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第十章预应力混凝土构件 第一节概述
一、预应力混凝土
在荷载作用下的受拉区混凝土预先施加确定的压应力,使其能够部
分或全部抵消由荷载产生的拉应力,这种利用混凝土较高的抗压能
力来弥补
其抗拉能
力的不足
,就是预
应力混凝
土的概念
。
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预应力混凝土-施加了预应力的混凝土;
一般钢筋混凝土-不施加顶应力的钢筋混凝土,也简称钢筋混疑土。
二、预应力混凝土的优点
1、预应力提高了构件的抗裂实力和刚度,使构件在运用荷载作用
下可以不出现裂缝或可以使裂缝宽度大大减小,有效地改善了构件
的运用性能,提高了构件的刚度,增加了结构的耐久性。
2、预应力混凝土接受高强材料,因而可以减小构件截面尺寸,减
少材料用量并降低结构物的自重。
3、预应力受弯构件在施加预应力的同时,可以使构件产生反拱,
减小了构件工作时的挠度。
4、预应力可以作为结构的一种拼装手段和加固措施。
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三、预应力混凝土的应用
1、工作中存在受拉区的构件,如受弯、轴心受拉、偏心受拉及大
偏心受压等构件;
2、大跨度结构,如大跨度桥梁、体育馆和车间以及机库等大跨度
建筑的屋盖、高层建筑结构的转换层等;
3、用于对抗裂有特殊要求的结构,如压力容器、压力管道、水工
或海洋建筑,还有冶金、化工厂的车间、构筑物等;
4、用于某些高耸建筑结构,如水塔、烟筒、电视塔等;
5、用于某些大量制造的预制构件,如常见的预应力空心楼板、预
应力预制桩等。
6、在一般的房屋结构中,假如建筑设计限定了层高、屋楼盖梁等
的高度,或者限定了某些其他构件的尺寸,使得一般钢筋混凝土构
件难以满足要求,也可以考虑运用预应力混凝土。
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四、预应力混凝土构件抗裂等级
由于各种预应力构件所处的环境不同、运用要求不同,抗裂平安储
备也不同,所以,规范将预应力混凝土构件的抗裂等级划分三级:
1、一级为严格要求不出现裂缝的构件;
2、二级为一般要求不出现裂缝的构件;
3、三级构件则允许在运用中开裂,但要求计算所得的裂缝宽度小
于限值。
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其次节施加预应力的方法
一、先张法
在浇筑混凝土之前张拉预应力筋的方法称为先张法;在浇筑混凝土
之后张拉预应力筋的方法称为后张法。
1、先张法的施工工序
(1)、先在台座上张拉预应力筋,并将它临时锚固在台座上;
(2)、架设模板,绑扎一般钢筋骨架,浇筑构件混凝土;
(3)、待混凝土达到要求的强度后,切断或放松预应力钢筋,让
钢筋的回弹力通过钢筋与混凝土间的粘结力传递给混凝土,使其获
得预压应力。
。
2、先张法主要适用于大批量生产以钢丝或d<16mm钢筋配筋的中、
小型构件,如常见的预应力混凝土楼板、轨枕、水管、电杆等。
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二、后张法
后张法是先浇筑构件混凝土,待混凝土结硬后,再张拉预应力筋的
方法。
1、后张法的施工工序
(1)、在制作构件时,预先在构件中留出穿预应力筋的孔道;
(2)、当构件混凝土达到规定强度(规范规定≥70%设计强度)
后,将预应力钢筋穿入预留孔道内,再将千斤顶支承于混凝土构件
端部,张拉钢筋,使构件也同时受到压缩;
(3)、待张拉到确定拉力后,即用特制的锚具将预应力钢筋锚固
于混凝土构件上,使混凝土获得并保持其压应力。
(4)、在预留孔道内压注水泥浆,以爱护钢筋不致锈蚀,并使钢
筋束与混凝土粘结成为整体。
。
2、后张法主要适用于以粗钢筋或钢绞线配筋的大型预应力构件,
如桥梁、屋架、屋面梁、吊车梁等。
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三、先张法构件与后张法构件的比较
1、先张法构件预应力筋的回弹力是通过钢筋与混凝土间的粘结力
传给混凝土的,在构件上无需任何锚具;后张法构件的钢筋回弹力
必需通过构件端部的锚具才能使混凝土建立起预压应力。因而锚具
必需恒久留在构件上。
2、先张法构件中的预应力钢筋可布置为直线形或折线形,多为直
线形。后张法构件中的预应力钢筋可以做成曲线形。
3、当以相同的张拉应力张拉钢筋时,两种方法在混凝土中所建立
的预压应力是不等的,先张法低,后张法高。在先张法构件切断或
放松预应力钢筋后,由于预应力钢筋回弹带动混凝土缩短,因而预
应力钢筋本身将缩短,应力将降低。在后张法中,混凝土的压缩与
张拉预应力钢筋同步发生,混凝土压缩造成的钢筋回弹随时得到补
偿,钢筋应力在张拉到预定的数值后不会再因混凝土压缩而减小。
所以,先张法构件混凝土截面上所建立的压应力常比后张法构件低。
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第三节预应力混凝土运用的材料和机具
一、钢筋
1、预应力钢筋必需接受高强度钢材;
2、要求钢筋具有较低的松弛率,以削减预应力的松弛损失;
3、预应力钢筋还应具有确定的塑性,即要求拉断时有确定的延长
率。尤其在低温或冲击环境下以及在抗震结构中,更应留意钢材的
塑性要求,否则可能产生脆性破坏。
4、施工工艺要求预应力钢筋有良好的可焊性和可镦性能。
5、先张法预应力混凝土结构构件要求预应力钢筋与混凝土之间有
较好的粘结性能。
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目前常用的预应力钢材有高强光面钢丝、刻痕钢丝、高强钢绞线和
热处理钢筋,以及强度等级较高的冷拉钢筋等。对于中小构件中的
预应力钢筋,也可接受冷拔中强钢丝和冷拔低碳钢丝。
二、混凝土
1、预应力构件运用的混凝土应具有高强度,这样才能充分利用高
强钢材,并减小截面和自重,进而减小结构上的荷载;
2、应具有较高的弹性模量和较小的徐变和收缩变形,以削减预应
力损失。
3、施工工艺要求混凝土快硬、早强,从而可尽早施加预应力,加
快施工进度。
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一般预应力构件的混凝土强度等级应不低于C30;当接受光面钢丝、
钢绞线和热处理钢筋作预应力筋时,混疑土强度等级应不低于C40。
同时要求预应力混凝土构件的混凝土内不得掺加对钢筋有侵蚀作用
的添加剂,如氯化钠、氯化钙等,还要求尽可能地接受干硬性混凝
土,并加强振捣与养护,以减小混凝土的收缩与徐变。
三、锚具和夹具
构件制成后能够取下重复运用的称为夹具;留在构件上不再取下的
称为锚具。夹具和锚具能家住或锚住钢筋,主要依靠摩阻、握裹和
承压锚固。
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