《混凝土结构设计原理》课程PPT教学课件：第十章 预应力混凝土构件

第十章预应力混凝土构件

第十章 预应力混凝土构件

10.1概述 10.1.1预应力混凝土的概念 钢筋混凝土受拉与受弯等构件,由于混凝土抗拉 强度及极限拉应变值都很低,所以在使用荷载作用下, 通常是带裂缝工作的。因而对使用上不允许开裂的构 件,不能充分利用受拉钢筋的强度。为了要满足变形 和裂缝控制的要求,则需增大构件的截面尺寸和用钢 量,这将导致自重过大,使钢筋混凝土结构用于大跨 度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济

钢筋混凝土受拉与受弯等构件，由于混凝土抗拉 强度及极限拉应变值都很低，所以在使用荷载作用下， 通常是带裂缝工作的。因而对使用上不允许开裂的构 件，不能充分利用受拉钢筋的强度。为了要满足变形 和裂缝控制的要求，则需增大构件的截面尺寸和用钢 量，这将导致自重过大，使钢筋混凝土结构用于大跨 度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。 10.1概述 10.1.1 预应力混凝土的概念

因而,钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋是不能发 挥其作用的。而提高混凝土强度等级对提高构件的抗裂 性能和控制裂缝宽度的作用也不大。 预应力混凝土结构就是构件在承受外荷载之前,人 为地预先通过张拉钢筋对结构使用阶段产生拉应力的混 凝土区域施加压力,构件承受外荷载后,此项预压应力 将抵消一部分或全部由外荷载所引起的拉应力;从而推 迟裂缝的出现和限制裂缝的开展。 预应力混凝土结构与普通混凝土结构相比,其主要优 是 ①提高构件的抗裂度,改善了构件的受力性能。因 此适用于对裂缝要求严格的结构;

预应力混凝土结构就是构件在承受外荷载之前，人 为地预先通过张拉钢筋对结构使用阶段产生拉应力的混 凝土区域施加压力，构件承受外荷载后，此项预压应力 将抵消一部分或全部由外荷载所引起的拉应力；从而推 迟裂缝的出现和限制裂缝的开展。 预应力混凝土结构与普通混凝土结构相比,其主要优 点是： ①提高构件的抗裂度，改善了构件的受力性能。因 此适用于对裂缝要求严格的结构； 因而，钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋是不能发 挥其作用的 。而提高混凝土强度等级对提高构件的抗裂 性能和控制裂缝宽度的作用也不大

②由于采用了高强度混凝土和钢筋,从而节省材料 和减轻结构自重,因此适用于跨度大或承受重型荷载的 构件; ③提高了构件的刚度,减少构件的变形,因此适用 于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件 ④提高了结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能 力。 预应力混凝土结构的缺点是需要增设施加预应力的 设备,制作技术要求较高,施工周期较长

②由于采用了高强度混凝土和钢筋，从而节省材料 和减轻结构自重，因此适用于跨度大或承受重型荷载的 构件； ③提高了构件的刚度，减少构件的变形，因此适用 于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件； ④提高了结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能 力。 预应力混凝土结构的缺点是需要增设施加预应力的 设备，制作技术要求较高，施工周期较长

pc A12 m h 2 C M h n ne h P P 预应力混凝土结构受力示意图

2 h I N e A Np p p pc  = +  2 h I M c  =  ) 2 ( 2 h I N e A h N I M p p p b c p c =  − +   = − 预应力混凝土结构受力示意图

10.1.2预应力混凝土的分类 按照使用荷载下对截面拉应力控制要求的不同, 预应力混凝土结构构件可分为三种: ①全预应力混凝土 全预应力混仝凝土是指在各种荷载组合下构件截 面上均不允许出现拉应力的预应力混凝土构件。大致 相当于裂缝控制等级为一级的构件 ②有限预应力混凝土 有限预应力混凝土是按在短期荷载作用下,容许混 凝土承受某一规定拉应力值,但在长期荷载作用下,混 凝土不得受拉的要求设计。相当于裂缝控制等级为二级 的构件

10.1.2 预应力混凝土的分类 按照使用荷载下对截面拉应力控制要求的不同， 预应力混凝土结构构件可分为三种： ①全预应力混凝土 全预应力混全凝土是指在各种荷载组合下构件截 面上均不允许出现拉应力的预应力混凝土构件。大致 相当于裂缝控制等级为一级的构件。 ②有限预应力混凝土 有限预应力混凝土是按在短期荷载作用下，容许混 凝土承受某一规定拉应力值，但在长期荷载作用下，混 凝土不得受拉的要求设计。相当于裂缝控制等级为二级 的构件

③部分预应力混凝土 部分预应力混凝土是按在使用荷载作用下,容许出 现裂缝,但最大裂宽不超过允许值的要求设计。相当于 裂缝控制等级为三级的构件。 全预应力混凝土构件具有抗裂性和抗疲劳性好、刚度 大等优点,但也存在构件反拱值过大,延性差,预应力钢 筋配筋量大,施加预应力工艺复杂、费用高等主要缺点。 因此适当降低预应力,做成有限或部分预应力混凝土构件, 即克服了上述全预应力的缺点,同时又可以用预应力改善 钢筋混凝土构件的受力性能。 有限或部分预应力混凝士介于全预应力混凝土和钢筋 混凝土之间,有很大的选择范围,设计者可根据结构的功 能要求和环境条件,选用不同的预应力值以控制构件在使 用条件下的变形和裂缝,并在破坏前具有必要的延性,因 而是当前预应力混凝土结构的一个主要发展趋势

③部分预应力混凝土 部分预应力混凝土是按在使用荷载作用下，容许出 现裂缝，但最大裂宽不超过允许值的要求设计。相当于 裂缝控制等级为三级的构件。 全预应力混凝土构件具有抗裂性和抗疲劳性好、刚度 大等优点，但也存在构件反拱值过大，延性差，预应力钢 筋配筋量大，施加预应力工艺复杂、费用高等主要缺点。 因此适当降低预应力，做成有限或部分预应力混凝土构件， 即克服了上述全预应力的缺点，同时又可以用预应力改善 钢筋混凝土构件的受力性能。 有限或部分预应力混凝土介于全预应力混凝土和钢筋 混凝土之间，有很大的选择范围，设计者可根据结构的功 能要求和环境条件，选用不同的预应力值以控制构件在使 用条件下的变形和裂缝，并在破坏前具有必要的延性，因 而是当前预应力混凝土结构的一个主要发展趋势

10.1.3施加预应力的方法 ①先张法:先张法就是张拉钢筋先于混凝土构件 浇筑成型的方法。先张法构件中,预应力是靠钢筋和 混凝土之间的黏结力传递。但是这种力的传递:过程, 需要经过一段传递长度L才能完成。先张法预应力混凝 土构件,预应力是靠钢筋与混凝土之间的粘结力来传 递的 必财易 先张法

①先张法：先张法就是张拉钢筋先于混凝土构件 浇筑成型的方法。先张法构件中，预应力是靠钢筋和 混凝土之间的黏结力传递。但是这种力的传递：过程， 需要经过一段传递长度 l tr才能完成。 10.1.3 施加预应力的方法 先张法 先张法预应力混凝 构件，预应力是靠钢筋与混凝土之间的粘结力来传 递的。 土

传递长度l

②后张法:后张法就是在构件浇筑成型后再张拉钢筋 的施工方法。后张法构件中,预应力主要靠钢筋端部 的锚具来传递。 后张法

②后张法：后张法就是在构件浇筑成型后再张拉钢筋 的施工方法。后张法构件中，预应力主要靠钢筋端部 的锚具来传递。 后张法