最新《结构设计原理》叶见曙-课件--第12章-预应力混凝土结构的基本概念及其材料PPT课件

《结构设计原理》叶见曙-课件-第12章-预应力混凝土结构的基
本概念及其材料
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 加压应力时，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。
2、预应力的工作原理
2．墩头锚——锚14 以下钢筋束 组成：1）锚杯 2）锚圈 3）冷墩头
优点：1）可靠（不滑丝） 2）预应 力损失小 3）工序简单
常用的锚具
1．锥形锚 组成：1）锚塞 2）锚圈 优点：锚具尺寸较小，便于布置 缺点：钢丝回缩量较大，对应的预应力损 失较大，无法重复张拉和接长，冲击可能松动 （需压浆）
4．夹片锚——用于锚钢胶线 组成：夹片；锚板；锚垫板 优点：锚固性能稳定，安全可靠；适应范 围广
12.2 预应力锚具——钢筋螺纹锚
1、承压型锚具——钢筋螺纹锚：利用螺帽、垫板等的 承压作用将预应力钢筋锚固在端部
a） 螺帽
锚固板 灌浆排气 波纹套管
b）
钢垫板 圆垫圈 锚固螺母
粗钢筋
螺旋筋 预留孔道
梁体
钢筋
排气槽
12.2 预应力锚具——钢筋螺纹锚
特点：属于自承式锚具， 操作简单，受力可靠，滑 移量小。 缺点：下料长工度精度要 求高，不可多根锚固。 适用于较短的预应力构件 及直线预应构件。
拉
压
12.1 概述——预应力砼结构缺点
a. 预应力损失：最主要的问题是在使用阶段如何保持有 效预应力不至于降低到最小。
b. 技术要求高：需要有一定的专门设备和配备一支技术 熟练的专业队伍。
c. 预应力反拱度不易控制。
12.1 概述——预应力砼结构应用
1. 大跨度结构（大跨度桥梁）； 2. 特种结构（防漏 、防渗和压力容器 ）； 3. 对构件的刚度和变形控制要求较高的结构构件。 4. 除在桥梁工程采用外，路基边坡治理、库岸斜坡治理
12.2 预应力锚具——墩头锚锚具
钢丝镦头
预留孔道
锚杯
垫板 锚圈（螺帽） 锚杯 接千斤顶
锚圈（螺帽） 固定端
穿束道扩口
张拉端
墩头锚工作示意图
12.2 预应力锚具——墩头锚
墩头锚产品图片
12.2 预应力锚具——锥形锚
3、摩擦型锚具——锥形锚
钢丝通过摩擦力将预拉力传给锚环，锚环通过承压板将 预应力传给混凝土
c)松锚，预应力钢筋回缩，制成预应力混凝土构件
12.2 预应力张拉方法——先张法
12.2 预应力张拉方法——后张法
后张法
依靠工作锚具 来传递和保持 预加应力
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
12.2 预应力张拉方法——后张法
12.2 预应力张拉方法——后张法
3. 钢筋混凝土：不施加预应力的混凝土结构，即 0
12.2 预应力张拉方法——先张法
先张法
张拉钢筋并在座上固定
依靠粘结 力来传递 并保持预 加应力
浇注混凝土构件
混凝土强度达设计强度的 75%以上时剪断钢筋
张拉台座
a）
预应力筋
混凝土 b）
c）
伸长
Np 临时锚固
压缩
压缩
图 12-2 先张法工艺流程示意图 a)预应力钢筋就位，准备张拉 b)张拉并锚固，浇筑构件混凝土
用途：可以用到固定端，也可以用于张拉端 缺点：滑移量大、每根钢丝应力有差异
12.2 预应力锚具——夹片锚
4、夹片锚 用途：锚固钢绞线之用，锚固由（1~55）根不等的φs 15.2 mm或φs 12.7mm钢绞线所组成的预应力钢束。 组成：夹片；锚板；锚垫板 优点：（1）锚固吨位大；（2）各根钢绞线均为单独工作 ，1根钢绞线锚固失效也不会影响全锚。 缺点：因锚板锥孔布置的需要，必须扩孔。
锚具：永久地留在构件 上，如锚具失效构件中 的预应力将全部消失。
12.2 预应力结构——锚具分类
锚具分类方法：
1. 按锚固受力筋类型：锚粗钢筋、钢丝束、钢铰线、钢 筋束
2. 按传递预应力的原理分：支承式和摩擦式 3. 按锚具的使用位置不同：张拉端和固定端
常用的锚具
1．钢筋螺纹锚——用于锚高强粗钢筋 优点：锚固可靠；构造简单；施工方 便；预应力损失小 缺点：有时螺纹不易咬紧而需要用双 螺母
12.2 预应力锚具——墩头锚具
2、承压形锚具——墩头锚具 镦头锚具：利用钢丝的镦粗头来锚固预应力钢丝的一种支 承式锚具 用途：主要用于锚固钢丝束，锚固5mm和7mm。 组成：(1)锚杯 (2)锚圈 (3)冷镦头 工作原理：借镦头直接承压将钢丝锚固于锚杯上。 优点：(1)可靠（不滑丝） (2)预应力损失小 (3)工序简单 缺点: (1)如张拉吨位过大，钢丝数很多，施工麻烦； (2)对钢丝的下料长度要求很精确，
12.2 预应力结构——锚具
1、预应力结构对锚具的要求 (1)根据设计取用的预应力筋种类、预压力大小及布束的 需要选择预应力锚具 (2)锚具应只有足够的强度和刚度，安全可靠； (3)构造简单，加工制作方便； (4)施工方便、节省材料、价格低廉。
12.2 预应力结构——锚具
夹具：主要依靠摩擦力来 夹住钢筋，它不留在构件 上，剪断预应力筋后夹具 的作用即消失
中也广泛应用（如预应力锚杆、预应力锚索）
12.1 概述——预应力度
《公路桥规》将预应力度（λ）定义为由预加应力大小 确定的消压弯矩MO与外荷载产生的弯矩M的比值，即
λ=M0/Ms 式中：λ—预应力度；
M0—消压弯矩。构件抗裂边缘预压应力抵消到零时 的弯矩。 Ms—按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩。
在混凝土结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下
的受拉区施加预压应力，以改善结构使用性能，这种结构形式 称为预应力混凝土结构。
拉-
下面以简
Np
Np
支梁为例，
说明预应力
压+
P
P
混凝土结构
压+
的基本原理：
拉-
预应力的作用可部分或 Np 全部抵消外荷载产生的 拉力，从而提高构件的 抗裂性。
P
P
Np
压
压
或
12.1 概述——预应力砼的分类
1. 全预应力混凝土：沿预应力方向的正截面不出现拉应
力，即 1
2. 部分预应力混凝土：沿预应力方向的正截面出现拉应
力或出现不超过规定宽度的裂缝，即 10
对拉应力加以限制时，为A类构件（拉而不裂）； 拉应力超过限值或出现不超过限定的裂缝宽度时，为B类构件
（裂而有限）