝土制作和使用过程中，由于种种原因，预应力筋中预先施加的张拉应力会产生损失，因此，为使得扣除应力损失后仍中预先施加的张拉应力会产生损失，因此，为使得扣除应力损失后仍具有较高的张拉应力，具有较高的张拉应力，也必须使用高强钢筋（丝）作预应力筋也必须使用高强钢筋（丝）作预应力筋。为避免在超载情况下发生脆性破断，预应力筋还必须为避免在超载情况下发生脆性破断，预应力筋

9、还必须具有一定的塑具有一定的塑性性。同时还要求具有良好的加工性能，以满足对钢筋焊接、镦粗的加。同时还要求具有良好的加工性能，以满足对钢筋焊接、镦粗的加工要求。工要求。对钢丝类预应力筋，还要求具有对钢丝类预应力筋，还要求具有低松弛性低松弛性（钢筋在高应力长期作用钢筋在高应力长期作用下具有随时间增长产生塑性变形的性质。下具有随时间增长产生塑性变形的性质。在长度保持不变的条件下在长度保持不变的条件下，应力值随时间增长而逐渐降低，这种现象称为松弛。应力值随时间增长而逐渐降低，这种现象称为松弛。）和与混凝土良和与混凝土良好的粘结性能，通常采用好的粘结性能，通常采用刻痕刻痕或或压波压波方法来提高与混凝土粘

10、方法来提高与混凝土粘结强度。结强度。第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定1、冷拉低合金钢筋、冷拉低合金钢筋通常将通常将级热轧钢筋经冷拉后作为预应力筋，抗拉强度可级热轧钢筋经冷拉后作为预应力筋，抗拉强度可达达580MPa。为解决粗直径钢筋的连接问题，钢筋表面轧制成不带纵向为解决粗直径钢筋的连接问题，钢筋表面轧制成不带纵向肋的精制螺纹，可用套筒直接连接。肋的精制螺纹，可用套筒直接连接。但随着近年来高强钢丝和钢绞线的大量生产，这种预应力但随着近年来高强钢丝和钢绞线的大量生产，这种预应力筋的应用已很少。筋的应用已很少。11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定

11、2、中高强钢丝、中高强钢丝中高强钢丝是采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到。中高强钢丝是采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到。中强钢丝的为中强钢丝的为8001200MPa，高强钢丝的强度为高强钢丝的强度为14701860MPa。钢丝直径为钢丝直径为39mm。为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面可采用为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面可采用刻痕刻痕或或压波压波，也可制成螺旋肋。也可制成螺旋肋。11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定刻痕钢丝螺旋肋钢丝11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定消除应力钢丝：消除应力钢丝：钢丝经

12、冷拔后，存在有较大的内应力，一般钢丝经冷拔后，存在有较大的内应力，一般都需要采用低温回火处理来消除内应力。消除应力钢丝的比都需要采用低温回火处理来消除内应力。消除应力钢丝的比例极限、条件屈服强度和弹性模量均比消除应力前有所提高，例极限、条件屈服强度和弹性模量均比消除应力前有所提高，塑性也有所改善。塑性也有所改善。3、钢绞线、钢绞线 (P.307附表附表14)钢绞线是用钢绞线是用2、3、7股高强钢丝扭结而成的一种高强预应力筋，股高强钢丝扭结而成的一种高强预应力筋，其中以其中以7股钢绞线应用最多股钢绞线应用最多。7股钢绞线的公称直径为股钢绞线的公称直径为9.515.2 mm，通常用于无粘结预应力筋

13、，强度可高达，通常用于无粘结预应力筋，强度可高达1860MPa。2股和股和3股钢绞线用途不广，仅用于某些先张法构件，以提高与混凝土的股钢绞线用途不广，仅用于某些先张法构件，以提高与混凝土的粘结强度。粘结强度。11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定无粘结预应力束无粘结预应力束4、热处理钢筋、热处理钢筋 用热轧中碳低合金钢经过调质热处理后制成的高强度钢筋，直用热轧中碳低合金钢经过调质热处理后制成的高强度钢筋，直径为径为610mm，抗拉强度为抗拉强度为1470MPa。11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定除冷拉低合金钢筋

14、外，其余预除冷拉低合金钢筋外，其余预应力筋的应力应力筋的应力-应变曲线均无明应变曲线均无明显屈服点，采用残余应变为显屈服点，采用残余应变为0.2%的的条件屈服点条件屈服点作为抗拉强作为抗拉强度设计指标。度设计指标。a0.2%0.2 fu11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定二、混凝土二、混凝土预应力混凝土要求采用高强混凝土预应力混凝土要求采用高强混凝土 P.251可以施加较大的预压应力，提高预应力效率；可以施加较大的预压应力，提高预应力效率；有利于减小构件截面尺寸，以适用大跨度的要求；有利于减小构件截面尺寸，以适用大跨度的要求；具有较高的弹性模量，有利于

15、提高截面抗弯刚度，减少预压时具有较高的弹性模量，有利于提高截面抗弯刚度，减少预压时的弹性回缩；的弹性回缩；徐变较小，有利于减少徐变引起的预应力损失；徐变较小，有利于减少徐变引起的预应力损失；与钢筋有较大粘结强度，减少先张法预应力筋的应力传递长度；与钢筋有较大粘结强度，减少先张法预应力筋的应力传递长度；有利于提高局部承压能力，便于后张锚具的布置和减小锚具垫有利于提高局部承压能力，便于后张锚具的布置和减小锚具垫板的尺寸；板的尺寸；强度早期发展较快，可较早施加预应力，加快施工速度，提高强度早期发展较快，可较早施加预应力，加快施工速度，提高台座、模具、夹具的周转率，降低间接费用台座、模具、夹具的周转率

16、，降低间接费用 一般预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于一般预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C30，当采用高，当采用高强钢丝时不低于强钢丝时不低于C40。11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定三、三、锚具和夹具锚具和夹具 P.251图 螺丝端杆锚具11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定(a)张拉端 (b)分散式固定端(c)集中式固定端图 镦头锚具11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定 11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定夹片式锚具夹片式锚具11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定11.4 预应力混凝土的材料及锚夹具第十一章 预应力混凝土结构的原理及计算规定