钢筋混凝土及砌体结构-第10章预应力混凝土构.ppt
钢筋混凝土及砌体结构,第10章 预应力混凝土构件,内容提要,1.概述2.预应力混凝土构件设计的一般规定3.预应力混凝土轴心受拉构件4.预应力混凝土构件的基本构造要求,1.概述,(1)预应力混凝土的基本原理,A.普通钢筋混凝土的抗裂性能,由裂缝宽度计算公式可知，钢筋应力大，则裂缝宽度也大。若裂缝宽度控制在0.20.3mm，则钢筋应力需控制在约250MPa。因混凝土的抗拉强度和极限拉应变也很低，若构件不允许开裂，则钢筋应力仅有约2030MPa。由此可见，由于抗裂要求，无法使高强钢筋的强度得到充分发挥。此外，普通钢筋混凝土构件的刚度要求也限制了高强钢筋强度的发挥。,1.概述,(1)预应力混凝土的基本原理,B.预应力钢筋混凝土的基本原理,由图可知，由于预应力钢筋在混凝土中所产生的预压应力，可以抵消荷载在混凝土中所产生的预拉应力，从而可提高构件的刚度和抗裂性能，并可充分利用高强材料的强度。,1.概述,(1)预应力混凝土的基本原理,C.预应力钢筋混凝土的分类,根据是否允许截面上产生拉应力，分为全预应力混凝土和部份预应力混凝土；根据预应力钢筋是否和构件混凝土有粘结，分为有粘结预应力混凝土与无粘结预应力混凝土。,全预应力混凝土截面无拉应力,部份预应力混凝土截面有拉应力,有粘结预应力,无粘结预应力,1.概述,(2)施加预应力的方法,A.先张法,先张拉预应力筋=浇筑混凝土=混凝土达到预定强度后切断钢筋,1.概述,(2)施加预应力的方法,B.后张法,先浇筑混凝土=混凝土达到预定强度后张拉预应力筋=锚固固定预应力筋,1.概述,(2)施加预应力的方法,C.电热张拉法,将低压强电流通过预应力钢筋，使其加热伸长，然后利用断电钢筋降温冷却回缩来建立预压应力。,D.化学法,利用膨胀水泥来实现，主要用于压力管道等预制装配式构件，还未广泛使用。,膨胀水泥,压力管道,1.概述,(3)预应力混凝土构件的锚具和夹具,A.螺丝端杆锚具,多用于较粗直径的预应力钢筋，它是在单根预应力钢筋的两端各焊上一根短的螺丝杆，并套以螺帽及垫板。,1.概述,(3)预应力混凝土构件的锚具和夹具,B.镦头锚具,利用预应力铜线的粗镦头来锚固钢丝，适用于锚固多根直径1018mm的钢筋或平行钢丝束。,1.概述,(3)预应力混凝土构件的锚具和夹具,C.钢质锥型锚具,由锚环和锚塞组成，依靠摩擦力将预应力筋拉力传到锚环，再传到混凝土。可用于张拉端，也可用于固定端。适用于多根512mm的平行铜线束或多根1315mm的平行钢绞线束。,1.概述,(3)预应力混凝土构件的锚具和夹具,D.JM型锚具,由锚环和夹片组成，依靠摩擦力将预应力筋拉力传到夹片，夹片依靠其斜面上的承压力将拉力传到锚环，再传到混凝土。预应力筋各自独立地锚固于夹片的各个锥孔内，任何一组夹具滑移、碎裂或预应力筋拉断，都不会影响其它预应力筋的锚固。可用于张拉端，也可用于固定端。适用于较粗的钢筋和钢绞线。,1.概述,(3)预应力混凝土构件的锚具和夹具,E.QM型锚具,与XM型锚具不同之点:锚孔是直的，锚板顶面是平的，夹片为三片式，垂直开缝，夹片内侧有倒锯形细齿。QM型锚具适用于锚固431j12和319j15钢绞线束。,1.概述,(3)预应力混凝土构件的锚具和夹具,F.XM型锚具,与QM型锚具相似，利用楔形夹片，将每根钢绞线独立地锚固在带有锥形的锚环上，形成一个独立的锚固单元。但XM型锚具的夹片为斜开缝，可锚固更多根数钢绞线的预应力束，常用于大型预应力混凝土结构。,1.概述,(4)预应力混凝土对材料的要求,A.对预应力筋的要求,a.高强度,以获得较高的预压应力和抵消部份预应力损失。,b.具有一定塑性,以避免脆性破坏，保证在破坏前有较大的变形能力。在低温环境和受冲击荷载时，更应注意其塑性和冲击韧性的要求。,c.良好加工性能,包括冷拉、冷拔和焊接性能等。,d.与砼有较好粘结性能,先张法等有粘结预应力是通过预应力与混凝土的粘结力来建立预应力的。可通过刻痕、压波、捻成钢铰线增大粘结力。,高强度,良好塑性,冲击韧性,冷拉,冷拔,焊接,刻痕钢线,钢铰线,1.概述,(4)预应力混凝土对材料的要求,B.目前使用的主要预应力筋,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,421 混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：4 预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。,1.概述,(4)预应力混凝土对材料的要求,B.目前使用的主要预应力筋,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,421 混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：4 预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。,1.概述,(4)预应力混凝土对材料的要求,C.对混凝土的要求,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,412预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。,a.高强度,以获得较高的预压应力、粘结力、局压承载力、减小截面与自重。,b.收缩俆变小,以减小预应力损失。,c.快硬早强,以加快施工进度。,D.规范对混凝土的要求,高强度,收缩,俆变,早强,1.概述,(5)预应力混凝土构件的优缺点,A.优点,a.抗裂性好,预应力筋在混凝土中产生的预压应力可以抵消荷载产生的拉应力。,b.可充分利用强度，减轻自重,预应力要求采用高强材料。强度高，承载力大，可减轻自重。,c.提高抗剪能力,主要是预压应力降低了构件的主拉应力。,d.提高抗疲劳强度,受荷前，预应力筋已有很大的预拉应力，因此，在循环荷载作用下，预应力筋的应力循环幅度降低。,e.经济性好,比普通钢筋混凝土节省2040%的混凝土、3060%的主筋；比钢结构节省一半以上造价。,B.缺点,对施工器械和技术要求较高，工序多而复杂，设计计算复杂，抗震性能较差，材料单价较高。,1.概述,(6)预应力混凝土结构的发展,A.国外发展,a.19世纪后期提出,b.20世纪30年代真正发展,高强钢材大量生产，锚具性能提高，设计理论得到发展和完善，用于工业建筑、桥梁、轨枕、水池等结构和构件。,c.目前,广泛用于各个工程结构领域。,B.国内发展,采用冷拉钢筋作为预应力筋，用于屋架、吊车梁等工业厂房构件。,但当时材料强度低、锚具性能差，对混凝土收缩、徐变及预应力损失认识不够。,a.20世纪50年代后期起步,b.20世纪70年代用于民用建筑,在民用建筑中开始推广冷拔低碳钢丝配筋的预制预应力混凝土中小型构件。,c.20世纪80年代后由构件转向结构,高强钢丝与钢铰线配筋的现代预应力混凝土出现，我国预应力技术从单个构件发展到结构的新阶段。,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(1)张拉控制应力,A.定义,在张拉预应力钢筋时所控制的最大应力值，为张拉力与预应力钢筋面积之比。,B.张拉控制应力过低的坏处,构件预压应力不大甚至无法抵消预应力损失，构件抗裂不佳。,C.张拉控制应力过高的坏处,a.张拉时拉区开裂,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(1)张拉控制应力,C.张拉控制应力过高的坏处,b.开裂荷载接近破坏荷载，破坏前无明显预兆,c.后张法中可能引起局压破坏,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(1)张拉控制应力,C.张拉控制应力过高的坏处,d.超张拉时可能导致预应力钢筋屈服或拉断,冷拉预应力钢筋可能达到屈服,钢丝或钢铰线应力钢筋可能被拉断,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(2)张拉控制应力的确定原则,A.有明显流幅的软钢可定得高些，无明显流幅的硬钢可定得低些,有明显流幅的软钢,无明显流幅的硬钢,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(2)张拉控制应力的确定原则,B.后张法无需考虑预应力钢筋截断时的回缩损失可定得低些，先张法需考虑预应力钢筋截断时的回缩损失可定得高些,后张法,先张法,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(2)张拉控制应力的确定原则,C.规范对张拉控制应力的规定,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,1013 预应力筋的张拉控制应力con应符合下列规定：1 消除应力钢丝、钢绞线：con0.75fptk(10131)2 中强度预应力钢丝：con0.70fptk(10132)3 预应力螺纹钢筋：con0.85fpyk(10133)式中：fptk预应力筋极限强度标准值；fpyk预应力螺纹钢筋屈服强度标准值。消除应力钢丝、钢绞线、中强度预应力钢丝的张拉控制应力值不应小于0.4fptk；预应力螺纹钢筋的张拉应力控制值不宜小于0.5fpyk。当符合下列情况之一时，上述张拉控制应力限值可相应提高0.05fptk或0.05fpyk；1)要求提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受压区内设置的预应力筋；2)要求部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力筋与张拉台座之间的温差等因素产生的预应力损失。,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,A.预应力损失的类型,a.锚具变形和预应力钢筋内缩损失,先张法的锚具变形和预应力筋回缩损失,后张法预应力钢筋端部曲线段因锚具变形和钢筋回缩的损失,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,A.预应力损失的类型,b.后张法预应力筋与孔道间的摩擦损失,c.先张法蒸汽养护时预应力筋与台座间的温差损失,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,A.预应力损失的类型,d.预应力筋应力松驰的损失,e.混凝土的收缩和徐变引起的损失,受压混凝土的收缩、弹性与徐变变形,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,A.预应力损失的类型,f.环形构件由于径向变形的损失,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,a.变形与回缩损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,a.变形与回缩损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,a.变形与回缩损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,a.变形与回缩损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,a.变形与回缩损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,a.变形与回缩损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,a.变形与回缩损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,其余形状预应力钢筋的变形与回缩损失计算详见规范附录J,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,b.摩擦损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,b.摩擦损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,b.摩擦损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,c.温差损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,d.松驰损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,注：,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,e.收缩徐变损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,e.收缩徐变损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,e.收缩徐变损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,e.收缩徐变损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,e.收缩徐变损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,e.收缩徐变损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,e.收缩徐变损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,e.收缩徐变损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,e.收缩徐变损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,B.预应力损失的计算,f.环向损失,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,C.预应力损失的减防措施,a.变形与回缩损失,使用变形和使预应力筋回缩小的锚具；并尽少用垫板,在先张法中增加台座的长度，当台座长度超过100m时此项损失可忽略不计,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,C.预应力损失的减防措施,b.摩擦损失,两端张拉,超张拉,超张拉程序：0=拉至1.1con=保持2min=降至0.85con=con对应的应力分布曲线：AB=EHD=FGHD=FGHD=CGHD,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,C.预应力损失的减防措施,c.温差损失,采用两次升温养护：先控制养护温差（台座与混凝土的温差）不超过20度，待混凝土强度达到C7.5C10后，再逐渐升温至规定的养护温度。,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,C.预应力损失的减防措施,c.温差损失,在钢模上张拉：养护时，钢模与预应力筋温度相同，不会产生温差损失。,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,C.预应力损失的减防措施,d.松驰损失,采用超张拉：因为钢筋在高应力下、短时间内即可完成其在低应力下、长时间内的损失。超张拉程序：0=1.03con或1.05con=保持2min=con,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(3)预应力损失及减防措施,C.预应力损失的减防措施,e.收缩徐变损失,减防措施：采用高强水泥、减小水泥用量、降低水灰比、采用干硬性混凝土；选择级配好的骨料、充分振实混凝土、加强养护养护等。,2.预应力混凝土构件设计的一般规定,(4)预应力损失的组合,A.第一批损失与第二批损失,通常把在混凝土预压前出现的预应力损失称为第一批损失，以lI表示；把在混凝土预压后出现的预应力损失称为第二批损失，以lII表示。,B.各阶段预应力损失的组合,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(1)截面应力分析,A.先张法构件,在台座上穿预应力钢筋,a.施工阶段,张拉预应力钢筋,p=0；pc=-；s=-,p=con；pc=-；s=-,完成第一批损失（变形回缩、摩擦、温差与松驰）,p=con-lI；pc=0；s=0,放松预应力钢筋,p=con-lI-EppcI；pcI=(con-lI)Ap/A0；sI=-EspcI；Np0I=(con-lI)Ap,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(1)截面应力分析,A.先张法构件,a.施工阶段,完成第二批损失（收缩徐变）,p=con-l-EppcII；pcII=(con-l)Ap-l5As/A0；sII=-EspcII-l5；Np0II=(con-l)Ap-l5As,b.使用阶段,加载到pc=0,p0=con-l；pc=0；s0=-l5；Np0=(con-l)Ap-l5As=pcIIA0,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(1)截面应力分析,A.先张法构件,b.使用阶段,加载到pc=ftk（开裂前）,p,cr=con-l+Epftk；pc=ftk；s0=-l5+Esftk；Ncr=(con-l)Ap-l5As+ftkA0=pcIIA0+ftkA0=(pcII+ftk)A0,加载到破坏,p=fp；pc=0；s=fy；Nu=fpy Ap+fy As,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(1)截面应力分析,B.后张法构件,在构件上穿预应力钢筋,a.施工阶段,张拉预应力钢筋（有摩擦损失）,p=0；pc=0；s=0,p=con l2；pc=(con-l2)Ap/An；An=Ac+Es As；s=-Es pc,完成第一批损失（变形回缩、摩擦）,pI=con-lI；pcI=(con-lI)Ap/An；s=-Es pcI；NpI=(con-lI)Ap,完成第二批损失（松驰、收缩徐变）,pII=con-l；pcII=(con-l)Ap-l5As/An；sII=-EspcII-l5；NpII=(con-l)Ap-l5As,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(1)截面应力分析,B.后张法构件,b.使用阶段,加载到pc=0,p0=con-l+EppcII；pc=0；s0=-l5；Np0=(con-l+EppcII)Ap-l5As=(con-l)Ap-l5As+EppcII Ap=NpII+EppcII Ap=pcIIAn+EppcII Ap=pcII(An+EpAp)=pcIIA0,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(1)截面应力分析,B.后张法构件,b.使用阶段,加载到pc=ftk（开裂前）,p,cr=con-l+EppcII+Epftk；pc=ftk；s0=-l5+Esftk；Ncr=(con-l+EppcII+Epftk)Ap+(Esftk-l5)As+ftkAc=(con-l)Ap-l5As+ftk(Ac+EsAs+Ep Ap)=Np0+ftkA0=pcIIA0+ftkA0=(pcII+ftk)A0,加载到破坏,p=fp；pc=0；s=fy；Nu=fpy Ap+fy As,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(2)使用阶段的承载力计算,Nu=fpy Ap+fy As,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(3)裂缝控制验算,A.裂缝控制等级确定,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,345 结构构件应根据结构类型和本规范第352条规定的环境类别，按表345的规定选用不同的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值lim。,注：1;2;3;4;5.;6;7.。,根据环境类别和结构类别确定,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(3)裂缝控制验算,B.裂缝控制等级要求,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,344 结构构件正截面的受力裂缝控制等级分为三级，等级划分及要求应符合下列规定：一级严格要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。二级一般要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土抗拉强度的标准值。三级允许出现裂缝的构件：对钢筋混凝土构件，按荷载准永久组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过本规范表345规定的最大裂缝宽度限值。对预应力混凝土构件，按荷载标准组合并考虑长期作用的影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过本规范第345条规定的最大裂缝宽度限值；对二a类环境的预应力混凝土构件，尚应按荷载准永久组合计算，且构件受拉边缘混凝土的拉应力不应大于混凝土的抗拉强度标准值。,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(3)裂缝控制验算,C.裂缝控制等级验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,711 钢筋混凝土和预应力混凝土构件，应按下列规定进行受拉边缘应力或正截面裂缝宽度验算：1 一级裂缝控制等级构件，在荷载标准组合下，受拉边缘应力应符合下列规定：ckpc0(7111)2 二级裂缝控制等级构件，在荷载标准组合下，受拉边缘应力应符合下列规定：ckpcftk(7112)3 三级裂缝控制等级时，钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度可按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算，预应力混凝土构件的最大裂缝宽度可按荷载标准组合并考虑长期作用影响的效应计算。最大裂缝宽度应符合下列规定：wmaxwlim(7113)对环境类别为二a类的预应力混凝土构件，在荷载准永久组合下，受拉边缘应力尚应符合下列规定：cqpcftk(7114),注意二级时与课本旧规范的不同！,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(3)裂缝控制验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,C.裂缝控制等级验算,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(3)裂缝控制验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,C.裂缝控制等级验算,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(3)裂缝控制验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,D.混凝土法向应力计算,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(3)裂缝控制验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,E.混凝土主应力计算,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(3)裂缝控制验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,F.裂缝宽度计算,712 在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按荷载标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度可按下列公式计算：,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(3)裂缝控制验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,G.预应力筋应力计算,714 在荷载准永久组合或标准组合下，钢筋混凝土构件受拉区纵向普通钢筋的应力或预应力混凝土构件受拉区纵向钢筋的等效应力也可按下列公式计算：,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(3)裂缝控制验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,G.预应力筋应力计算,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(3)裂缝控制验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,G.预应力筋应力计算,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(3)裂缝控制验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,G.预应力筋应力计算,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(4)施工阶段验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,A.承载力验算,10111 对制作、运输及安装等施工阶段预拉区允许出现拉应力的构件，或预压时全截面受压的构件，在预加力、自重及施工荷载作用下(必要时应考虑动力系数)截面边缘的混凝土法向应力宜符合下列规定(图10111)：,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(4)施工阶段验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,A.承载力验算,注意与课本的不同，课本没考虑自重和施工荷载！,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(4)施工阶段验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,A.承载力验算,如设计为C50，施工时要求为0.75 C50=C37.5，则其ftk和fck按表中的C35和C40由内插法确定。,1014 施加预应力时，所需的混凝土立方体抗压强度应经计算确定，但不宜低于设计的混凝土强度等级值的75。注：当张拉预应力筋是为防止混凝土早期出现的收缩裂缝时，可不受上述限制，但应符合局部受压承载力的规定。,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(4)施工阶段验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,B.局部受压承载力验算,a.局部受压区截面尺寸验算,661 配置间接钢筋的混凝土结构构件，其局部受压区的截面尺寸应符合下列要求：,式中：Fl局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设计值；fc混凝土轴心抗压强度设计值；在后张法预应力混凝土构件的张拉阶段验算中，可根据相应阶段的混凝土立方体抗压强度fcu值按本规范表4141的规定以线性内插法确定；c混凝土强度影响系数，按本规范第631条的规定取用；l混凝土局部受压时的强度提高系数；Al混凝土局部受压面积；Aln混凝土局部受压净面积；对后张法构件，应在混凝土局部受压面积中扣除孔道、凹槽部分的面积；Ab局部受压的计算底面积，按本规范第662条确定。,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(4)施工阶段验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,B.局部受压承载力验算,a.局部受压区截面尺寸验算,662 局部受压的计算底面积Ab，可由局部受压面积与计算底面积按同心、对称的原则确定；常用情况，可按图662取用。,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(4)施工阶段验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,B.局部受压承载力验算,b.局部受压承载力验算,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(4)施工阶段验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,B.局部受压承载力验算,b.局部受压承载力验算,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(4)施工阶段验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,B.局部受压承载力验算,b.局部受压承载力验算,cor配置间接钢筋的局部受压承载力提高系数，可按本规范公式(6612)计算，但公式中Ab应代之以Acor，且当Acor大于Ab时，Acor取Ab；当Acor不大于混凝土局部受压面积Al的1.25倍时，cor取1.0；间接钢筋对混凝土约束的折减系数，按本规范第6216条的规定取用；Acor方格网式或螺旋式间接钢筋内表面范围内的混凝土核心截面面积，应大于混凝土局部受压面积Al，其重心应与Al的重心重合，计算中按同心、对称的原则取值；,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(4)施工阶段验算,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,B.局部受压承载力验算,b.局部受压承载力验算,间接钢筋对混凝土约束的折减系数：当混凝土强度等级不超过C50时，取1.0，当混凝土强度等级为C80时，取0.85，其间按线性内插法确定。,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(5)例题（例10.1）,已知：某18m跨预应力拱形屋架下弦的基本条件如下图和下表。求：对其进行使用和施工阶段强度和抗裂验算。,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(5)例题（例10.1）,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(5)例题（例10.1）,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(5)例题（例10.1）,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(5)例题（例10.1）,解：A.使用阶段承载力验算,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(5)例题（例10.1）,B.使用阶段承载力验算,a.截面计算,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(5)例题（例10.1）,B.使用阶段承载力验算,b.预应力损失计算,变形内缩损失：JM12夹片式锚具，有顶压，内缩值a=5mm,直线预应力筋，其变形与内缩损失为：,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(5)例题（例10.1）,B.使用阶段承载力验算,b.预应力损失计算,摩擦损失：抽芯成型，=0.0014，=0.55；直线配筋，=0，x=18m,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(5)例题（例10.1）,B.使用阶段承载力验算,b.预应力损失计算,第一批损失为：,松驰损失：,注意与课本的不同！,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(5)例题（例10.1）,B.使用阶段承载力验算,b.预应力损失计算,收缩徐变损失：,第一批损失后混凝土的预压力：,第一批损失后混凝土的预压应力：,配筋率：,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(5)例题（例10.1）,B.使用阶段承载力验算,b.预应力损失计算,总损失：,第二批损失：,C.抗裂验算,严格要求不出现裂缝为一级裂缝控制等级，要求在荷载标准组合下，ckpc0,满足。注：2010规范对一级裂缝控制不用对准永久组合应力验算。,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(5)例题（例10.1）,C.施工阶段承载力验算,若忽略自重及施工荷载，则在施工阶段混凝土的法向应力为：,D.施工阶段锚固端局部受压验算,a.局部受压区截面尺寸验算,C50,C60,C80,1.0,0.8,0.933,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(5)例题（例10.1）,D.施工阶段锚固端局部受压验算,a.局部受压区截面尺寸验算,b.局部受压承载力验算,3.预应力混凝土轴心受拉构件,(5)例题（例10.1）,D.施工阶段锚固端局部受压验算,b.局部受压承载力验算,4.预应力混凝土构件的基本构造要求,(1)先张法构件,A.预应力钢筋（丝）的净间距,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,1031 先张法预应力筋之间的净间距不宜小于其公称直径的2.5倍和混凝土粗骨料最大粒径的1.25倍，且应符合下列规定：预应力钢丝，不应小于15mm；三股钢绞线，不应小于20mm七股钢绞线，不应小于25mm。当混凝土振捣密实性具有可靠保证时，净间距可放宽为最大粗骨料粒径的1.0倍。,注意与课本的不同！,B.构件端部的加强措施,1032 先张法预应力混凝土构件端部宜采取下列构造措施：1 单根配置的预应力筋，其端部宜设置螺旋筋；2 分散布置的多根预应力筋，在构件端部10d且不小于100mm长度范围内，宜设置35片与预应力筋垂直的钢筋网片，此处d为预应力筋的公称直径；3 采用预应力钢丝配筋的薄板，在板端100mm长度范围内宜适当加密横向钢筋；4 槽形板类构件，应在构件端部100mm长度范围内沿构件板面设置附加横向钢筋，其数量不应少于2根。,4.预应力混凝土构件的基本构造要求,(2)后张法构件,A.预留孔的构造要求,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,1037 后张法预应力筋及预留孔道布置应符合下列构造规定：1 预制构件中预留孔道之间的水平净间距不宜小于50mm，且不宜小于粗骨料粒径的1.25倍；孔道至构件边缘的净间距不宜小于30mm，且不宜小于孔道直径的50；2 现浇混凝土梁中预留孔道在竖直方向的净间距不应小于孔道外径，水平方向的净间距不宜小于1.5倍孔道外径，且不应小于粗骨料粒径的1.25倍；从孔道外壁至构件边缘的净间距，梁底不宜小于50mm，梁侧不宜小于40mm，裂缝控制等级为三级的梁，梁底、梁侧分别不宜小于60mm和50mm。3 预留孔道的内径宜比预应力束外径及需穿过孔道的连接器外径大6mm15mm，且孔道的截面积宜为穿入预应力束截面积的3.04.0倍。4 当有可靠经验并能保证混凝土浇筑质量时，预留孔道可水平并列贴紧布置，但并排的数量不应超过2束。,4.预应力混凝土构件的基本构造要求,(2)后张法构件,A.预留孔的构造要求,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,1037 后张法预应力筋及预留孔道布置应符合下列构造规定：5 在现浇楼板中采用扁形锚固体系时，穿过每个预留孔道的预应力筋数量宜为35根；在常用荷载情况下，孔道在水平方向的净间距不应超过8倍板厚及1.5m中的较大值。6 板中单根无粘结预应力筋的间距不宜大于板厚的6倍，且不宜大于1m；带状束的无粘结预应力筋根数不宜多于5根，带状束间距不宜大于板厚的12倍，且不宜大于2.4m。7 梁中集束布置的无粘结预应力筋，集束的水平净间距不宜小于50mm，束至构件边缘的净距不宜小于40mm。,4.预应力混凝土构件的基本构造要求,(2)后张法构件,B.构件端部的加强措施,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,10312 构件端部尺寸应考虑锚具的布置、张拉设备的尺寸和局部受压的要求，必要时应适当加大。,1038 后张法预应力混凝土构件的端部锚固区，应按下列规定配置间接钢筋：1 采用普通垫板时，应按本规范第66节的规定进行局部受压承载力计算，并配置间接钢筋，其体积配筋率不应小于0.5，垫板的刚性扩散角应取45；2 局部受压承载力计算时，局部压力设计值对有粘结预应力混凝土构件取1.2倍张拉控制力，对无粘结预应力混凝土取1.2倍张拉控制力和(fptkAp)中的较大值；3 当采用整体铸造垫板时，其局部受压区的设计应符合相关标准的规定；4 在局部受压间接钢筋配置区以外，在构件端部长度l不小于截面重心线上部或下部预应力筋的合力点至邻近边缘的距离e的3倍、但不大于构件端部截面高度h的1.2倍，高度为2e的附加配筋区范围内，应均匀配置附加防劈裂箍筋或网片(图1038)，配筋面积可按下列公式计算：,4.预应力混凝土构件的基本构造要求,(2)后张法构件,B.构件端部的加强措施,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,4.预应力混凝土构件的基本构造要求,(2)后张法构件,B.构件端部的加强措施,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,4.预应力混凝土构件的基本构造要求,(2)后张法构件,B.构件端部的加强措施,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,当端部截面上部和下部均有预应力筋时，附加竖向钢筋的总截面面积应按上部和下部的预应力合力分别计算的较大值采用。在构件端面横向也应按上述方法计算抗端面裂缝钢筋，并与上述竖向钢筋形成网片筋配置。,4.预应力混凝土构件的基本构造要求,(2)后张法构件,B.构件端部的加强措施,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,1039 当构件在端部有局部凹进时，应增设折线构造钢筋(图1039)或其他有效的构造钢筋。,4.预应力混凝土构件的基本构造要求,(2)后张法构件,C.锚具防护,混凝土结构设计规范GB 50010-2010,10313 后张预应力混凝土外露金属锚具，应采取可靠的防腐及防火措施，并应符合下列规定：1 无粘结预应力筋外露锚具应采用注有足量防腐油脂的塑料帽封闭锚具端头，并应采用无收缩砂浆或细石混凝土封闭；2 对处于二b、三a、三b类环境条件下的无粘结预应力锚固系统，应采用全封闭的防腐蚀体系，其封锚端及各连接部位应能承受10kPa的静水压力而不得透水；3 采用混凝土封闭时，其强度等级宜与构件混凝土强度等级一致，且不应低于C30。封锚混凝土与构件混凝土应可靠粘结，如锚具在封闭前应将周围混凝土界面凿毛并冲洗干净，且宜配置12片钢筋网，钢筋网应与构件混凝土拉结；4 采用无收缩砂浆或混凝土封闭保护时，其锚具及预应力筋端部的保护层厚度不应小于：一类环境时20mm，二a、二b类环境时50mm，三a、三b类环境时80mm。,作业,补充1：预应力轴拉构件计算,作业,补充1：预应力轴拉构件计算,本章结束!,
