學習情境一 預應力混凝土結構的基本概念及材料

項目二項目二預應力混凝土結構預應力混凝土結構學習情境一 預應力混凝土結構的基本概念及材料學習目標：學習目標：知道預應力混凝土結構的分類及各自的特點；知道預應力結構中鋼筋及混凝土材料的特點與要求。能力目標：能力目標：掌握預應力混凝土結構特點及材料性質來進行設計施工。子學習情境一子學習情境一 預應力混凝土的基本概念與特點預應力混凝土的基本概念與特點 一、預應力砼結構的基本原理一、預應力砼結構的基本原理n基本概念基本概念:n事先人為地在砼或鋼筋砼中引入內部應力，事先人為地在砼或鋼筋砼中引入內部應力，其數(shù)值和分布恰好能將使用荷載產(chǎn)生的應力其數(shù)值和分布恰好能將使用荷載產(chǎn)生的應力抵消到一個合適程度的配筋砼抵消到一個合適程度的配筋砼.預應力混凝土結構的基本原理預應力混凝土結構的基本原理n 通過預壓力避免混凝土開裂，使梁全截面通過預壓力避免混凝土開裂，使梁全截面參與工作，改善了梁中混凝土的抗拉性能，達參與工作，改善了梁中混凝土的抗拉性能，達到充分利用高強鋼材性能的目的。到充分利用高強鋼材性能的目的。二、二、預應力混凝土結構特點預應力混凝土結構特點優(yōu)點優(yōu)點:、提高了構件的抗裂度和剛度、提高了構件的抗裂度和剛度；、可以節(jié)省材料，減少自重、可以節(jié)省材料，減少自重；、可以減小混凝土梁的豎向剪力和主拉應力；、可以減小混凝土梁的豎向剪力和主拉應力；、結構質量安全可靠、結構質量安全可靠;、預應力可做為結構構件連接的手段，促進了、預應力可做為結構構件連接的手段，促進了 橋梁結構新體系與施工方法的發(fā)展。橋梁結構新體系與施工方法的發(fā)展。缺點：缺點：n1工藝較復雜，對施工質量要求高工藝較復雜，對施工質量要求高,需要配備需要配備技術較熟練的專業(yè)隊伍技術較熟練的專業(yè)隊伍;n 2需要有一定的專門設備需要有一定的專門設備;n3預應力反拱度不易控制預應力反拱度不易控制;n4.預應力混凝土結構的開工費用較大，對于跨預應力混凝土結構的開工費用較大，對于跨徑小、構件數(shù)量少的工程，成本較高。徑小、構件數(shù)量少的工程，成本較高。子學習情境二子學習情境二 預應力混凝土結構的材料預應力混凝土結構的材料n一、混凝土n混凝土強度等級不應低于C40，高強混凝土。n預應力鋼筋混凝土結構構件對混凝上的要求比普通鋼筋混凝土要高，主要要求如下：n強度高n 勻質性好。n 快硬、早強。n 收縮和徐變小，以減小預應力損失。二、鋼筋n在預應力混凝土構件中有非預應力鋼筋和預應力鋼筋。1、非預應力鋼筋 預應力混凝土構件中的非預應力鋼筋與普通鋼筋混凝土結構所用的鋼筋品種和級別相同，其力學性能也與普通鋼筋混凝土結構中鋼筋的物理力學性能一致。非預應力鋼筋宜采用HRB335級和HRB400級熱軋鋼筋。在部分預應力混凝土構件中非預應力鋼筋與預應力鋼筋一同作為主筋(混合配筋)、這樣能顯著改善梁的延性和變形性能。n2、預應力鋼筋n（1）對預應力鋼筋的要求n強度高。n先張法構件是靠鋼筋與混凝土之間的粘結力來傳遞預應力的，因此在先張法中預應力鋼筋與混凝土之間必須有較高的粘著自錨強度，以防止鋼筋在混凝土中滑移。n預應力鋼材要有足夠的塑性和良好的加工性能。n應力松弛損失要低。n（2）常用預應力鋼筋的種類n預應力鋼筋通常采用；高強鋼絲，鋼絞線，精軋螺紋鋼筋。n3、非鋼材的預應力筋n用作預應力筋的非鋼材材料主要是纖維增強塑料(Fiber Reinforced Plasfcs，簡稱FRP)。纖維增強塑料(FRP)的生產(chǎn)是將多股連續(xù)纖維以環(huán)氧樹脂等作為基底材料進行膠合、擠壓、拉拔而成型的復合材料。n纖維增強塑料具有強度高、質量輕的特點子學習情景三子學習情景三 預應力混凝土的分類預應力混凝土的分類 l預應力度的定義預應力度的定義n也可定義為：也可定義為：=M0/Mspe 扣除全部扣除全部預應預應力力損損失后的失后的預預加力加力在構件抗裂在構件抗裂邊緣產(chǎn)邊緣產(chǎn)生的生的預壓應預壓應力力 sl 由作用短期效由作用短期效應組應組合合產(chǎn)產(chǎn)生的構件生的構件抗裂抗裂邊緣邊緣的法向的法向應應力力。消消壓壓彎矩，也就是消除構件控制截面受拉區(qū)彎矩，也就是消除構件控制截面受拉區(qū)邊緣邊緣混凝土的混凝土的預壓應預壓應力力,使其恰好使其恰好為為零零時時的彎矩；的彎矩；s按短期效按短期效應組應組合合計計算的彎矩算的彎矩值值；全全預應力混凝土預應力混凝土部分預應力混凝土部分預應力混凝土鋼筋混凝土鋼筋混凝土2.2.加筋混凝土結構的分類加筋混凝土結構的分類：沿預應力方向的正截面不出：沿預應力方向的正截面不出 現(xiàn)拉應力，即現(xiàn)拉應力，即：沿預應力方向的正截面出：沿預應力方向的正截面出現(xiàn)拉應力或出現(xiàn)不超過規(guī)定現(xiàn)拉應力或出現(xiàn)不超過規(guī)定寬度的裂縫，即寬度的裂縫，即：不施加預應力的混凝土結構，：不施加預應力的混凝土結構，即即部分部分預應預應力混凝土構件分力混凝土構件分為為以下兩以下兩類類：類類：構構件件控控制制截截面面混混凝凝土土的的拉拉應應力力，不不超超過過規(guī)規(guī)定定的限的限值值。類類：構構件件正正截截面面混混凝凝土土的的拉拉應應力力允允許許超超過過類類構構件件規(guī)規(guī)定定的的限限值值或或出出現(xiàn)現(xiàn)不不超超過過寬寬度度限限值值的的裂裂縫縫時時，其其裂裂縫縫不得超不得超過過允允許許。二、有粘結預應力與無粘結預應力混凝土結構二、有粘結預應力與無粘結預應力混凝土結構1、有粘結預應力混凝土結構、有粘結預應力混凝土結構n按照張拉鋼筋與澆搗混凝土的先后次序分按照張拉鋼筋與澆搗混凝土的先后次序分為：為：n先張法先張法n后張法后張法n（1）先張法預應力混凝土結構）先張法預應力混凝土結構（一）先張法：（一）先張法：na a、定義、定義：n先張拉鋼筋，后澆筑混凝土，靠粘結力傳力。先張拉鋼筋，后澆筑混凝土，靠粘結力傳力。nb、適用范圍、適用范圍n直線配筋的中小型構件直線配筋的中小型構件nc、所需設備：、所需設備：千斤頂、臺座千斤頂、臺座nd、施工工序、施工工序先張法先張法先張法：先張法：n、特點：、特點：n優(yōu)點：優(yōu)點：1）工序簡單）工序簡單 2）不必耗費錨具）不必耗費錨具 3）質量較穩(wěn)定）質量較穩(wěn)定n缺點：缺點：1）僅適于中、小跨徑結構）僅適于中、小跨徑結構 2）需臺座和預制場地）需臺座和預制場地（2)、后張法：、后張法：na、定義：、定義：n先澆筑砼，后張拉力筋并錨固，靠錨具來傳遞先澆筑砼，后張拉力筋并錨固，靠錨具來傳遞并保持預加力并保持預加力nb、適用范圍：、適用范圍：n既可以就地澆筑，又可以預制裝配。既可以就地澆筑，又可以預制裝配。n適宜于曲線配筋的大型構件制作。適宜于曲線配筋的大型構件制作。nc、施工工序、施工工序nd、特點：、特點：n優(yōu)點：優(yōu)點：1）無需臺座）無需臺座 2）適宜大跨度和曲線配筋）適宜大跨度和曲線配筋n缺點：缺點：1）工藝復雜）工藝復雜 2）錨具用量大）錨具用量大n后張與先張的區(qū)別后張與先張的區(qū)別：施工工藝不同，建立預應力的方法也不同。后張施工工藝不同，建立預應力的方法也不同。后張法是靠工作錨具來傳遞和保持預加應力的；先張法法是靠工作錨具來傳遞和保持預加應力的；先張法則是靠粘結力來傳遞并保持預加應力的。則是靠粘結力來傳遞并保持預加應力的。后張法：后張法：2、無粘接預應力混凝土結構 目前最常見的預應力結構有無粘結預應力混凝目前最常見的預應力結構有無粘結預應力混凝土結構，屬后張法一種。鋼筋表面涂膜防腐蝕土結構，屬后張法一種。鋼筋表面涂膜防腐蝕油脂，與混凝土一同澆筑。避免預留孔洞油脂，與混凝土一同澆筑。避免預留孔洞，穿，穿筋，灌漿繁雜過程。適用于跨度大于筋，灌漿繁雜過程。適用于跨度大于6 m的樓的樓板及大跨度梁。板及大跨度梁。無粘結預應力束無粘結預應力束思考題與習題n1名詞解釋：n預應力混凝土結構；全預應力混凝土；部分預應力混凝土A類構件；部分預應力混凝土B類構件；先張法；后張法；預應力度n2我國的工程中的按預應力度的概念對加筋混凝土是如何分類的？n3什么是無粘結預應力混凝土？無粘結預應力混凝土結構有哪些優(yōu)點？n4何謂預應力混凝土？與普通鋼筋混凝土構件相比，預應力混凝土構件有何優(yōu)缺點n5為什么預應力混凝土構件必須采用高強鋼材，且應盡可能采用高強度等級的混凝土？n6施加預應力的方法有哪幾種？先張法和后張法的區(qū)別何在？試簡述它們的優(yōu)缺點及應用范圍。