第十章 预应力混凝土构件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。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。一、概述一、概述10.1 预应力混凝土的概念10.1 预应力混凝土的概念第十章 预应力混凝土构件二、预应力混凝土的基本概念二、预应力混凝土的基本概念10.1 预应力混凝土的概念第十章 预应力混凝土构件在构件使用前，通过预加外力，使受拉区预先产生压应力，以抵消或减小外荷载产生拉应力，这样就可利用混凝土的抗压强度来弥补混凝土的抗拉强度不足的缺陷，达到防止受拉区混凝土过早开裂的要求，从而可提高截面抗弯刚度和减小裂缝宽度，甚至可以做到在使用荷载下不出现裂缝。10.1 预应力混凝土的概念第十章 预应力混凝土构件 预应力在日常生活中的应用木桶是用环向竹箍对桶壁预先施加环向压应力。当桶中盛 水后，水压引起的拉应力小于 预加压应力时，桶就不会漏水 。从书架上取下一叠书，由于受到双手施加的压 力，这一叠书就如同一横 梁，可以承担全部书的重 量。10.1 预应力混凝土的概念第十章 预应力混凝土构件预应力混凝土主要优点是： 抗裂性好，刚度大，节省材料，减小自重：延缓裂缝的出现， 减小裂缝宽度；截面刚度显著提高，挠度减小，可建造大跨度结 构。 提高构件的抗剪承载力：施加纵向预应力可延缓斜裂缝的形成 ，使受剪承载力得到提高。 卸载后的结构变形或裂缝可得到恢复：由于预应力的作用，使 用活荷载移去后，裂缝会闭合，结构变形也会得到复位。 提高构件的疲劳承载力：预应力可降低钢筋的疲劳应力比，增 加钢筋的疲劳强度。 提高受压构件的稳定性。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。10.1 预应力混凝土的概念第十章 预应力混凝土构件适用于对裂缝要求严格的结构；适用于跨度大、承受重型荷载的构件或动力荷载结构； 适用于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件； 预应力混凝土结构的应用 10.1 预应力混凝土的概念注意：预应力混凝土不能提高构件的承载能力。也就是说，当截面和材料相同时，预应力混凝土与普通钢筋混凝土受弯构件的承载能力相同，与受拉区钢筋是否施加预应力无关。第十章 预应力混凝土构件三、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：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。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 预应力混凝土的概念第十章 预应力混凝土构件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 预应力混凝土的概念本本 章章 目目 录录第十章 预应力混凝土构件施加预应力的方法分为两类先张法和后张法10.2 施加预应力的方法1 先张法 先张法的工序 将预应力钢筋用夹具固 定于台座或钢模上 支模、帮扎非预应力钢 筋、浇注混凝土 待混凝土达到预定强度 后，切断或放松钢筋，使 混凝土产生预压应力10.2 施加预应力的方法请看先张法工序第十章 预应力混凝土构件2 后张法 后张法的工序 浇筑混凝土构件，并在 构件中预留孔道 待混凝土达到预定强度 后，用千斤顶张拉钢筋， 用锚具将张拉端预应力钢 筋锚固 用压力泵将高强水泥浆 灌入预留孔道，使预应力 钢筋与孔道壁产生粘结力10.2 施加预应力的方法请看后张法工序第十章 预应力混凝土构件u 无粘结预应力钢筋是将预应力钢筋的外表面涂以沥清、油脂或其他润滑防锈材料，以减小摩擦力并防锈蚀，并用塑料套管或以纸带、塑料带包裹，以防止施工中碰坏涂层，并使之与周围混凝土隔离，而在张拉时可沿纵向发生相对滑移的后张预应力钢筋。特点：不需要预留孔道，也不必灌浆，施工简便、快速，造价较低，易于推广应用。后张无粘结预应力第十章 预应力混凝土构件后张无粘结预应力技术 用专用油脂涂在预应力钢筋表面并用塑料包裹 预先铺设无粘结预应力钢筋，然后浇筑混凝土 混凝土达到强度要求时张拉预应力筋，然后进行锚固后张无粘结预应力技术的关键点 一定要有非预应力钢筋 锚具的可靠性 高强钢丝的可靠度10.2 施加预应力的方法第十章 预应力混凝土构件预应力建立的条件钢筋与混凝土之间有可靠的力的传递，是保证混凝土受到预压的条件。 先张法是通过钢筋与混凝土之间的粘结力来传递预压力 后张法是依靠锚具来传递预压力 先张法构件建立预应力的条件粘结力传递长度后张法构件建立预应力的条件锚具锚固能力的可靠度10.2 施加预应力的方法本本 章章 目目 录录作业思考题第十章 预应力混凝土构件（3）锚具和夹具第十章 预应力混凝土构件预应力混凝土的材料及锚夹工 具第十章 预应力混凝土构件夹夹片式锚锚具第十章 预应力混凝土构件预应力混凝土的材料及锚夹工 具第十章 预应力混凝土构件预应力混凝土结构对钢筋的要求高强度 预应力混凝土构件在制作和使用过程中，由于 种种原因，会出现各种预应力损失，为了在扣除预应力损失后 ，仍然能使混凝土建立起较高的预应力值，需采用较高的张拉 应力，因此预应力钢筋必须采用高强钢筋（丝）；具有一定的塑性 为防止发生脆性破坏，要求预应方钢 筋在拉断时，具有一定的伸长率；良好的加工性能 即要求钢筋有良好的可焊性，以及钢 筋“镦粗”后并不影响原来的物理性能；与混凝土之间有较好的黏结强度 先张法构件的预应力 传递是靠钢筋和混凝土之间的黏结力完成的，因此需要有足够 的黏结强度。 预应力混凝土的材料10.3 预应力混凝土的材料第十章 预应力混凝土构件预应力混凝土结构对混凝土的要求强度高 预应力混凝土只有采用较高强度的混凝土 ，才能建立起较高的预压应力，并可减少构件截面尺寸， 减轻结构自重。对先张法构件，采用较高强度的混凝土可 以提高黏结强度，对后张法构件，则可承受构件端部强大 的预压力； 收缩、徐变小 这样可以减少由于收缩、徐变引起 的预应力损失；快硬、早强 这样可以尽早施加预应力，加快台座 、锚具、夹具的周转率，以利加快施工进度，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C30，采 用预应力钢绞线、高强钢丝和热处理钢筋时，混凝土强度 等级不低于C40。10.3 预应力混凝土的材料本本 章章 目目 录录第十章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件的构造要求 构造要求与张拉工艺、锚固措施、预应力钢筋的种类等 因素有关。 1、先张法预应力构件的构造要求 预应力钢筋（丝）的净间距 目的便于混凝土的浇注、保证钢筋（丝）与混凝土的粘 结锚固以及施加预应力的方便。 预应力钢筋的净距不应小于钢筋直径d及25mm； 预应力钢丝的净距不宜小于15mm。10.7 预应力混凝土构件的构造要求第十章 预应力混凝土构件 混凝土保护层厚度目的保证钢筋与混凝土的粘结强度，防止放松预应力钢 筋时出现纵向劈裂裂缝。 预应力钢筋对保护层厚度的要求同钢筋混凝土构件； 预应力光面钢丝的保护层厚度不应小于15mm 钢筋、钢丝的锚固 目的保证钢筋（丝）与混凝土之间有可靠的粘结力。 采用变形钢筋、刻痕钢丝、螺旋肋钢丝、钢绞线等。 10.7 预应力混凝土构件的构造要求第十章 预应力混凝土构件2、后张法预应力构件的构造要求 预留孔道的构造要求 孔道的布置应考虑张拉设备的尺寸、锚具尺寸及端部混凝土局 部受压的强度要求等因素。 孔道直径应比预应力钢筋束外径、钢筋对焊接头处外径及锥 形螺杆锚具的套筒等外径大1015mm，以便于穿入预应力钢筋 并保证孔道灌浆的质量。 孔道之间的净距不应小于25mm，孔道至构件边缘的净距不 应小于25mm及孔道的半径。 构件两端及跨中应设置灌浆孔或排气孔，其孔距不宜大于 12m。孔道灌浆所用的水泥砂浆强度等级不应低于M20，水灰比 宜为0.40.45，为减少收缩，宜掺入0.01%水泥用量的铝粉。 凡需要起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。10.7 预应力混凝土构件的构造要求第十章 预应力混凝土构件3、非预应力钢筋 预应力构件中为什么要配置非预应力筋呢？ 如果预应力钢筋 仅满足抗裂或裂缝控制要求，而不满足承 载力要求，需配置一定的非预应力钢筋。 对裂缝分布和开展宽度起到一定的限制作用。 保证构件具有一定的延性。 在后张法构件未施加预应力前进行吊装时，非预应力钢筋 的配置就显得十分重要。 在预拉区配置非预应力钢筋 ，可以防止施工阶段裂缝开展 过大。10.7 预应力混凝土构件的构造要求第十章 预应力混凝土构件第 一 讲 思 考 题1、为何钢筋混凝土构件采用高强度钢筋不合理，而预应力混凝土构件必须采用高强度材料？2、简述预应力混凝土的基本原理和特点。3、施加预应力的方法有哪几种？各有何优、缺点？