预应力混凝土的基本概念及材料

第十二章

预应力混凝土结构的基本概念及其材料 Basic Concept and Materials of PC Structure

本章主要内容：

?预应力混凝土结构的概念、特点、分类；

?预应力度、消压弯矩、全预应力混凝土结构、部分 预应力混凝土结构的基本概念；

?预应力混凝土结构的基本工作原理；

?先张法和后张法的施工工艺、相同和不同点；

?预应力混凝土结构对混凝土、预应力钢筋的要求； ?锚具的分类及其受力原理；

?预应力混凝土结构的三种概念的内涵。

§12.1 概述

一、钢筋砼结构的缺点

①需要带裂缝工作(使构件刚度下降，不能应用于不允许开裂的

结构中)

②无法充分发挥高强度钢筋及高标号混凝土的作用；

二、预应力混凝土的基本概念

以后张法简支梁为例

+

1.上面的算例说明：

１、由于预先给混凝土梁施加了预压力Ｎｙ，使混凝土梁在均布荷载 ｑ作用下，下缘产生的拉应力完全或部分被预压应力所抵消，因而可以 避免混凝土出现裂缝或推迟裂缝出。

２、钢筋始终处于高应力状态，故必须采用高强钢筋；混凝土应力也 很大，同样必须采用高强混凝土。

2.预应力混凝土结构

通过张拉钢筋等手段，事先对混凝土施加应力，以期抵销或部分

抵消使用荷载产生的应力，这种混凝土（结构）就称为预应力混凝土 （结构）。

3.预应力混凝土结构优缺点

优点：

（１）提高了构件的抗裂度和刚度。

（２）增强结构耐久性（durability）。

（３）采用高强材料，节约材料，降低造价，加大适用跨度。 （４）结构质量安全可靠。

（５）能促进桥梁新体系的发展。

缺点：

（１）工艺较复杂，对质量要求高。

（２）需要有一定的专门设备。

（３）预应力反拱不易控制。

（４）设计要求高。

4.预应力混凝土的分类

短期效应组合下

截面不出现拉应力全预应力混凝土构件

短期效应组合下截面

出现拉应力甚至开裂部分预应力混凝土构件

全预应力

部分预应力：A类

B类 按预应力度分

张拉钢筋并在

台座上固定

浇注混凝土构件

混凝土强度达设计 强度的70%以上时 剪断钢筋 浇混凝土构件，并 在构件中预留孔道 在构件中预留孔道 中穿钢筋并张拉

锚固灌浆

先张法

后张法 按施工工艺分

有粘结预应力混凝土

先张法生产的预应力混凝土构件以及后

张法张拉钢筋后在孔道中灌浆所生产的

预应力混凝土构件

特点

受力性能好，裂缝分布均匀，裂缝宽度较小

有粘结预应力混凝土

无粘结预应力混凝土

按有无粘结分

体内预应力混凝土 按预应力钢筋位置分

体外预应力混凝土

5. 张拉钢筋的方法

*直接张拉法：用千斤顶等机械工具

直接张拉预应力钢筋

*电热法：低电压强电流通过钢筋使

其发热伸长，达设计要求时断电

*连续配筋法：用旋转工作台将预应力筋缠绕于混凝土块体上或水池 壁上

*自张法：用自应力水泥制成混凝土，结硬时混凝土膨胀带动混凝土 中的钢筋一起伸长，在混凝土中产生压力

*直接加压法：用千斤顶直接在构件两端加力使其获得预压力

6.预应力原理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。

?木锯是利用预拉力来抵抗压力预先拧紧另一侧的绳子 使锯条预先受拉，如预加拉力大于锯木时产生的压力， 锯条就始终处于受拉状态，不会产生压曲失稳。

§12.2 预加应力的工艺与设备

一、先张法（pretensioning method）：

1、先张法工艺流程图

2、定义

先张法是先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。先张法所 用的预应力钢筋，一般可用高强钢丝、直径较小的钢铰线和小直 径的冷拉钢筋。

3、特点

靠钢筋和混凝土之间的粘结力来传递和保持预应力。

4、优点：

先张法生产工艺简单、工序少，效率高、质量容易保 证，适宜工厂化大批量生产。

5、缺点：

需要专门的张拉台座，基建投资较大。

先张法一般宜于生产直线配筋的中小型构件。

二、后张法（posttensioning method）

1、后张法工艺流程图