第九章：预应力混凝土构件设计

混凝土结构基本原理

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混凝土结构设计原理第9章 预应力混凝土构件设计 第九章主 页 目 录 上一章 下一章

预应力混凝土构件设计

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本章重点主 页

预应力混凝土的概念及其优点 ； 施加预应力的方法及预应力混凝土材 料的要求； 预应力损失的原因及其计算和组合； 预应力混凝土构件的受力性能分析； 预应力混凝土构件的截面设计。

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§9.1 预应力砼的基本知识

9.1.1 一般概念1. 预应力砼的基本原理：

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普砼的缺点： 在使用荷载下带裂缝工作，影响使用功能，耐 久、 刚度和抗疲劳性。

难以利用高强度钢筋。与wmax对应的 s = 200N/mm2。 帮 助 而高强钢丝强度可达1800N/mm2以上 。

混凝土结构基本原理 预应力砼的基本原理：

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预应力：在砼结构承受使用荷载之前的制作阶段 预先对砼施加应力。

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ep Np

pc

c

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全预应力砼

有限预应力砼

部分预应力砼

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图9-1 预应力的基本概念

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日常生活中有许多应用预应力的例子。主 页 目 录 上一章 下一章

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图9-2 预应力的日常应用

混凝土结构基本原理 2.预应力砼构件的受力特征： 提高了构件的抗裂性；

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预应力的大小可根据需要调整。

在使用荷载下，预应力砼构件基本处于弹性 工作阶段(未裂)。 施加预应力对构件的正截面承载力无明显影响。

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混凝土结构基本原理 3.预应力混凝土的优缺点： 优点： a. 提高构件的抗裂能力。

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b. 增大了构件的刚度，减小挠度，耐久性好，耐疲 劳，提高抗剪承载力。 c. 充分利用高强度材料的性能。预应力筋 Pu FPy d. 扩大了构件的使用范围：减轻自重，加大跨度， 提高适用能力。 缺点：成本高，材料质量要求高。工序复杂，技术 水平要求高。

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9.1.2预应力混凝土的分类根据制作、设计和施工的特点，预应力混凝土可以 有不同的分类： 1.先张法和后张法主 页 目 录 上一章 下一章

钢筋张拉先于混凝土浇筑—先张法 钢筋张拉后于混凝土浇筑—后张法2.全预应力和部分预应力 全截面受压—全预应力 部分截面受压—部分预应力 3.有粘结预应力和无粘结预应力 预应力筋与周围的混凝土粘结、握裹在一起—有粘结

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9.1.3预应力的建立方法1.先张法：主 页①张拉钢筋

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②浇注混凝土

③剪断钢筋

图9-3 先张法 张拉钢筋 支模、浇砼 砼达到一定强度 剪丝 产生预应力

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混凝土结构基本原理 2.后张法：

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主 页①浇注混凝土

目 录②穿钢筋、张拉、锚固

上一章③灌浆

图9-4 后张法

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浇砼，预留孔道 达到强度，穿筋 张拉钢筋， 帮 助 锚固 产生预应力 孔道灌浆

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9.1.4预应力砼构件的锚、夹具锚、夹具：用于固定钢筋构件制作完后，能取下重复使用–––夹具 用于永久固定钢筋、作为构件的一部分 –––锚具主 页 目 录 上一章 下一章

不同种类的锚具，有不同的固定原理。同时 所固定预应力筋不同，锚具则不同，回缩量也不同， 尺寸外形对构件的影响也不同。

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主 页(a) 张拉端 (b) 分散式固定端 (c) 集中式固定端 镦头锚具 锥塞式锚具

目 录 上一章QM

常 见 的 几 种 锚 具图9-6

XM

(a) JM12型锚具

(b) XM型与QM型锚具夹片

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帮 助(c) QM型单孔锚具 夹片式锚具 (d) QM型多孔锚具

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9.1.5预应力砼构件对材料的要求主 页

混凝土：一般要求不应低于C30,不宜低于 C40。目 录

钢筋：预应力钢筋宜采用钢丝、钢铰线和预应力螺 纹钢筋；普通钢筋宜采用HRB500、HRB400、 HRBF400、HRBF500 级钢筋，也可采用 HRB335级钢筋。下一章 上一章

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§9.2 预应力混凝土构件设计的一般规定

9.2.1 计算内容1.使用阶段计算： 承载力计算： 正截面：轴拉构件、受弯构件 斜截面：受弯构件 一级：严格不裂 裂缝控制验算： 二级：一般不裂 三级：允许不裂：裂缝宽度验算 抗裂度验算

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混凝土结构基本原理 2.施工阶段验算：

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指构件制作、运输、吊装等施工阶段承 载力、抗裂或裂缝宽度验算。

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9.2.2 张拉控制应力 con con:张拉钢筋时，张拉设备上的测力计所 指示的总张拉力/预应力筋面积。 上一章 下一章

con的确定原则：与预应力的施加方式及钢筋的强度标准值fptk有关。

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混凝土结构基本原理 确定 con时考虑的因素：

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con 。产生的预应力大，抗裂性好。

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con > 0.4 fptk(消除应力钢丝、钢绞线)

con > 0.5 fpyk(预应力螺纹钢筋) con 过高，可能引起张拉时个别钢丝拉断， 也只能适当；或Pcr 与 Pu 过于接近。 con 过高，施工阶段可能引起构件某些部分 受拉开裂或局部受压破坏。

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