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一、預應力的概念

預應力原理在木鋸上的應用

(a)木鋸；(b)木鋸各桿件分離圖；(c)鋸片的受力圖

美國混凝土協(xié)會(ACI)定義：預應力鋼筋混凝土是根據(jù)需要人為地引入某一 數(shù)值的反向荷載，用以部分或全部抵銷使用荷載的一種加筋混凝土。

定義二：在混凝土構(gòu)件承受外荷載之前，對其受拉區(qū)預先施加壓應力，就成為預應力混凝土。

一、預應力的基本概念

二、施加預應力的方法

先張法

1、先張法施工工序

鋼筋就位→張拉鋼筋→臨時固定鋼筋→澆筑混凝土并養(yǎng)護→放松鋼筋→鋼筋回縮→混凝土受預壓

2、先張法構(gòu)件預應力的傳遞
先張法構(gòu)件是通過預應力筋與砼之間的粘結(jié)力傳遞預應力。

3、先張法應用實例圖：長線法臺座

后張法

1、后張法施工工序

預留鋼筋孔道→澆筑混凝土→混凝土養(yǎng)護 →穿入鋼筋→張拉鋼筋 →用錨具錨固鋼筋→混凝土受預壓

后張法構(gòu)件是依靠其兩端的錨具錨住預應力鋼筋并傳遞預應力。

孔道灌漿的目的：

(a) 使預應力鋼材處于水泥漿的弱堿環(huán)境之中以防止受侵蝕；

(b) 使預應力筋與結(jié)構(gòu)混凝土之間產(chǎn)生粘結(jié)力；

(c) 填充孔道的空間以防止積水和凍水；

（5）孔道灌漿施工注意事項：

◆灌漿是預應力生產(chǎn)工藝中最重要的環(huán)節(jié)之一。灌漿開始用低壓（大約3個大氣壓），然后增加壓力直到灰漿從其他排漿孔流出為止。

◆灌漿必須連續(xù)進行，直到從排氣孔中流出的灰漿沒有氣泡并與灌入的灰漿具有同樣的稠度為止。

三、 預應力混凝土的材料及錨夾具

1、預應力鋼筋

1、預應力鋼筋的要求：強度高、塑性好、低松弛

★ 預應力鋼筋的強度越高越好。

★ 而且在預應力混凝土制作和使用過程中，由于種種原因，預應力筋中預先施加的張拉應力會產(chǎn)生損失，因此，為使得扣除應力損失后仍具有較高的張拉應力，也必須使用高強鋼筋（絲）作預應力筋。

★ 為避免在超載情況下發(fā)生脆性破斷，預應力筋還必須具有一定的塑性。同時還要求具有良好的加工性能，以滿足對鋼筋焊接、鐓粗的加工要求。

★ 對鋼絲類預應力筋，還要求具有低松弛性和與混凝土良好的粘結(jié)性能，通常采用‘刻痕’或‘壓波’方法來提高與混凝土粘結(jié)強度。

2、混凝土——預應力混凝土要求采用高強混凝土

1、預應力混凝土的要求：強度高、徐變收縮小、快速早強

★可以施加較大的預壓應力，提高預應力效率；

★有利于減小構(gòu)件截面尺寸，以適用大跨度的要求；

★具有較高的彈性模量，有利于提高截面抗彎剛度，減少預壓時的彈性回縮；

★徐變較小，有利于減少徐變引起的預應力損失；

★與鋼筋有較大粘結(jié)強度，減少先張法預應力筋的應力傳遞長度；

★有利于提高局部承壓能力，便于后張錨具的布置和減小錨具墊板的尺寸；

★強度早期發(fā)展較快，可較早施加預應力，加快施工速度，提高臺座、模具、夾具的周轉(zhuǎn)率，降低間接費用；

2、相關(guān)規(guī)范規(guī)定：

    一般預應力混凝土構(gòu)件的混凝土強度等級不低于C30，當采用高強鋼絲時不低于C40。

三、錨具和夾具

1、什么是錨夾具

錨具是預應力混凝土構(gòu)件錨固預應力筋的裝置，其對在構(gòu)件中建立有效的預應力起著至關(guān)重要的作用。

先張法中的錨具可以重復使用，也稱為夾具。

后張法中的錨具不能重復使用，永久留在構(gòu)件上，稱為錨具。

2、錨具的要求

對錨具的要求是：安全可靠、使用有效、節(jié)約鋼材及制作簡單。

◆足夠的強度和剛度；

◆ 預應力筋在錨具內(nèi)盡可能不產(chǎn)生滑移，以減少預應力損失；

◆構(gòu)造簡單，便于機械加工制作；

◆使用方便、節(jié)省材料、價格低廉；

3、常用的錨夾具

錨具按其構(gòu)造形式和錨固原理可分成三種類型：支承式、楔緊式及粘結(jié)力錨具

（1）支承式錨具

支承式錨具又分為兩種：螺桿螺帽型和鐓頭型；

A、螺桿螺帽型  

在粗鋼筋斷部用滾壓法加工螺紋、或焊接上一根螺絲桿，于張拉后利用螺母對螺桿的支撐作用將預應力筋錨固在鋼墊板上

螺桿螺帽型錨具

B、鐓頭錨  

用專門的鐓頭設備把高強鋼絲的端頭鐓粗成球形，將粗鐓頭支承在錨板孔端面形成錨固，如下圖所示。

A、錨塞式錨具  

如下圖所示為法國的弗萊西奈式鋼絞線錨具。

B、夾片式錨具  

將預應力筋用夾片楔緊在錐形錨孔中的錨具成為夾片式錨具，適用于單根和多根預應力束。

（3）粘結(jié)力錨具

該種錨具可用于錨固數(shù)十根鋼絲組成的鋼絲束。將鋼絲端頭彎成弧形，再用高標號的混凝土澆成一個粗頭，張拉后在與構(gòu)件的空隙中加入墊板，如圖所示。

四、 預應力混凝土的特點

1、提高了構(gòu)件的抗裂能力。

2、增大了構(gòu)件的剛度。

3、充分利用了高強度材料。

4、擴大了構(gòu)件的應用范圍。

5、工序多、施工復雜、需要張拉和錨具等設備

五、 預應力混凝土的發(fā)展

1、柱網(wǎng)最大的預應力工程——深圳車港工程

桁架柱網(wǎng)：16×25m 桁架跨度：45m

2、最大預應力鋼桁架工程——陜西西客站

3、層數(shù)最多的預應力工程（63層）——廣州國際大廈

4、高度最高的預應力工程青島中銀大廈 241m高，58層

5、面積最大的單體預應力工程是首都國際機場新航站樓工程8.8萬m2/層，總計：35萬m2

一、張拉控制應力和預應力損失

◆ 在張拉預應力筋對構(gòu)件施加預應力時，張拉設備（千斤頂油壓表）所控制的總張拉力Np,con除以預應力筋面積Ap得到的應力稱為張拉控制應力scon。

◆ 它是預應力筋在在構(gòu)件受荷以前所經(jīng)受的最大應力。

◆ 張拉控制應力scon取值越高，預應力筋對混凝土的預壓作用越大，可以使預應力筋充分發(fā)揮作用。

◆ 但scon取值過高，可能會在張拉時引起破斷事故，產(chǎn)生過大應力松弛。因此，《規(guī)范》規(guī)定了張拉控制應力限值[scon]。

二、預應力損失

◆ 預應力筋張拉后，由于混凝土和鋼材的性質(zhì)以及制作方法上原因，預應力筋中應力會從scon逐步減少，并經(jīng)過相當長的時間才會最終穩(wěn)定下來，這種應力降低現(xiàn)象稱為預應力損失。

◆ 由于最終穩(wěn)定后的應力值才對構(gòu)件產(chǎn)生實際的預應力效果。因此，預應力損失是預應力混凝土結(jié)構(gòu)設計和施工中的一個關(guān)鍵的問題。

◆ 過高或過低估計預應力損失，都會對結(jié)構(gòu)的使用性能產(chǎn)生不利影響。

由于預應力的通過張拉預應力筋得到，凡是能使預應力筋產(chǎn)生縮短的因素，都將引起預應力損失，主要有：

◆ 錨固損失：錨具變形引起預應力筋的回縮、滑移

◆ 摩擦損失：在預應力筋張拉過程中，后張法預應力筋與孔道壁之間的摩擦，先張法預應力筋與錨具之間以及折點處的摩擦，也會使張拉應力造成損失。

◆ 混凝土的收縮和徐變引起的損失

◆ 松弛損失：長度不變的預應力筋，在高應力的長期作用下會產(chǎn)生松弛，會引起預應力損失。

◆ 溫差損失：先張法中的熱養(yǎng)護引起的溫差損失

◆ 彈性壓縮損失：混凝土彈性壓縮，后張法中后拉束對先張拉束造成的壓縮變形而產(chǎn)生分批張拉損失等。

三、預應力損失的組合

預應力混凝土構(gòu)件從預加應力開始即需要進行計算，而預應力損失是分批發(fā)生的。因此，應根據(jù)計算需要，考慮相應階段所產(chǎn)生的預應力損失。

⑴混凝土預壓前完成的損失slI；

⑵混凝土預壓后完成的損失slII。

根據(jù)上述預應力損失發(fā)生時間先后關(guān)系，具體組合見表。

考慮到預應力損失計算的誤差，在總損失計算值過小時，產(chǎn)生不利影響，《規(guī)范》規(guī)定當總損失值sl =slI +slII小于下列數(shù)值時，按下列數(shù)值取用，

先張法構(gòu)件  100MPa

后張法構(gòu)件  80MPa

長按，關(guān)注本微！

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