预应力砼的概念及其材料

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1、预预 应应 力力 混混 凝凝 土土 结结 构构Prestressed Concrete Structure预应力混凝土结构概念及其材料预应力混凝土结构概念及其材料学习目标学习目标熟悉预应力混凝土的基本知识、分类方法；熟悉预应力混凝土的基本知识、分类方法；了解施工工艺及特点；了解施工工艺及特点；熟悉预应力材料的基本性能，掌握材料的选用方法；熟悉预应力材料的基本性能，掌握材料的选用方法；掌握消压弯矩概念。掌握消压弯矩概念。一一、普通、普通钢筋混凝土的缺点钢筋混凝土的缺点1、混凝土的抗拉强度和极限拉应变很小：、混凝土的抗拉强度和极限拉应变很小： 混凝土临近拉裂时，受拉钢筋应力混凝土临近拉裂时，受拉钢

2、筋应力s20 30Mpa 为了利用钢筋的强度，正常工作时就得允许开裂。为了利用钢筋的强度，正常工作时就得允许开裂。开裂引起构件刚度显著下降，使变形（挠度）过大。当开裂引起构件刚度显著下降，使变形（挠度）过大。当钢筋的拉拉力钢筋的拉拉力s=200Mpa时，裂缝宽度有较大的开展，时，裂缝宽度有较大的开展，已不满足裂缝宽度要求。对某些不允许开裂的结构如水已不满足裂缝宽度要求。对某些不允许开裂的结构如水池、油罐、恶劣环境下的结构是不适应的。池、油罐、恶劣环境下的结构是不适应的。1 概概 述述tkcktucu(1/81/20(1/201/30ff ）2、大跨度结构采用普通钢筋混凝土梁时，为满足构、大跨度

3、结构采用普通钢筋混凝土梁时，为满足构件强度、变形、裂缝控制的要求，需加大截面尺寸，件强度、变形、裂缝控制的要求，需加大截面尺寸，但又使构件自重进一步增大，造成安装困难，材料浪但又使构件自重进一步增大，造成安装困难，材料浪费，或造型不协调。费，或造型不协调。3、当采用高强钢筋、高强混凝土时，由于裂缝宽度、当采用高强钢筋、高强混凝土时，由于裂缝宽度控制在控制在0.2mm，而高强钢筋的弹性模量与普通钢筋相，而高强钢筋的弹性模量与普通钢筋相当，此时钢筋、混凝土的工作应力与普通钢筋、普通当，此时钢筋、混凝土的工作应力与普通钢筋、普通混凝土差别不大，高强材料的优势无法体现。混凝土差别不大，高强材料的优势无

4、法体现。 由于普通钢筋混凝土结构无法改善构件使用性能，也由于普通钢筋混凝土结构无法改善构件使用性能，也无法有效利用高强材料，有必要发展一种新的工艺方无法有效利用高强材料，有必要发展一种新的工艺方法法预应力混凝土结构。预应力混凝土结构。1、生活中有关预应力的例子、生活中有关预应力的例子二、预应力的基本概念二、预应力的基本概念2、预应力的工作原理、预应力的工作原理 在混凝土结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下在混凝土结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下的受拉区施加预压应力，以改善结构使用性能，这种结构形式的受拉区施加预压应力，以改善结构使用性能，这种结构形式称为称为预应力混凝土结构预应

5、力混凝土结构。NpNpPPNpNpPP拉拉压压压压压压拉拉- -压压+拉拉- -压压+ 下面以简下面以简支梁为例，支梁为例，说明预应力说明预应力混凝土结构混凝土结构的基本原理：的基本原理：或或预应力的作用可部分或预应力的作用可部分或全部抵消外荷载产生的全部抵消外荷载产生的拉力，从而提高构件的拉力，从而提高构件的抗裂性。抗裂性。（分解）应力叠加：（分解）应力叠加：NpNpPPNpNpPP拉拉消压消压压压kcktkc+pt+-ptpca)kt+pc0+ +c)c)b)b)a a）+ + + +-b)kt+pc=0c)kt+pc0下缘：下缘：教材例题说明：教材例题说明：28qLM 跨跨中中最最大大弯

6、弯距距zMyMIW，截截面面应应力力 或或 ，截面上、下缘应力为：截面上、下缘应力为：32kcz26()126MbhbhIWbh 上上缘缘：压压应应力力）（，26ktMbh 下下缘缘：（拉拉应应力力）ppp3,hMNe =N6h 假假设设从从中中性性轴轴下下方方施施加加预预加加力力，偏偏心心距距，在在Np单独作用下，截面上、下缘产生的应力为：单独作用下，截面上、下缘产生的应力为：ppppt22z3316 ()/60NNeMM hAWbhhbh 上上缘缘ppppc22z33316 ()/66NNeMM hAWbhhbhMbh 下下缘缘（压压）+：26Mbh上上缘缘：（压压）0下下缘缘： （抵抵消

7、消了了称称为为“消消压压”） 此时截面下缘没有拉应力，截面不会开裂，梁能以全截面参加此时截面下缘没有拉应力，截面不会开裂，梁能以全截面参加工作。若工作。若Np作用点下移，工作阶段还有剩余压应力。作用点下移，工作阶段还有剩余压应力。注意点：注意点： 控制控制 Np大小；大小； 控制控制ep大小；大小； 曲线布筋更合理。曲线布筋更合理。三、三、 预应力混凝土结构与普通混凝土结构相比预应力混凝土结构与普通混凝土结构相比,其主其主要优点是：要优点是： 提高构件的抗裂度和提高构件的抗裂度和刚度，减少构件的变形，构件具有良好刚度，减少构件的变形，构件具有良好的裂缝闭合能力，增加了结构的耐久性，提高了抗疲劳

8、能力，的裂缝闭合能力，增加了结构的耐久性，提高了抗疲劳能力，改善了构件的受力性能；改善了构件的受力性能； 使用高强混凝土和高强钢筋，节省材料并减小构件尺寸，减使用高强混凝土和高强钢筋，节省材料并减小构件尺寸，减轻自重，有利于建造大跨度桥梁轻自重，有利于建造大跨度桥梁或重荷载结构；或重荷载结构； 减小梁的竖向剪力和主拉应力，提高了抗剪能力；减小梁的竖向剪力和主拉应力，提高了抗剪能力；施加预应力过程是对结构作了一次检验，有利于保证质量；施加预应力过程是对结构作了一次检验，有利于保证质量；促进桥梁体系的发展，施工手段的创新。促进桥梁体系的发展，施工手段的创新。缺点：缺点：生产工艺较复杂，对施工质量要

9、求高；生产工艺较复杂，对施工质量要求高；需要一定的专业设备；需要一定的专业设备；预应力混凝土结构的开工费用较大，施工周期长。预应力混凝土结构的开工费用较大，施工周期长。 除在桥梁工程采用外，路基边坡治理、库岸斜坡治理中也广除在桥梁工程采用外，路基边坡治理、库岸斜坡治理中也广泛应用（如预应力锚杆、预应力锚索）泛应用（如预应力锚杆、预应力锚索）http:/info.metla.fi/iufro95abs/d1pap97.htm国道318线二郎山隧道出口-2004/3/20预应力连续刚构桥预应力连续刚构桥预预应应力力连连续续刚刚构构桥桥施施工工预应力连续刚构桥施工（挂篮节段浇筑施工）预应力连续刚构桥

10、施工（挂篮节段浇筑施工）四、加筋混凝土结构的分类四、加筋混凝土结构的分类定义：加筋混凝土结构定义：加筋混凝土结构混凝土内配了纵筋的结构混凝土内配了纵筋的结构桥规桥规的分类的分类根据预应力度根据预应力度划分划分pcst pc扣除全部应力损失后，预加力在构件抗裂边缘产生的扣除全部应力损失后，预加力在构件抗裂边缘产生的 预压应力；预压应力；st由作用（或荷载）短期效应组合产生的在构件抗裂边由作用（或荷载）短期效应组合产生的在构件抗裂边缘的法向拉应力。缘的法向拉应力。对受弯构件，预应力度定义如下：对受弯构件，预应力度定义如下：0s0pc0MMMW M0消压弯距，使构件截面受拉区边缘预压应力恰好抵消消压

11、弯距，使构件截面受拉区边缘预压应力恰好抵消为为0的弯矩值；的弯矩值；M s按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩值；按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩值；W0构件换算截面对抗裂边缘（或受拉边缘）的弹性抵抗构件换算截面对抗裂边缘（或受拉边缘）的弹性抵抗矩。矩。加筋结构根据加筋结构根据可分为三种：可分为三种： 1，全预应力混凝土构件，全预应力混凝土构件 指在荷载短期效应组合下，构件截面的受拉边缘不允许出现指在荷载短期效应组合下，构件截面的受拉边缘不允许出现拉应力（即不得消压）拉应力（即不得消压） 01，部分预应力混凝土构件，部分预应力混凝土构件 指在荷载短期效应组合下，构件截面的受拉边缘允许出