混凝土结构设计原理第10章

固定端挤压式锚具
优点：锚固多根平行钢丝束或钢绞线束； 缺点：滑移大，不易保证每根应力均匀。
固定端压花式锚具
包括带梨形（通过压花设备成型）自锚头的一段钢绞线、支 托梨形自锚头用的钢筋支架、螺旋筋，约束圈、金属波纹管 等。优点：锚固性能可靠，锚固力大，张拉操作方便；缺点： 对钢筋钢丝束的长度精度要求高。
刻痕钢丝
螺旋肋钢丝
3、热处理钢筋
用热轧螺纹钢筋经过淬火和回火的调质热处理 后制成的高强度钢筋，按其螺纹外形分为有纵肋 和无纵肋两种。直径为6~10mm，抗拉强度为 1470 N/mm2 。
wenku.baidu.com 钢材
1）强度高； 预应力钢筋具有较高的抗拉强度。 2）具有一定的塑性；为避免在构件发生脆性破坏，预应力筋
在拉断前具有一定的伸长率。 3）良好的加工性能；以满足对钢筋焊接、镦粗的加工要求。 4）与混凝土之间有良好的粘结；通常采用‘刻痕’或‘压波’
方法来提高与混凝土粘结强度。
我国目前常用的预应力钢材主要有： 钢绞线 钢丝 热处理钢筋
在结硬后的混凝土构件上张拉钢筋的方法称为后张法。
后张法
预应力是靠钢筋端部的锚具来传递的。 优点：不需要专门台座，可现场制作，用于大型构件； 缺点：需要留孔，灌浆，施工复杂；锚具要附在构件内，耗钢 量大。
10.1.4 夹具和锚具
夹具：当预应力构件制成后能够取下重复使用的称为夹具； 锚具：留在构件上不再取下的称锚具。 二者均是依靠摩阻、握裹和承压锚固来夹住或锚住钢筋。
截
全预应力混凝土－当使用荷载作用时，不允许出
面
现拉应力的构件，相当于《规范》中裂缝控制等
控
级为一级，即严格要求不出现裂缝的构件。
制
裂
部分预应力混凝土－当使用荷载作用时，允许出
缝 的
现裂缝，但最大裂缝宽度不超过允许值的构件，
程
相当于《规范》中裂缝控制等级为三级，即允许
度
出现裂缝的构件。
不 同
限值预应力混凝土－当使用荷载作用下根据荷载 效应组合情况，不同程度地保证混凝土不开裂的
构件，相当于《规范》中裂缝控制等级为二级，
即一般要求不出现裂缝的构件。亦属于部分预应
力混凝土。
10.1.3 预加应力的方法和设备
先张法－在浇灌混凝土之前张拉钢筋的方法，称为先张法。
先张法
预应力是靠钢筋与混凝土之间的粘结力来传递的。 优点：用长线台座，批量生产，效率高；施工简单。 缺点：需要专门台座，基建投资较大；施加的预应力较小，用 于中小构件。
对锚具的要求： （1）安全可靠，具有足够的强度和刚度； （2）应使预应力钢筋在锚具内尽可能的不产生滑移； （3）构造简单，便于机械加工制作； （4）使用方便，省材料，价格低。
常用锚具类型： 夹片式锚具 优点：操作简单，预应力钢筋基本不发生滑动； 缺点：对预应力钢筋长度的精度要求高，不能太长或太短。
对构件刚度和变形控制要求较高的结构构件。
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预应力混凝土结构受力示意图
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10.1.2 预应力混凝土的分类
件的设计计算要点。
10.1 概述
10.1.1 预应力混凝土的概念
混凝土的抗拉强度太低，导致受拉区混凝土过早开裂，或者 裂缝宽度过宽，不满足适用性和耐久性的要求。混凝土的极 限拉应变约为0.1~0.15×10-3，钢筋弹性模量为2×105N/mm2， 则受拉钢筋的应力只能到20~30N/mm2，不能充分利用其强 度；对允许开裂的构件，当受拉钢筋的应力达到250N/mm2， 裂缝宽度已达0.2~0.3mm。
③提高了构件的刚度，减少构件的变形，因此适用于对构件的 刚度和变形控制较高的结构构件；
④提高了结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能力。
预应力混凝土结构的缺点是需要增设施加预应力的设备，制作技术要求 较高，施工周期较长。
优先采用预应力混凝土的结构： 要求裂缝控制等级较高的构件；
大跨度或受力很大的构件；
1、钢绞线 钢绞线是用直径5~6mm的高强钢丝捻制而成的一种高强预应
力筋，其中以7股钢绞线应用最多。7股钢绞线的公称直径为 9.5~15.2 mm，强度可高达1860MPa。
无粘结预应力束
2、钢丝 分为冷拉钢丝和消除应力钢丝两种。 外形分为光圆钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝三种。 极限抗拉强度标准值可达1770N/mm2。 钢丝公称直径为3~9mm。 为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面可采用‘刻痕’或‘压波’， 也可制成螺旋肋。
10.1.5 预应力混凝土材料
混凝土
1）强度高。 预应力混凝土要求采用高强混凝土，可以施加较大的 预压应力，有利于减小构件截面尺寸，以适用大跨度的要求；
2）收缩、徐变小，有利于减少收缩、徐变引起的预应力损失； 3）快硬、早强。可较早施加预应力，加快施工速度，提高台座、
模具、夹具的周转率 一般预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C30，当采用高 强钢丝时不低于C40。
第10章 预应力混凝土构件
学习要求 • 掌握预应力混凝土结构的基本概念、施加预应力的方
法。 • 掌握各项预应力损失值的意义和计算方法、预应力损
失值的组合； • 掌握预应力轴心受拉构件各阶段的应力状态、设计计
算方法和主要构造要求； • 了解预应力混凝土受弯构件各阶段的应力状态、设计
计算方法和主要构造要求； • 了解部分预应力混凝土构件及无粘结预应力混凝土构
钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，如为增加刚度而加大截 面尺寸，会导致自重进一步增大，形成恶性循环。
高强钢筋的使用，应力达500~1000N/mm2，裂缝宽度将很大， 无法满足使用要求。
预应力混凝土的定义
事先人为地（施加荷载前）在混凝土或者钢筋混凝土引入内部应力，其 数值和分布正好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的混凝土。
图10-1 预应力混凝土简支梁 （a）预压力作用下；（b）外荷载作用下；（c）预压力和外荷载共同作用下
预应力混凝土结构与普通混凝土结构相比,其主要优点是：
①提高构件的抗裂度，改善了构件的受力性能。因此适用于对 裂缝要求严格的结构；
②由于采用了高强度混凝土和钢筋，从而节省材料和减轻结构 自重，因此适用于跨度大或承受重型荷载的构件；