第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料ppt课件.ppt
第12章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料,第二篇 预应力混凝土结构,12-1 概 述,一、预应力混凝土的提出,12-1 概 述,二、预应力混凝土的基本原理,在混凝土构件承受外荷载之前，对其受拉区预先施加压应力。这种预压应力可以部分或全部抵消外荷载产生的拉应力，因而可减少甚至避免裂缝的出现。由此达到改善普通砼缺点的目的。,基本原理：,12-1 概 述,图所示为一根由C30混凝土制做的纯混凝土梁计算跨径：L=4m截面尺寸：200300mm截面抵抗矩W=2003002/6=3000000mm3,举例说明：,在q=15kN/m的均布荷载作用下跨中截面应力？如果在受荷之前在梁端加一对偏心距e=50mm，N=300kN的预加力，情况如何？,在q=15kN/m的均布荷载作用下跨中截面应力？,跨中弯距：截面应力：,在梁端加一对偏心距e=50mm，N=300kN的预加力，截面应力？,截面应力：,在q=15kN/m、N=300kN共同作用下跨中截面应力？,截面应力：,12-1 概 述,在q=15kN/m的均布荷载作用下：跨中弯距：截面应力：,在预加力作用下：截面应力：,在均布荷载和预加力共同作用下：截面应力：,后张法,先张法,后张法(曲线配筋）,12-1 概 述,12-1 概 述,12-1 概 述,三、预应力混凝土的优缺点,优点：提高了构件的抗裂度和刚度。可以节省材料，减少自重，扩大了构件的应用范围。可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。结构质量安全可靠。预应力可作为结构构件连接的手段，促进了桥梁结构新体系 与施工方法的发展。,缺点：制作工艺复杂，制作技术和施工质量要求高。需要有专门设备。预应力反拱度不易控制。施工周期较长，成本高。,12-2 预加应力的方法与设备,一、预加应力的主要方法,先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。,1.先张法,工艺,放张,支模、浇砼并 养护,锚固,张拉钢筋,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,放置预应力钢筋,12-2 预加应力的方法与设备,张拉预应力钢筋（固定端）,12-2 预加应力的方法与设备,张拉预应力钢筋（张拉端）,12-2 预加应力的方法与设备,张拉端锚固,12-2 预加应力的方法与设备,绑扎普通钢筋、模板安装,12-2 预加应力的方法与设备,绑扎普通钢筋、模板安装,12-2 预加应力的方法与设备,浇筑底板混凝土,12-2 预加应力的方法与设备,浇筑底板混凝土,12-2 预加应力的方法与设备,放置芯模、顶板钢筋,12-2 预加应力的方法与设备,放置钢筋后,12-2 预加应力的方法与设备,浇筑顶板,12-2 预加应力的方法与设备,放张,12-2 预加应力的方法与设备,钢丝刷拉毛,12-2 预加应力的方法与设备,成品,12-2 预加应力的方法与设备,工作原理,特点 预应力钢筋：高强钢丝（刻痕）、钢铰线；工艺简单，不必耗费较多的锚具；初期投资费用较高；宜生产直线配筋的中、小型构件。,借助与混凝土的粘结力，以获得较好的自锚性能。,12-2 预加应力的方法与设备,2后张法,先浇筑构件混凝土，待混凝土结硬后，再张拉预应力钢筋并锚固的方法。,工艺,绑普筋、预留孔道 立模、浇砼,形成孔道,穿预应力筋,张拉,锚固,灌浆,封锚,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,工作原理 通过锚具来传递和保持预应力。,特点 适用性较大；工艺复杂；锚具耗用量较多。,12-2 预加应力的方法与设备,二、锚具,1.对锚具的要求,受力安全可靠；构造简单、紧凑，制作方便，用钢量少;张拉锚固方便迅速;预应力损失要小。,12-2 预加应力的方法与设备,2.锚具的分类,依靠摩阻力锚固的锚具,锥形锚、夹片式群锚等,依靠承压锚固的锚具,镦头锚、钢筋螺纹锚等,依靠粘结力锚固的锚具,先张法的预应力钢筋锚固、后张法固定端的钢绞线压花锚具等,3.桥梁结构中常用的锚具,主要用于钢丝束的锚固。,（1）锥形锚（又称为弗式锚）,由锚圈和锚塞（又称锥销）两部分组成。,12-2 预加应力的方法与设备,特点,锚固方便，锚具面积小，便于在梁 体上分散布置；主要锚固钢丝束；锚固时钢丝的回缩量较大，应力损 失较其他锚具大；不能重复张拉和接长。,主要用于锚固钢丝束，也可锚固直径在14mm以下的预应 力粗钢筋。,图 镦头锚锚具工作示意图,（2）镦头锚,由锚杯和锚圈组成。,特点,受力明确，锚固可靠，不会滑丝；锚固时，预应力损失小；对钢丝的下料的长度要精确。,（3）钢筋螺纹锚具,主要用于锚固高强粗钢筋。,特点,受力明确，锚固可靠；构造简单，施工方便；能重复张拉和接长。,JM锚、群锚,（4）夹片锚具,JM锚由带单锥孔的锚环、夹片组成。,主要用于锚固钢绞线。,JM锚、群锚,（4）夹片锚具,群锚由带锥孔的锚板、夹片及铸铁喇叭形锚垫板所组成。,主要用于锚固钢绞线。,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,（5）固定端锚具,挤压锚具,图12-8 压头机的工作原理,压花锚具,图12-9 压花锚具,（6）连接器,图12-10 连接器构造a）锚头连接器 b）接长连接器,各种锚具都必须配置相应的张拉设备，才能顺利地进行张拉、锚固。与夹片锚具配套的张拉设备，是一种大直径的穿心单作用千斤顶（图12-11）。它常与夹片锚具配套研制。,图12-11 夹片锚张拉千斤顶安装示意图,三、千斤顶,12-2 预加应力的方法与设备,12-2 预加应力的方法与设备,四、预加应力的其他设备,1.制孔器,抽拔橡胶管 波纹管,2.水泥浆,金属波纹管,塑料波纹管,12-3 预应力混凝土结构的材料,一、预应力钢材,1.对预应力钢筋的要求,（1）强度要高。,（2）有较好的塑性。,（3）要具有良好的与混凝土粘结性能。,（4）应力松弛损失要低。,预应力钢材今后发展的总要求:,高强度、粗直径、低松弛、耐腐蚀,12-3 预应力混凝土结构的材料,图12-12 几种常见的预应力钢绞线 a）三股钢绞线 b）七股钢绞线 c）七股拔模钢绞线 d）无粘结钢绞线,2.预应力钢筋的种类,（1）钢绞线,12-3 预应力混凝土结构的材料,12-3 预应力混凝土结构的材料,12-3 预应力混凝土结构的材料,图12-13 几种常见的预应力高强钢丝 a）光面钢丝 b）两面刻痕钢丝 c）三面刻痕钢丝 d）无粘结钢丝束,（2）高强度钢丝,12-3 预应力混凝土结构的材料,应用范围：中、小型预应力混凝土构件 箱梁的竖向、横向预应力钢筋。,（3）精轧螺纹钢筋,12-3 预应力混凝土结构的材料,二、混凝土,1.对混凝土要求,能快硬、早强，以便能及早施加预应力，加快施工 进度，提高设备、模板等的利用率；,强度高，强度等级不应低于C40；,收缩和徐变小。,12-3 预应力混凝土结构的材料,(1)收缩、徐变对预应力混凝土结构的影响,2.收缩、徐变的影响及其计算,公路桥规建议的徐变系数计算式为：,(2)混凝土徐变变形,12-3 预应力混凝土结构的材料,混凝土名义徐变系数,表12-1,12-3 预应力混凝土结构的材料,12-3 预应力混凝土结构的材料,（3）混凝土的收缩变形,12-3 预应力混凝土结构的材料,三、混凝土的配制要求与措施,（1）严格控制水灰比。（2）注意选用高标号水泥并宜控制水泥用量不大于 500kg/m3。（3）注意选用优质活性掺合料。（4）加强振捣与养护。,
