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1、6 预应力混凝土构件简介,本 章 内 容,6.1 预应力混凝土的基本原理 6.2 预应力混凝土的材料及主要构造要求,6.1 预应力混凝土的基本原理,一般情况下，普通混凝土构件受拉区裂缝宽度限制在0.20.3mm，此时钢筋的应力仅为150250N/mm2，所以高强度钢筋不能充分利用。所谓预应力混凝土构件就是在构件受荷之前（制作阶段），人为给使用阶段的受拉区混凝土施加预压应力，受荷之后首先要抵消拉区混凝土的预压应力，若再加荷拉区混凝土开裂，直至破坏为止。预应力混凝土受弯构件的工作原理见表6.1。,6.1.1 基本概念及特点,表6.1 预应力混凝土受弯构件工作原理,给拉区混凝土施加预应力的方法，根据
2、张拉钢筋与浇注混凝土的先后顺序分为先张法及后张法。（1）先张法即先张拉钢筋后浇注混凝土。其主要张拉程序为：在台座上按设计要求将钢筋张拉到控制应力用锚具临时固定浇注混凝土待混凝土达到设计强度75%以上切断放松钢筋。其传力途径是依靠钢筋与混凝土的粘结力阻止钢筋的弹性回弹，使截面混凝土获得预压应力，见图6.1。,6.1.2 预加应力的方法,先张法施工简单，靠粘结力自锚，不必耗费特制锚具，临时锚具可以重复使用（一般称工具式锚具或夹具），大批量生产时经济，质量稳定。适用于中小型构件工厂化生产。,（2）后张法有粘结预应力混凝土先浇混凝土，待混凝土达到设计强度75%以上，再张拉钢筋（钢筋束）。其主要张拉程序
3、为：埋管制孔浇混凝土抽管养护穿筋张拉锚固灌浆（防止钢筋生锈）。其传力途径是依靠锚具阻止钢筋的弹性回弹，使截面混凝土获得预压应力，如图6.2所示。这种做法使钢筋与混凝土结为整体，称为有粘结预应力混凝土。,有粘结预应力混凝土由于粘结力（阻力）的作用使得预应力钢筋拉应力降低，导致混凝土压应力降低，所以应设法减少这种粘结。这种方法设备简单，不需要张拉台座，生产灵活，适用于大型构件的现场施工。,无粘结预应力混凝土其主要张拉程序为预应力钢筋沿全长外表涂刷沥青等润滑防腐材料包上塑料纸或套管（预应力钢筋与混凝土不建立粘结力）浇混凝土养护张拉钢筋锚固。施工时跟普通混凝土一样，将钢筋放入设计位置可以直接浇混凝土，
4、不必预留孔洞、穿筋、灌浆，简化施工程序，由于无粘结预应力混凝土有效预压应力增大，降低造价，适用于跨度大的曲线配筋的梁体。,图6.1 先张法工艺流程,图6.2 后张法主要工艺流程示意图,(a)浇注构件混凝土，预留孔道，穿入钢筋束；(b)张拉钢筋并锚固；(c)往孔道内灌浆,6.2 预应力混凝土的材料及主要构造要求,（1）强度高。（2）较好的塑性、可焊性。（3）良好的粘结性。（4）低松弛。,6.2.1 钢筋,6.2.2.1 性能要求,（1）热处理钢筋热处理钢筋（用HT表示）是将合金钢（40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr）经过调质热处理而成，达到提高抗拉强度（fPy=1040N/mm2），
5、且塑性降低不多。这种钢筋具有强度高（节省钢材）、低松弛的特点，其直径610mm，以盘圆形式供给，省去焊接，有利施工。,6.2.2.2 钢筋的种类,（2）消除应力钢丝包括光面（P）、螺旋肋（H）、三面刻痕（I）消除应力钢丝，是用高碳镇静钢轧制成的盘圆，经过加温、淬火（铅浴）、酸洗、冷拔、回火矫直等处理工序来消除应力而成的，可提高抗拉强度（光面钢丝fPy=1250N/mm2，其余fPy1110N/mm2），直径49mm，强度高，低松弛。,（3）钢绞线以一根直径较粗的钢丝为芯，并用边丝围绕它进行螺旋状绞捻而成，有13捻或17捻，直径用S表示，外径8.615.2mm，fPy=11101320N/mm2
6、，强度高，低松弛，伸直性好，比较柔软，盘弯方便，粘结性好。,用于预应力混凝土结构的混凝土应符合下列要求：（1）高强度。混凝土规范规定：预应力混凝土结构强度等级不应低于C30，当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋时预应力混凝土结构强度等级不宜低于C40。（2）收缩小、徐变小。由于混凝土收缩徐变的结果，使得混凝土得到的有效预压力减少，即预应力损失，所以在结构设计中应采取措施减少混凝土收缩徐变。,混凝土,（1）预应力钢筋的净距及保护层应满足表6.2(详见P138)的要求。（2）端部加强措施（图6.3）对单根预应力钢筋，其端部宜设置长度150mm且不少于4圈螺旋筋，如图6.3（a）；当有可靠经验时，亦可利用
7、支座垫板上的插筋代替螺旋筋但不少于4根，长度120mm，如图6.3（b）。,6.2.3 构造要求,6.2.3.1 先张法构件,对多根预应力钢筋，其端部10d范围内应设置35片与预应力钢筋垂直的钢筋网。对钢丝配筋的薄板，在端部100mm范围内应适当加密横向钢筋。,图6.3 构件端部配筋构造要求,（1）孔道及排气孔要求见表6.3(详见P138)。（2）端部加强措施为了提高锚具下混凝土的局部抗压强度，防止局部混凝土压碎，应在端部预埋钢板（厚度10mm），并应在垫板下设置附加横向钢筋网片（图6.4（a）或螺旋式钢筋（图6.4（b）等措施。（3）长期外露的金属锚具应采取涂刷或砂浆封闭等防锈措施。,6.2.3.2 后张法（有粘结预应力混凝土）,（4）管道压浆要密实，水泥砂浆不宜小于M20，水灰比为0.40.45，为减少收缩，可掺入0.001水泥用量的铝粉。,图6.4 后弦法端部加强构造图,
