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1、1,第五章 混凝土结构5.7预应力混凝土梁和板,制作：重庆南方翻译学院 邹定祺,2,5.7 预应力混凝土梁和板 预应力混凝土的优点：除了提高构件的裂缝控制性能和刚度外，还可采用较高强度的钢筋和混凝土，充分发挥材料性能，减小构件尺寸。下列结构宜优先采用预应力混凝土：(1)要求裂缝控制等级较高的结构；(2)大跨度或受力很大的构件；(3)对构件的刚度和变形控制要求较高的结构构件，如工业厂房中的吊车梁、码头和桥梁中的大跨度梁式构件等。预应力混凝土构件的缺点是构造、施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂，且延性也差些。,3,按照使用荷载作用下构件截面应力状态的不同，预应力混凝土分为三类：1、全预应力混凝土在使
2、用荷载下，截面受拉区混凝土中不出现拉应力。2、有限预应力混凝土在使用荷载下，截面受拉区混凝土中允许出现拉应力，但拉应力不超过混凝土抗拉强度标准值。3、部分预应力混凝土在使用荷载下，截面上允许出现裂缝，但对最大裂缝宽度予以限制。5.7.1 施加预应力的方法和材料 1、施加预应力的方法,4,（1）先张法在浇筑构件混凝土之前张拉钢筋的施工方法。,.,.,先张法主要工序示意图(a)预应力筋就位；张拉预应力筋；(b)临时固定预应力筋，浇灌混凝土并养护；(c)放松预应力筋，预应力筋回缩，混凝土受预压,5,先张法的张拉台座设备,6,（2）后张法构件混凝土结硬以后，在预留孔道中穿入预应力钢筋张拉的施工方法。,
3、后张法的张拉设备,后张法主要工序示意图制作构件，预留孔道，穿入预应力筋；(b)安装千斤顶；(c)张拉预应力筋；(d)锚住预应力筋，拆除千斤顶，孔道压力灌浆,7,预应力锚具,固定端握裹式锚具(a)P型挤压锚具；(b)H型压花锚具,8,镦头锚具 1锚环；2螺母；3固定端锚板；4钢丝束,锥塞式锚具,9,后张法施工,10,2、张拉控制应力con 张拉控制应力是指预应力筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。其值为张拉设备(如千斤顶油压表)所指示的总张拉力除以预应力筋截面面积而得的应力值，以con表示。张拉控制应力的取值，直接影响预应力混凝土的使用效果。混凝土结构设计规范规定，在一般情况下，张拉控制应力不
4、宜超过P195表5.7.1的限值。,11,3、预应力混凝土材料 1）、预应力混凝土结构构件所用的混凝土，需满足下列要求：(1)强度高。(2)收缩、徐变小。(3)快硬、早强。因此，混凝土结构设计规范规定，预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40。2）、我国目前用于预应力混凝土结构或构件中的预应力筋，主要采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。,12,5.7.2预应力混凝土梁板的构造5.7.3 预应力损失 在预应力钢筋中建立起来的预应力，由于各种原因将损失一部分。,13,5.9 混凝土结构耐久性设计 混凝土结构的耐久性是指结构或构件在设计使用年限内，在正常维护条件下，不需要进行大修就可满足正
5、常使用和安全功能要求的能力 混凝土的碳化及钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的最主要的因素。1、混凝土结构耐久性设计的基本原则 按结构使用环境类别和设计使用期限设计。P208表5.9.1给出了我国规范规定的混凝土结构的使用环境的五种类别。,14,2、设计要求 混凝土结构设计规范规定了混凝土结构耐久性设计的基本要求,见P209.混凝土结构及构件尚应采取下列耐久性技术措施：（）预应力混凝土结构中的预应力筋应根据具体情况采取表面防护、孔道灌浆、加大混凝土保护层厚度等措施，外露的锚固端应采取封锚和混凝土表面处理等有效措施；（）有抗渗要求的混凝土结构，混凝土的抗渗等级应符合有关标准的要求；,15,）严寒及寒
6、冷地区的潮湿环境中，结构混凝土应满足抗冻要求，混凝土抗冻等级应符合有关标准的要求；（）处于二、三类环境中的悬臂构件宜采用悬臂梁板的结构形式，或在其上表面增设防护层；（）处于二、三类环境中的结构构件，其表面的预埋件、吊钩、连接件等金属部件应采取可靠的防锈措施，对于后张预应力混凝土外露金属锚具，其防护要求见混凝土结构设计规范第10.3.13条；（）处在三类环境中的混凝土结构构件，可采用阻锈剂、环氧树脂涂层钢筋或其他具有耐腐蚀性能的钢筋、采取阴极保护措施或采用可更换的构件等措施。,16,练习题,1、某矩形梁截面尺寸bh300mm600mm；弯矩设计值M=120kN.m，钢筋采用HRB335，混凝土等
7、级为C30；由规范查得混凝土保护层最小厚度为25mm，b0.55,fc14.3N/mm2,ft1.43N/mm2,fy300Nmm2，11.0，求纵向受拉钢筋截面面积。2、已知：简支梁b*h=200mm*450mm,L=5.2m，均布线活载标准值qk=8kN/m,恒荷载标准值（不包括梁自重）gk=9.5kN/m,砼为C40,钢筋为HRB400。(砼比重为25kN/m3),安全等级为二级。求纵向受拉钢筋截面面积.3、已知：b*h=250mm500mm,砼为C30，钢筋为HRB335，416（AS=804mm2）,M=120kN.m。验算此梁正截面承载力是否安全。4、已知现浇框架第二层轴心受压方柱
8、,b=h=350mm,H=6m,N=1100kN(未含自重）,砼为C20,纵筋为HRB335。求所需纵筋面积As。,17,练习题答案,1、某矩形梁截面尺寸bh300mm600mm；弯矩设计值M=120kN.m，钢筋采用HRB335，混凝土等级为C30；由规范查得混凝土保护层最小厚度为25mm，b0.55,fc14.3N/mm2,ft1.43N/mm2,fy300Nmm2，11.0，求纵向受拉钢筋截面面积。解：设 as=35mm,则 h0=h-as=600-35=565mms=M/(1fcbh02)=120*106/(1.0*14.3*300*5652)=0.0876由附录D-1查得=0.092
9、6，S=0.954，由P93的表5.2.1查得 b=0.55，则 b=0.55,满足第一条件。,18,As=M/(fysh0)=120*106/(300*0.954*565)=742mm2选用318,As=763mm2验算适用条件：=As/(bh0)=763/(300*565)=0.45%（1）0.2%故 min=0.21%As=7632minbh=0.21%*300*600=3782满足条件要求。,19,2、已知：简支梁b*h=200mm*450mm,L=5.2m，均布线活载标准值qk=8kN/m,恒荷载标准值（不包括梁自重）gk=9.5kN/m,砼为C40,钢筋为HRB400。(砼比重为2
10、5kN/m3),安全等级为二级。求纵向受拉钢筋截面面积。求：该简支梁所需纵向钢筋截面面积AS。解：梁的线自重gk1=25*0.2*0.45=2.25kN/m 安全等级为二级（P61),结构的重要性系数0=1.0,恒荷载分项系数G=1.2,活荷载分项系数Q=1.4，故跨中最大弯矩设计值：M=0*G*(gk+gk1)+Q*qk*L2/8=1*1.2*(9.5+2.25)+1.4*8*5.22/8=85.514kN.m,20,查表得：1=1.0,b=0.518,fc=19.1N/mm2,ft=1.71N/mm2,fy=360N/mm2,a=35mm,设aS=45mm,h0=h-a0=450-45=4
11、05mmS=m/(1fcbh02)=85.514*106/(1.0*19.1*200*4052)=0.136由附录D-1得=0.1470.2%,min=0.21%As=603mm2minbh=0.21%*360*450=340.22 满足适用条件。,21,3、已知：b*h=250mm500mm,砼为C30，钢筋为HRB335，416（AS=804mm2）,M=120kN.m。验算此梁正截面承载力是否安全。解：查表得：1=1.0,b=0.55,fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2,fy=300N/mm2a=25mm,则as=33mm,h0=500-33=467mm验算适用条件:=A
12、S/bh0=804/(250*467)=0.69%minh/h0=0.45*fth/(fyh0)=0.45*1.43*500/(300*467)=0.23%同时0.2%h/h0=0.2%*500/467=0.22%查附录D-1=0.144b=0.55满足适用条件一。,22,Mu=1fcbh02(1-0.5)=1.0*14.3*250*4672*0.144*(1-0.5*0.144)=103kN.mM=120kN.m故此梁正截面承载力不安全。4、已知现浇框架第二层轴心受压方柱,b=h=350mm,H=6m,N=1100kN(未含自重）,砼为C20,纵筋为HRB335。求所需纵筋面积As。解：fc=9.6N/mm2,fy=300N/mm2；查中册书P177表5.4.2柱的计算长度为L0=1.25H=7.5m,L0/b=7.5/0.35=21.4,查表5.4.1，=0.725,N=1100+(0.35)2*6*25=1118kNAs=(N/0.9-fcA)/fy=1118*103/(0.9*0.715)-9.6*350*350/300=1778mm2 选425，As=1964mm2=As/A=1964/3502=1.6%5%。符合构造要求。选箍筋6350。,
